铅作为重金属污染中毒性较大的重金属,进入人体后就很难被排出,它会直接伤害人的脑细胞,可能会影响胎儿的智力发育和老年人的智力下降、脑死亡等。有报道指出,重金属在植物体内积累会严重影响植物的生长发育、降低产量和品质,还会严重危害到人体健康。[9]所以,研究铅胁迫下植物种子,特别是与人类生活密切相关的植物的萌发和生理指标的变化尤为有意义。
1。2 重金属铅对植物种子的影响
铅,植物的非必需性元素, 被植物吸收并积累到一定程度后就会影响种子的萌发,比如使根系丧失正常功能 ,养分的吸收遭到阻碍, 植物的正常生长发育被抑制等。种子萌发是作物对外部环境反应的开始 , 也是作物对外部反应特别敏感的时期,种子萌发时期的生长状况将直接影响作物以后的生长和产量[10] 。因此,了解重金属污染对种子萌发阶段的影响是十分重要的。
种子萌发指的是种子的胚从相对静止变成生理活跃最后长成幼苗的过程。生产上一般以幼苗出土作为植物种子萌发的结束。可以说,种子在萌发阶段对于重金属特别敏感,有研究表明,重金属对植物种子萌发及植株生长发育的影响表现了出一定的剂量效应,也就是随着铅浓度的递增,植物种子萌发可会出现一定的规律。[11]有报道说重金属铅会通过抑制植物的细胞分裂来影响植物种子的萌发,令萌发期的种子体内的各项生理指标发生变化,包括发芽率、发芽势、根长、芽长、可溶性糖含量、可溶性蛋白质等,其中根长相较于芽长,更适合作为植物受铅胁迫的参考依据。根系是植物的重要器官之一,在生理功能、物质代谢和植物的生长发育中都有着重要的作用。植物的根相对于植物的茎叶部分来说,对环境更加敏感,在重金属铅胁迫下,植物的根普遍容易受到影响,被抑制生长发育。
有研究者发现,玉米种子在低浓度的铅处理下发芽率会增大,对种子根的生长有促进作用,在高浓度的铅处理下,种子的萌发会受到抑制,根的生长也会受到抑制。[2]另有文献指出,低浓度的铅处理可以有效促进小麦种子的萌发,高浓度的铅处理可以抑制小麦种子的萌发。[4]
发芽率:种子发芽数占测试种子总数的百分比。
综上所述,重金属铅的浓度不同,对植物种子的萌发影响也有不同,在某个浓度以下的铅处理容易使种子萌发,达到某一浓度以上时,种子萌发将会不同程度地受到抑制,最终影响植物的正常生长。
1。3 含羞草概述
含羞草(Mimosa pudica L.),豆科含羞草属,多年生的草本花卉,原产自美洲热带地区,是常见的观赏植物,具有一定的药用价值近几年,含羞草成为了许多人的心头好。含羞草喜欢温暖湿润的环境,它对土壤要求一般。含羞草的种子体积小,发芽率低,一般先进行高温烫种处理后进行种子萌发处理。
1。4 玉米概述
玉米(Zea mays L。),又名玉茭、玉蜀黍等,是一年生谷类植物,玉米喜欢温暖的生长环境,最合适种子发芽的温度是25~30℃,玉米种子的萌芽率极高,极易成活。可以说,玉米是和我们的生活息息相关的植物,是极其重要的粮食作物。
1。5小麦概述
小麦(Triticum aestivum),三大谷物之一,是我国主要的粮食作物,更是世界上总产量最高、营养价值较高的农作物。它是一年或二年生草本植物,因为有着适应性强的特点是它在世界各地都有被种植。
1。6 研究意义
重金属污染正伴随着随着城市工农业的发展而日渐加剧。研究重金属铅对各种植物的影响成为了重要的课题。本课题试图通过研究不同浓度的铅胁迫对玉米、小麦、含羞草种子萌发特性及萌发过程中相关生理指标的影响,从而了解这三种植物对铅胁迫的抗性。植物生理指标主要有可溶性糖含量、可溶性蛋白质、淀粉等,其中可溶性糖是植物的碳水化合物代谢、光合产物和短暂贮藏的主要形式,会严重影响到高等植物营养生长和发育。有研究指出,可溶性糖就好比是激素,在植物萌发、生长、发育等过程中发挥着调控作用[9]。因此,研究种子萌发期,植物可溶性糖含量受铅胁迫的影响显得十分重要,可溶性糖含量的多少可以间接表明植物受铅胁迫的影响。