多年生黑麦草种子萌发及幼苗生长对镉胁迫的响应研究

张媛媛 李加米 李晓平 胡 霞

（乐山师范学院生命科学学院，四川 乐山 614000）

随着人口的增加和工业化进程的加快，土壤重金属污染已成为一个全球性问题。在所有非植物必需的重金属元素中，镉（Cd）最为引人关注，因为镉易被作物吸收，并通过食物链在人体内富集。调查显示，中国已有1.3万hm2耕地遭受镉的污染［1］。因此，需要积极治理土壤镉污染。目前，效果较好的镉污染土壤修复方法物理法和化学法，要么成本太高、价格昂贵，要么对土壤扰动太大，不适合用于大面积的镉污染土壤治理。而植物修复方法绿色环保、高效经济，适合大面积的镉污染土壤修复治理。

多年生黑麦草（Lolium perenneL.）是禾本科黑麦草属草本植物，在我国长江以南种植广泛，生长势头强，生长期短，是重要的栽培牧草和绿肥作物［2］，可用于修复镉污染的土壤。但是，多年生黑麦草对镉污染土壤的修复效果如何有待深入研究。鉴于此，本文以多年生黑麦草为材料，探索不同浓度镉污染对黑麦草种子萌发和生长的影响，为镉污染土壤的植物修复提供一定的理论依据。

1 试验设计

试验选用多年生黑麦草种子。用CdCl2·2.5H2O分析纯配置不同浓度的氯化镉溶液（0.5、1.0、5.0、10.0、20.0 mg/L和40.0 mg/L）。准备有3层滤纸、直径12 mm的培养皿21个，每个培养皿中放入挑选好的完整种子100粒，分别用不同浓度的10 mL镉溶液和清水（CK）处理后置于20℃恒温光照培养箱内培养，重复3次。

从试验开始第3天开始统计种子的发芽数，试验第7天截止计算发芽率等发芽指标。试验开始第8天，在每个培养皿中选择10粒种子，测定其根质量、芽质量和鲜质量。试验开始第15天，剪取不同镉浓度胁迫下黑麦草幼苗叶片，测定其叶绿素含量和丙二醛的含量［3-4］。

2 数据分析方法

采用Excel 2007处理数据并绘制图。

3 结果与分析

3.1 多年生黑麦草种子萌发和幼苗生长对不同浓度Cd2+胁迫的响应

表1 不同Cd2+浓度对多年生黑麦草种子萌发和幼苗生长的影响

由表1可知，Cd2+浓度为0.5～10.0 mg/L时，多年生黑麦草发芽率、发芽势和发芽指数与对照相比差异不显著。当Cd2+浓度≥20.0 mg/L时，随着Cd2+浓度的增加，其发芽率、发芽势、发芽指数都急剧下降，达到显著水平。多年生黑麦草在Cd2+浓度为0.5～10.0 mg/L时，其幼苗单株平均鲜质量、芽质量、根质量都有不同程度的增加；当Cd2+浓度≥20.0 mg/L时，随着Cd2+胁迫强度的增加，其鲜质量、芽质量均有不同程度的降低。结果表明，低浓度的Cd2+刺激对多年生黑麦草种子萌发并无影响，反而对幼苗生长有一定的促进作用；而在高浓度的Cd2+胁迫（≥20.0 mg/L）下，多年生黑麦草种子萌发和初期生长都随着Cd2+浓度的增加而被显著抑制。

3.2 多年生黑麦草幼苗叶片生理特性对不同浓度Cd2+胁迫的响应

多年生黑麦草幼苗叶片的叶绿素含量随着Cd2+胁迫的加剧而呈现先增加后减少的趋势（见图1）。当镉胁迫浓度为1.0 mg/L时，叶绿素含量最大，与对照差异极其显著（见图1）。可能1.0 mg/L就是镉污染浓度的转折点，在这个浓度下随着镉胁迫加剧，叶绿素含量增加。而高于这个浓度的镉胁迫，则显著降低了叶绿素含量。也说明低浓度的镉对黑麦草叶绿素合成有一定的刺激作用，当Cd2+浓度逐渐累积到一定值时，就会抑制叶绿素的合成［5］。

图1 多年生黑麦草叶绿素含量对不同浓度镉胁迫的响应

在镉胁迫下，丙二醛含量则与叶绿素含量呈现不同的变化趋势。随着镉胁迫的加剧，丙二醛含量呈现不断增加的趋势（见图2）。统计分析结果显示，当Cd2+浓度≥10.0 mg/L时，幼苗叶片丙二醛含量显著高于对照。这也表明了高浓度的镉污染使幼苗叶片细胞膜发生明显的脂质过氧化作用，对细胞膜造成了显著的伤害。这与王兴明等的研究结果是一致的［6］。

图2 多年生黑麦草丙二醛含量对不同浓度镉胁迫的响应

4 结论

低浓度的镉胁迫对多年生黑麦草幼苗生长和叶绿素含量有刺激作用，而高浓度的镉污染显著降低了叶绿素含量、增加了丙二醛含量，对细胞膜造成了明显的伤害。这也暗示着多年生黑麦草对低浓度镉污染土壤有一定的忍耐和修复能力，但需对其修复重金属污染的能力进行进一步研究。