張保仁，崔 英，孟明占

（濰坊學(xué)院，山東 濰坊 261061）

鎘硒互作對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響＊

張保仁，崔 英，孟明占

（濰坊學(xué)院，山東 濰坊 261061）

為減輕土壤鎘污染對(duì)蘿卜生產(chǎn)的危害，本研究采用室內(nèi)培養(yǎng)皿水培方法，觀測(cè)了不同濃度鎘（Cd）、硒（Se）和鎘硒互作對(duì)蘿卜種子發(fā)芽與幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，Cd和不同價(jià)態(tài)的Se在低濃度時(shí)均能促進(jìn)蘿卜種子萌發(fā)，提高發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，促進(jìn)苗與幼根的生長(zhǎng)，Cd和Se分別在5mg·L－1和0.5mg ·L－1時(shí)促進(jìn)作用達(dá)到最大，高濃度時(shí)對(duì)蘿卜的發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)有抑制作用；不同價(jià)態(tài)Se相比，Se4＋的促進(jìn)作用大于Se6＋，而Se6＋的抑制作用大于Se4＋，蘿卜的根和苗相比，根對(duì)高濃度離子的敏感性比苗更強(qiáng)。不同濃度鎘硒互作的效應(yīng)不同，在低濃度（1mg·L－1）鎘條件下，任何濃度的硒對(duì)鎘都有拮抗作用，即硒降低了低濃度鎘對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，但高濃度硒和高價(jià)硒（Se6＋）比低濃度硒和低價(jià)硒（Se4＋）表現(xiàn)明顯；中濃度（10mg·L－1）鎘和高濃度（50mg·L－1）鎘濃度下，低濃度（0.5mg·L－1）Se4＋表現(xiàn)出拮抗作用，即硒減輕了鎘對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的抑制，而其他組合處理都表現(xiàn)出協(xié)同抑制的效應(yīng)，即加重了鎘對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的抑制；不同價(jià)態(tài)硒相比，Se4＋表現(xiàn)出更強(qiáng)的緩解鎘毒害的能力，并且這種現(xiàn)象在中、高鎘濃度下表現(xiàn)的更為明顯。

鎘硒互作；種子發(fā)芽；幼苗；蘿卜

近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和農(nóng)藥、化肥的不合理使用，土壤重金屬污染的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì)，我國目前受鎘等重金屬污染的耕地面積近2000萬公頃，約占總耕地面積的1／5。其中鎘污染耕地1.33萬公頃，涉及11個(gè)省25個(gè)地區(qū)。蔬菜是對(duì)鎘的吸收富集能力較強(qiáng)的作物之一，而且大型的蔬菜生產(chǎn)基地都建設(shè)在城市郊區(qū)，因此受鎘污染的影響比較大。土壤中高濃度鎘會(huì)影響植物生長(zhǎng)和細(xì)胞分裂［1］、降低植物的光合作用［2－4］、促進(jìn)膜脂過氧化作用［5－7］，從而對(duì)作物產(chǎn)生毒害，最終降低作物產(chǎn)量［8－10］。硒是一種稀有準(zhǔn)金屬元素，目前，已初步證明低濃度硒具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的作用［11－12］。但對(duì)硒鎘互作條件下植物生長(zhǎng)的研究報(bào)導(dǎo)較少。本文擬在鎘污染條件下對(duì)蘿卜種子進(jìn)行水培發(fā)芽試驗(yàn)，并進(jìn)行富硒強(qiáng)化，旨在研究鎘硒互作條件下蘿卜種子發(fā)芽和幼苗的生長(zhǎng)狀況，以期為土壤鎘污染條件下蘿卜栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試蘿卜為濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院繁育生產(chǎn)的蘿卜“青大長(zhǎng)”品種。

Cd單獨(dú)處理時(shí)取Cd2＋濃度為0、0.1、0.5、1、2、5、10、20、30、50、100、200、300、500mg·L－1的14個(gè)處理；Se單獨(dú)處理時(shí)取Se4＋、Se6＋濃度為0、0.5、1、2、5、10、30、50、60、100、150、200、250、300mg·L－1的各13個(gè)處理。

在Cd和Se單獨(dú)處理的基礎(chǔ)上，Cd和Se互作處理時(shí)，Cd2＋濃度取1、10、50mg·L－1，Se4＋、Se6＋濃度取0.5、30mg·L－1進(jìn)行處理，并以空白做對(duì)照。

Cd為分析純的CdCl2·21／2H2O，Se為分析純的Na2SeO4·10H2O和Na2SeO3·5H2O，分別以去離子水配制成離子濃度為1000mg·L－1的儲(chǔ)備溶液，再逐級(jí)稀釋。

2 試驗(yàn)步驟與測(cè)定項(xiàng)目

2.1 種子選取及消毒

選取籽粒飽滿，大小均勻的蘿卜種子若干，于燒杯中，用5%的雙氧水消毒。消毒5min后，用去離子水沖洗，然后置于濾紙上晾干。

2.2 育苗及管理、記錄

晾干后的種子放于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿放40粒。然后移取等量各濃度的鎘、硒溶液入各培養(yǎng)皿中（以浸濕濾紙為宜），用去離子水做空白（對(duì)照）。每個(gè)處理重復(fù)3次。每天往培養(yǎng)皿中添加適量溶液以保持濾紙濕潤，并記錄每天發(fā)芽數(shù)。

試驗(yàn)的第7日，從各培養(yǎng)皿中取出幼苗以去離子水清洗，測(cè)量各培養(yǎng)皿中幼苗根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)，并計(jì)算其平均值。

2.3 測(cè)定項(xiàng)目

發(fā)芽勢(shì)：按照《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程－發(fā)芽試驗(yàn)》（GB／T3543.4—1995），在處理后3d測(cè)定，按前3d發(fā)芽種子數(shù)占總數(shù)的百分?jǐn)?shù)計(jì)算。

發(fā)芽率：按照《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程－發(fā)芽試驗(yàn)》（GB／T3543.4—1995），在處理后7d測(cè)定，按發(fā)芽種子數(shù)占總數(shù)的百分?jǐn)?shù)計(jì)算。

發(fā)芽指數(shù)：發(fā)芽指數(shù)＝∑Gt／Dt（Gt為t時(shí)間內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）。

根長(zhǎng)度：以胚軸與根之間的過渡點(diǎn)開始往下部分的長(zhǎng)度。

苗長(zhǎng)度：以胚軸與根之間的過渡點(diǎn)開始往上部分的長(zhǎng)度。

活力指數(shù)：活力指數(shù)＝發(fā)芽指數(shù)×苗長(zhǎng)度。

抑制指數(shù)：對(duì)照組根長(zhǎng)與各處理組根長(zhǎng)之差除以對(duì)照組根長(zhǎng)即為抑制指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 鎘對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響

對(duì)蘿卜發(fā)芽進(jìn)行不同濃度加鎘處理，分別在第3天測(cè)發(fā)芽勢(shì)，第7天測(cè)發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果（表1）表明，鎘濃度較低時(shí)對(duì)蘿卜發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率影響不明顯，但高濃度（＞100mg·L－1）時(shí)有明顯的抑制作用，并隨著鎘濃度的增高抑制作用也越強(qiáng)烈。從發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢(shì)看，隨著鎘濃度的增高，發(fā)芽指數(shù)先促進(jìn)后抑制的趨勢(shì)，在5mg·L－1時(shí)達(dá)到最高59.5。

表1 不同濃度Cd2＋對(duì)蘿卜種子發(fā)芽的影響

表2 不同濃度Cd2＋對(duì)蘿卜幼苗生長(zhǎng)的影響

在第7天對(duì)根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、活力指數(shù)和抑制指數(shù)的測(cè)定結(jié)果（表2）表明，各處理中隨著鎘濃度的增大，各項(xiàng)指標(biāo)都有先促進(jìn)后抑制的趨勢(shì)，根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)和活力指數(shù)都是在5mg·L－1時(shí)達(dá)到最大，說明此濃度時(shí)促進(jìn)作用最明顯；從根和苗對(duì)鎘的反應(yīng)看，根對(duì)鎘的反應(yīng)比苗更敏感。

3.2 硒對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響

對(duì)蘿卜發(fā)芽進(jìn)行不同濃度加硒處理，分別在第3天測(cè)發(fā)芽勢(shì)，第7天測(cè)發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。結(jié)果（表3、表4）表明，低濃度硒對(duì)蘿卜發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，表現(xiàn)為發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率提高，發(fā)芽指數(shù)增大，根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)變大，活力指數(shù)增大，抑制指數(shù)為正值；高濃度硒則對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)具有不同程度的抑制作用，并隨著硒濃度的增高，抑制作用也越強(qiáng)烈。

表3 不同濃度Se4＋對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響

就Se4＋而言，以0.5mg·L－1時(shí)的促進(jìn)作用最大，當(dāng)Se4＋濃度≥10mg·L－1時(shí)，即表現(xiàn)出一定的抑制作用（表3），而對(duì)Se6＋來說，當(dāng)Se6＋濃度達(dá)到1mg·L－1時(shí)，即表現(xiàn)出抑制作用（表4）。

表4 不同濃度Se6＋對(duì)蘿卜發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響

3.3 鎘硒互作對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響

結(jié)合上面試驗(yàn)結(jié)果對(duì)蘿卜發(fā)芽進(jìn)行不同濃度鎘硒互作處理，試驗(yàn)結(jié)果（表5）表明，在低鎘（1mg·L－1）條件下，任何濃度的硒對(duì)鎘都有拮抗作用，即硒降低了低濃度鎘對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，表現(xiàn)為發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)變小，發(fā)芽率降低，根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)變短，抑制指數(shù)為正值，但高濃度硒和高價(jià)硒（Se6＋）比低濃度硒和低價(jià)硒（Se4＋）表現(xiàn)明顯；中鎘（10mg·L－1）和高鎘（50mg·L－1）濃度下，低Se4＋（0.5mg·L－1）表現(xiàn)出拮抗作用，即硒減輕了鎘對(duì)蘿卜發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的抑制，而其他組合處理都表現(xiàn)出協(xié)同抑制效應(yīng)；不同價(jià)態(tài)硒相比，Se4＋表現(xiàn)出較強(qiáng)的緩解鎘毒害能力，且在中、高鎘濃度表現(xiàn)更明顯。

表5 鎘硒互作對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響

4 結(jié)論與討論

Se是植物生長(zhǎng)所必需的微量元素，但同Cd一樣在蘿卜體內(nèi)累積過量都會(huì)引起毒害作用。不同濃度的同一物質(zhì)對(duì)蘿卜發(fā)芽和生長(zhǎng)呈現(xiàn)低促高抑效應(yīng)。高價(jià)Se的生理毒性大于低價(jià)Se。Se可以緩解或降低Cd對(duì)植物的毒害，Se的價(jià)態(tài)不同，緩解Cd毒害的程度也不同，Se4＋對(duì)Cd的緩解作用大于Se6＋。

表1中，鎘濃度較低時(shí)對(duì)蘿卜發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率影響不明顯，但高濃度（＞100mg·L－1）時(shí)有明顯的抑制作用，并隨著鎘濃度的增高，抑制作用增強(qiáng)。表2中，各處理中隨著鎘濃度的增大，各項(xiàng)指標(biāo)都有先促進(jìn)后抑制的趨勢(shì)，且趨勢(shì)相當(dāng)明顯。洪仁遠(yuǎn)、蒲長(zhǎng)輝用5mg·L－1Cd2＋處理小麥幼苗，也能明顯看出Cd2＋對(duì)根生長(zhǎng)的促進(jìn)作用［13］，同時(shí)，在本實(shí)驗(yàn)中可以看出鎘對(duì)根的抑制作用較苗強(qiáng)烈，這一現(xiàn)象可能是因?yàn)樗嘣囼?yàn)中蘿卜幼苗的根直接浸在營養(yǎng)液中，而蘿卜對(duì)Cd2＋的吸收又是先從根開始等原因引起的。

表3和表4中，硒濃度較低時(shí)對(duì)蘿卜發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率有促進(jìn)作用但不明顯，但高濃度（＞100mg· L－1）時(shí)有明顯的抑制作用，并隨著硒濃度的增高，抑制作用也越強(qiáng)烈。從表5可以看出其先促后抑的現(xiàn)象與Cd同。同樣Se對(duì)根的影響明顯大于苗，且Se6＋的毒性稍大于Se4＋。

從鎘硒互作效應(yīng)看，硒能抑制低濃度Cd對(duì)蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，表現(xiàn)出一定的拮抗作用，中鎘（10mg·L－1）和高鎘（50mg·L－1）濃度下，低濃度硒表現(xiàn)出一定的緩解效應(yīng)，高濃度硒能加重鎘的毒害作用。廖琳、胡曉榮、李暉等指出，Se以自身的抗氧化作用以及通過與Cd形成特殊復(fù)合物的形式能有效的緩解Cd的毒性［14］。

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（責(zé)任編輯：肖恩忠）

Effects of Selenium on Seedling Growth Under Cadmium Stress in Radish

ZHANG Bao－ren，CUI Ying，MENG Ming－zhan
（Weifang University，Weifang 261061，China）

With the method of indoor hydroponic culture，the effects of cadmium（Cd），selenium（Se）and interactions of cadmium and selenium on radish seed germination and seedling growth were studied to reduce the harm of cadmium in soil to radish.The results were as follows，Cd and different valences of Se at low concentrations could promote the germination of radish seeds，increase germination potential and germination rate，promote the growth of seedlings and young roots，and the promotions of Cd and Se reached maximum at the concentration of 5 mg·L－1and 0.5 mg·L－1respectively.The germination and seedling growth of radish were inhibited at higher concentrations.Compared with different valences，the promotion role of Se4＋was greater than that of Se6＋，and the inhibition effect of Se6＋was larger than that of inhibition Se4＋.Cadmium and selenium with different concentrations had different interaction effect.At low concentrations（1mg·L－1）of Cd，all concentration of selenium had antagonistic effect on cadmium，which reduces the promotion role of Cd in radish seed germination and seedling growth，but the antagonistic effect was more obvious at high concentrations of selenium and Se6＋than that at the low concentration of selenium and Se4＋respectively；At middle concentration（10 mg·L－1）and high concentration（50mg ·L－1）of Cd，the low concentration（0.5mg·L－1）of Se4＋had an antagonistic effect on Cd，which reduced inhibition effect of Cd on radish seed germination and seedling growth，but the other combinations had a synergistic inhibition effect which enhanced growth inhibition in radish seed germination and seedling growth.Compared with different valences，Se4＋showed more ability to alleviate Cd toxicity，which was more obvious at the middle and high concentration of Cd.

interaction of selenium and cadmium，seed germination，seedling，radish

2011－08－16

張保仁（1969－），男，山東濟(jì)寧人，濰坊學(xué)院生物工程學(xué)院副教授，農(nóng)學(xué)博士。研究方向：農(nóng)作物和蔬菜生理生態(tài)研究。

Q945 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671－4288（2011）06－0068－05