重铬酸钾对绿豆种子萌发及幼苗部分生理指标的影响

胡心仪，蒋志文，杨子晖，徐盛世，吴文培，齐文靖

摘要：采用单因子试验方法，以 0mg/L、50mg/L、150mg/L和300mg/L四种不同浓度的重铬酸钾溶液对绿豆种子进行处理，探讨其对绿豆种子萌发及幼苗生长指标的影响。结果表明：不同处理重铬酸钾对绿豆幼苗的根长和茎长的生长以及鲜重的积累有明显抑制，并与重铬酸钾浓度呈正相关。同时，萌发绿豆的可溶性糖和可溶性蛋白含量随着重铬酸钾浓度的增加而增加，两者呈正相关。本文为深入了解重金属铬离子对农作物的毒害机制提供了理论依据。

关键词：重铬酸钾；绿豆；萌发；可溶性糖；可溶性蛋白

基金项目：吉林省教育厅“十三五”科学技术项目JJKH20170656KJ；长春师范大学自然科学基金项目2015-001；2017年大学生创新创业训练计划项目201710205074

中图分类号： S154.1 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.18.019

随着我国工业化和农业现代化的快速发展，许多有毒重金属以水、气、渣、肥、药等多种形态进入土壤环境，其不断地积累造成土壤的严重污染。研究资料表明，铜（Cu）、铬（Cr）、铅（Pb）、镉（Cd）、锌（Zn）、钴（Co）和汞（Hg）等重金属主要影响植物生长发育和代谢。铬（Cr）是有毒重金属元素之一，也是环境中主要的重金属污染物之一。土壤中过量Cr 的积累会对植物的生长产生不利的影响。同时，还可以通过植物根系的吸收在植物体内富集，并且通过食物链进入人体和动物体内，最终危害其健康。另外，铬还是一种严重的致癌物质[1-4]。

绿豆具有较高的经济价值和生态效益。绿豆适应性强，生育期短，常作为开垦荒地的先锋作物和减灾作物。绿豆生长受多方面因素影响，如温度、光照、水分、土壤及其养分等方面，其中土壤成分中的重金属离子含量对绿豆生长有显著的影响[5]。目前，关于铬离子对种子的影响主要集中在对萌发指标的研究，而对其幼苗生理指标的研究较少。本文研究内容的阐明，为深入了解土壤中重金属污染对绿豆生长的毒害机制提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1试验材料 洮南绿豆购自长春市蔬菜种子供应站。

1.1.2化学试剂与仪器 K2CrO7、葡萄糖、标准蛋白（BSA）、考马斯亮蓝G-250 、分光光度计、光照培养箱。

1.2 试验方法

1.2.1 种子处理 选取籽粒饱满的绿豆种子，置于5%次氯酸钠溶液中消毒处理5min，將其置于铺有双层滤纸的培养皿（d=9cm）中，每皿20粒，播种间隔一致。然后在培养皿中分别加入20mL不同浓度浸提液，以蒸馏水作为对照，每个处理重复3次，于光照16h/25℃和黑暗8h/15℃条件下的光照培养箱中进行萌发试验，每天定时更换处理液以保证溶液浓度不变。以胚根长度等于自身长度1/2视为发芽，每天记录种子发芽情况，直至连续3d无新增加发芽数为止。发芽结束后，随机选取每个处理的绿豆种子30株，用直尺分别测量胚根和胚芽长及植株的干重和鲜重。

1.2.2 发芽势及发芽率的测定 发芽势=（第3d供试种子的发芽数/供试种子数）×100%

发芽率=（第6d供试种子的发芽数/供试种子数）×100%

1.2.3 可溶性糖和可溶性蛋白的测定 分别采用蒽酮法[5]和考马斯亮蓝染色法[6]测定植株的可溶性糖和可溶性蛋白的含量。

1.3数据分析

采用Graphpad 6 和Excel 2003 处理软件对数据进行统计分析和做图。用Duncan进行方差分析和多重比较。

*，P<0.05；**，P<0.01；***，****，P<0.001。

2 结果与分析

2.1 重金属铬离子胁迫对绿豆萌发的影响

发芽势代表种子发芽的整齐程度。由图1可以看出，在不同浓度重铬酸钾溶液胁迫下绿豆种子的发芽势和发芽率与对照组相比均有所降低，其中150mg/L重铬酸钾处理组中绿豆的萌发势和萌发率下降较为明显。然而，各个处理组之间并没有显著性差异。

2.2 重金属铬离子胁迫对萌发绿豆根茎长和生物量的影响

从图2A可以看出，不同浓度重铬酸钾胁迫下绿豆苗的茎长相较于空白组均明显下降。其中，50mg/L和300mg/L重铬酸钾处理组中萌发绿豆的茎长与对照组相比显著下降（P<0.01）。150mg/L重铬酸钾处理组中萌发绿豆的茎长与对照组相比有所下降（P<0.05）。另外，不同浓度重铬酸钾处理组中绿豆幼苗的根长与空白组相比呈递减趋势。其中，150mg/L重铬酸钾处理组中绿豆幼苗的根长明显降低（P<0.05），而300mg/L重铬酸钾处理组中绿豆幼苗的根长受到显著抑制（P<0.001），如图2B。

从图2C中可以看出，不同浓度重铬酸钾胁迫下绿豆幼苗的鲜重呈递减趋势。其中，50mg/L重铬酸钾处理组中萌发绿豆的鲜重与对照组相比明显降低（P<0.01），而150mg/L和300mg/L处理组中萌发绿豆的鲜重与对照组相比呈极显著差异。然而，不同浓度重铬酸钾胁迫对萌发绿豆的干重没有明显影响（图2D）。由以上实验结果可以看出，重铬酸钾抑制萌发绿豆根和茎的生长和鲜重的积累。

2.3 重金属铬离子胁迫促进萌发绿豆可溶性糖和可溶性蛋白的积累

可溶性糖和可溶性蛋白的含量对于植物的抗逆能力具有重要作用。从图3A中可以看出，不同浓度重铬酸钾胁迫明显促进萌发绿豆内可溶性糖的积累（P<0.001）。150mg/L和300mg/L重铬酸钾处理组中萌发绿豆可溶性糖的含量与50mg/L重铬酸钾处理组相比没有明显差异。然而，50mg/L和150mg/L重铬酸钾处理组中萌发绿豆的可溶性蛋白含量与对照组相比没有明显变化。当重铬酸钾浓度达到300mg/L时，萌发绿豆的可溶性蛋白含量才有所增加（P<0.05），图3B。

3 结论与讨论

本文采用不同浓度的重铬酸钾对绿豆种子进行胁迫，然后检测重铬酸钾对绿豆种子萌发及幼苗部分生理指标的影响。已有研究表明，重鉻酸钾处理对绿豆种子呈现低浓度促进高浓度抑制的效应[8]，同时重铬酸钾对豆类植物根的抑制与根尖分生细胞的分裂密切相关[9，10]。本实验结果表明，重铬酸钾胁迫后绿豆种子的萌发没有受到明显影响，而对绿豆幼苗的根和茎的生长以及鲜重的积累具有明显的抑制。此外，重铬酸钾胁迫后萌发绿豆内可溶性糖和可溶性蛋白含量显著增加，这与植物的抗逆能力呈正相关。综上所述，重金属铬离子胁迫抑制萌发绿豆根和茎的生长，促进植株内可溶性糖和可溶性蛋白的积累。

参考文献

[1]郭锋，樊文华.Hg、Cr和Pb污染对绿豆种子萌发及幼苗生长发育的影响[J].种子，2008（09）：34-37.

[2]刘拥海，俞乐，林馥丽.不同重金属胁迫对绿豆种子萌发和幼苗初期生长影响的差异[J].种子，2007（11）：41-44.

[3]曹仁林，何宗兰，霍文瑞.土壤添加三价铬对农作物生长及铬残留量影响[J].农业环境科学学报，1988（03）：10-12.

[4]张晓薇，刘博，铬对农作物生长的影响[J].环境科技，2010，23（02）：48-51.

[5]赵吉平，王彩萍，侯小峰，等.论绿豆的经济价值及产业化开发利用[J].农业科技通讯，2016（05）：9-10.

[6]李文砚，韦持章，孔方南，等.蒽酮法测定木奶果果实中可溶性糖含量的研究[J].中国园艺文摘，2015，31（12）：7-8.

[7]焦洁.考马斯亮蓝G-250染色法测定苜蓿中可溶性蛋白含量[J].农业工程技术，2016，36（17）：33-34.

[8]李建新，涂艳丽，王飞.铬胁迫对大豆种子萌发和幼苗生长的影响[J].安徽农业科学，2007（35）：11379-11385.

[9]张晓薇，刘博.铬对农作物生长的影响[J].环境科技，2010，23（02）：48-51.

[10]王爱云，夏文睿，荣玮，等.铬（Cr～（6+））胁迫对蚕豆幼苗根生长和细胞分裂的影响[J].西北农业学报，2012，21（06）：79-85.

作者简介：胡心仪，在读本科生，研究方向：植物抗逆机理。

通讯作者：齐文靖，博士，讲师，研究方向：植物抗逆机理。