阿特拉津和汞胁迫对波斯菊种子萌发及生长的影响_金研铭

阿特拉津和汞胁迫对波斯菊种子萌发及生长的影响

金研铭,徐惠风*,李艳󰀁(吉林农业大学园艺学院,吉林长春130118)

摘要󰀁[目的]研究波斯菊在阿特拉津和汞胁迫下的抗逆能力。[方法]采用水培的方法,研究有机污染物阿特拉津与重金属污染物汞

对波斯菊种子萌发及生长的影响。[结果]低浓度的阿特拉津对波斯菊种子萌发和生长有促进作用,与对照相比,高浓度的阿特拉津抑

制胚根生长,对根茎和叶片影响不大;随着Hg浓度的增加,Hg对波斯菊种子萌发及生长的抑制作用增强,汞对波斯菊种子发芽的抑制

浓度大于0.05mg/kg。[结论]波斯菊可忍受一定浓度的除草剂阿特拉津,可利用波斯菊的抗性进行美化环境和去除污染物;而较低浓

度的汞即可对波斯菊产生毒害,可以将其作为汞污染环境的一种指示植物。

关键词󰀁波斯菊;阿特拉津;汞;种子发芽;生长

中图分类号󰀁S682.1+1󰀁󰀁文献标识码󰀁A󰀁󰀁文章编号󰀁0517-6611(2010)07-03384-02

TheEffectsofAtrazineandMercuryStressonSeedGerminationandGrowthofComosbipinnatusCav.

JINYan󰀁mingetal󰀁(HorticultureCollege,JilinAgricultureUniversity,Changchun,Jilin130118)

Abstract󰀁[Objective]Theamiwastostudyanti󰀁adversityabilityofComosbipinnatusunderatrazineandmercurystress.[Method]Using

hydroponicmethod,theeffectsofatrazineandheavymetalmercuryontheseedgerminationandgrowthofComosbipinnatusweresudied.[Re󰀁

sult]TheresultshowedthatlowconcentrationsofatrazinepromotedtheseedgerminationandgrowthofComosbipinnatus.Comparedwiththe

contro,lhighconcentrationsofatrazineinbibitedradiclegrowth,littlemipactontherootsandleaves.Underthestressofheavymetalmercury,

astheincreasingoftheconcentrationsofmercury,theseedgerminationandgrowthofComosbipinnatusenhancedinhibition.Theinhibition

concentrationofmecuryonseedgerminationofComosbipinnatuswasbiggerthan0.05mg/kg.[Conclusion]Comosbipinnatuscouldtolerate

acertainconcentrationofatrazine,whichcoulebeusedtocarryoutlandscapingandremovalofcontaminants.Whilelowerconcentrationsof

mercurycouldproducepoisoningonComosbipinnatus,whichcouldbeusedasakindofindicatorplantsofmercuryenvironmentalpollution.

Keywords󰀁ComosbipinnatusCav.;Atrazine;Mercury;Germinationofseed;Growth

基金项目󰀁吉林省长春市科技局星火专家大院(200710Y04);吉林省教

育厅重点项目(200763)。

作者简介󰀁金研铭(1962-),男,吉林吉林人,硕士,副教授,从事园林

树木、园林苗圃、园林植物生理生态及园林设计方面的教学

和研究工作。*通讯作者。收稿日期󰀁2009󰀁11󰀁27󰀁󰀁土壤中的有机污染物阿特拉津是一种在世界范围内广

泛使用的三嗪类除草剂,可用于防除玉米、甘薯、甘蔗、果园

中的阔叶杂草及部分禾本科杂草。阿特拉津虽是一种低毒

除草剂,但被微生物矿化十分缓慢,在土壤中的残留半衰期

长达4~57周。大量持续投入除草剂必将影响土壤性质、土

壤肥力和农产品的品质,造成严重的全球性生态问题[1]。在

曾经使用阿特拉津的国家的地下水、河流和湖泊中已经检测

到阿特拉津的残留,长期暴露在该有机污染物的环境中,势

必对动物的生殖与繁衍及人体的健康产生不良影响[2]。

土壤中的重金属污染物汞主要来自使用或生产汞的工

厂所排放的󰀁三废󰀁和有机汞农药。大量研究表明,土壤能迅

速吸附或固定95%以上的汞,汞能抑制植物细胞的分裂和根

系伸长,刺激和抑制一些酶的活性,从而抑制幼苗的生长[3-6]。

波斯菊(CosmosbipinnatusCav)属菊科,1年生花卉,原

产墨西哥,其习性为喜阳,耐干旱瘠薄土壤,肥水过多往往造

成茎叶徒长而开花少,且易倒伏[7]。目前垃圾场改造和美化

中,对园林观赏植物的抗逆性机理研究较多,而对波斯菊在

污染环境中的研究尚未见报道。笔者以波斯菊为材料,利用

水培试验,进行不同浓度的阿特拉津和汞胁迫处理,研究波

斯菊在污染环境中的适应能力,以期为垃圾场改造以及人工

湿地园区建设提供理论依据。

1󰀁材料与方法

1.1󰀁试验材料󰀁供试材料为上一年收集的波斯菊种子,筛

选籽粒饱满的种子。阿特拉津选取上海生产的农药阿特拉

津,汞为化学药品氯化汞。1.2󰀁试验方法󰀁用蒸馏水将波斯菊种子冲洗3次,播于铺

有1层滤纸的培养皿中,每皿30粒,3个皿为1组,分别用

T110.0、T220.0、T3350.0、T4200.0、T5250.0mg/ml阿特拉

津,0.05、1.00、5.00、10.00、50.00󰀁g/ml汞以及蒸馏水进行

滴浇,其中以蒸馏水为对照组(CK)。再用保鲜膜进行密封,

以保证一定的温度和湿度。每个处理重复3次,每天加入一

定量相应浓度的阿特拉津溶液,以保证滤纸的湿润。观察其

发芽情况,并测定发芽率以及根、茎、叶的长度。

2󰀁结果与分析

2.1󰀁阿特拉津处理对波斯菊种子萌发和生长的影响󰀁波斯

菊种子于5月22日放入培养皿中,5月24日大多数种子已

发芽。由图1可知,5个处理中,T1处理在第6天胚根达最

大值,之后下降,其他几个处理随阿特拉津浓度的增加增长

速度明显减小,且胚根停止生长时间提前。而CK一直是持

续上升状态。5月27日,20.0mg/ml阿特拉津处理的芽根开

始萎蔫;5月28日,10.0和200.0mg/ml阿特拉津处理的芽

根开始萎蔫。曹仁林等认为,阿特拉津的生物效应及其在植

株中的残留随土壤类型和浓度变化而变化,阿特拉津很容易

从土壤转移至植物体内积累[8]。因此,波斯菊长期在含有阿

特拉津的水培环境下逐渐富集阿特拉津在体内,因此出现萎

蔫的现象。由图2可知,除T1处理根茎在第4天快速生长

外,其他浓度的处理和CK差异不大,基本趋势一致。由图3

可知,T1处理变化加大,但是基本趋势和CK一样。由图4

可知,随着阿特拉津浓度的增加,波斯菊种子的发芽率呈上

升趋势,到T4处理时,发芽率达最大,之后开始下降,说明T4

浓度是波斯菊受胁迫发芽的最大值。

󰀁󰀁由此可知,低浓度的阿特拉津对波斯菊发芽生长有促进

作用,而高浓度的阿特拉津抑制胚根生长。说明低浓度阿特

拉津对波斯菊有促进胚根生长的作用,而高浓度有抑制根茎

的作用。责任编辑󰀁李占东󰀁责任校对󰀁卢瑶安徽农业科学,JournalofAnhuiAgr.iSc.i2010,38(7):3384-3385,3407

图1󰀁阿特拉津处理下波斯菊种子发芽根随时间的变化趋势

Fig.1󰀁TimechangestrendofrootsproutingofCosmosbipin󰀁

natusCav.seedsunderatrazinetreatment

图2󰀁阿特拉津处理下波斯菊种子发芽根茎随时间的变化趋势

Fig.2󰀁TimechangestrendofrhizomesproutofCosmosbipin󰀁

natusCav.seedsunderatrazinetreatment

图3󰀁阿特拉津处理下波斯菊种子发芽叶随时间的变化趋势

Fig.3󰀁TimechangestrendofsproutleavesofCosmosbipinnatus

Cav.seedsunderatrazinetreatment

图4󰀁波斯菊在不同浓度的阿特拉津中的发芽率

Fig.4󰀁GerminationrateofCosmosbipinnatusCav.underdiffer󰀁

entatrazineconcentrations2.2󰀁汞处理对波斯菊种子萌发和生长的影响󰀁波斯菊种子

于4月24日放入培养皿中,4d后,于4月28日开始发芽。

由于汞对植物的生长及生理的影响较大,所以该试验中采用

的是5月9~13日的数据。波斯菊种子在不同浓度的汞中

发芽及生长情况见表1。由表1可知,波斯菊只在0.05

󰀁g/ml汞中发芽,在1.00、5.00、10.00、50.00󰀁g/ml汞中均未

发芽。而在5月12日,0.05󰀁g/ml汞中的芽开始萎蔫。由此

可知,汞对波斯菊种子发芽有一定的抑制作用。这是由于汞污

染使植物叶片叶绿素含量减少,较低浓度时,光合速率、呼吸速

率、过氧化物酶活性及可溶性蛋白含量上升,随着污染物浓度

的加大、污染时间的延长,其生理指标均相应下降[9]。

表1󰀁波斯菊种子在不同浓度汞溶液中的发芽及生长情况

Table1󰀁GerminationandgrowthsituationofGerminationandgrowth

seedsunderdifferentconcentrationofmercurysolutions

日期

Date温度󰀁󰀂

Temperature芽长Germinallength󰀁cm

CK0.05

󰀁g/ml1.00

󰀁g/ml5.00

󰀁g/ml10.00

󰀁g/ml50.00

󰀁g/m

l

05󰀁0919.51.521.28----

05󰀁1021.01.651.35----

05󰀁1120.01.712.02----

05󰀁1220.01.721.84----

05󰀁1322.51.901.31----

发芽率󰀁%85.56󰀁84.44󰀁0000

Germinationrate

󰀁󰀁曲筱丽等研究表明,中性紫色土上汞发生微生物毒害的

临界值为5~10mg/kg[10]。该研究表明,波斯菊仅在汞浓度

为0.05󰀁g/ml中发芽,而在其他浓度的汞中均未发芽。由此

可知,汞对波斯菊种子发芽的抑制浓度大于0.05mg/kg。因

此,波斯菊仅在含有微量汞的土壤中可以生存,高浓度的汞

污染区不适合栽植波斯菊。

3󰀁结论与讨论

随着农药等化学品在农业生产上的广泛应用,它们所带

来的生态与环境问题日益严重。世界上许多国家及地区的