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不同品种箭舌豌豆Cd耐性的对比研究摘要：本研究从种子萌发、幼苗生长、根系活力和植株中Cd的积累等方面考察了四个品种箭舌豌豆品种66-25、2556-1、兰箭3号和2560-1对镉的耐性。结果表明，四种受试植物对Cd均有一定的耐性，其中66-25耐性最强。关键词：箭舌豌豆；Cd耐性；种子萌发；根系活力；幼苗生长ConstractresearchofdifferentvarietiesofViciasativaL.toCadmiumresistanceAbstract:FourvarietiesofViciasativaL.66-25，2556-1,lanjianNo.3and2560-1wasconductedonseedgermination,seedlinggrowth,rootvigorandplantaccumulationofCdtoinvestigateonCdresistance.Theresultsshowedthat,fourvarietiesofplantshaveresistancetoCd,theresistanceof66-25isthestrongst.Keywords:ViciasativaL.;Cdresistance;Seedgermination;Vigorofroot;Seedlinggrowth引言目前，镉（Cd）在电镀工业、冶金工业和军事等领域的广泛应用和含Cd化肥、农药和农膜等农资的大量施用已对大气、水体和土壤造成了严重污染，并已成了许多国家的环境问题和社会问题（Fairbrother等2007；Dolenec等2009；Swaddiwudhipong等2010）。与其它金属相比，土壤中的Cd更易被植物吸收和富集（董萌等2011）。进入土壤的Cd，一旦进入农产品将对人体健康产生危害（Arao等2010）。如上世纪40-60年代，日本富山县神通川流域发生的“痛痛病”就是因为当地人饮用了被Cd污染的水、吃了被Cd污染的“镉米”所致。近年来，我国不少地方不仅出现了“镉米”，也出现了“镉菜”，有媒体报道这些被污染的米菜已导致了一些难以治愈的疾病，甚至使一些人因此而丧生。Cd污染及其危害人的生命健康事件不仅发生在日本和中国，也曾经出现在美国和英国等国家（罗中云2008）。正是由于Cd对人体健康的严重威胁，1972年联合国粮农组织(FAO)与世界卫生组织（WHO）专家委员会在关于食品污染的毒性报告中指出，Cd是仅次于黄曲霉毒素和砷的食品污染物，联合国国际环境规划署（DNFP）1984年提出的具有全球意义的12种危害物质中Cd被列为首位（孙光闻等2005），1993年被正式确定为致癌物质（Michael等2000）。近些年来，学者们一直在筛选抗Cd的作物品种、寻找超富集Cd的植物，由此获得无Cd污染的农产品、获得修复Cd污染土壤的植物材料。研究已发现，豆科植物中的一些种类在矿业废弃地重金属污染的植被恢复中具有一定的作用（Harris等1996）。张芬琴等（2006）研究发现，豆科植物箭舌豌豆具有较好的镉耐性。据此，本研究以不同品种的箭舌豌豆为材料进行进一步研究，旨在通过对比研究不同品种箭舌豌豆对Cd的耐性，为Cd污染土壤的植物修复提供有用的资料。1.材料与方法1.1试验材料箭舌豌豆（ViciasativaL.），品种为66-25、2556-1、兰箭3号、2560-1，由兰州大学南志标院士课题组提供。1.2材料培养1.2.1种子萌发分别挑选饱满、大小一致的4种箭舌豌豆种子，用0.1%HgCl2进行表面消毒5min，再分别用去离子水充分冲洗后，在25℃温度下分别用浓度为0、10、50、100和500µmol/L的CdCl2溶液浸种12h，再分别用去离子水冲洗5min。此后，于25℃温度下催芽，催芽期间每日用各自的处理液冲洗种子，以保持处理浓度基本不变，于3d后记录发芽数（以露白为准）。以上各处理重复3次，每重复取种子50粒。1.2.2幼苗培养与处理分别挑选饱满、大小一致的四种豌豆种子经0.1%HgCl2进行5min的表面消毒后用去离子水充分冲洗，洗后置于黑暗、25℃条件下用去离子水浸种12h后，将其播于装有基质的塑料网篮中，自然光照。培养至第5天时，选长势良好且大小一致的幼苗移栽到盛有1L完全营养液的培养钵中继续培养3天后对幼苗进行Cd处理，即分别用含有200、300、400和500µmol/LCdCl2的完全营养液继续培养。在培养期间，每3d更换1次营养液，每天早晚各通气1次，每次10min。所有试验设3次重复。培养9d后，采样测定有关指标。1.2.3测定方法根和茎的长度、干重测定采用常规方法。根系活力的测定采用张以顺等人（2009）的方法。叶组织相对电导率的测定采用张以顺等人（2008）的方法。镉积累量测定采用李松等人（2011）的方法。2结果与分析2.1不同品种箭舌豌豆种子萌发对Cd的响应图1的结果表明，Cd处理后，各豌豆种子萌发率均被显著的抑制(P＜0.05）。与对照相比，当处理浓度为500µmol/L时，66-25、2556-1、兰箭3号和2560-1的种子发芽率分别下降了29.3％、35.2％、34.5％、37.3％。其中，66-25的降幅最小。dcbcbadcbbaadcbcbbacde0.0020.0040.0060.0080.00100.00120.0001050100500Cd浓度/Cdconcentration（μmol/L）种子发芽率（%）seedgermination（%）66-252556—1兰箭3号2560—1图1不同品种箭舌豌豆种子萌发对Cd的响应图中数值是3次重复的平均±SE；同一植物中的不同字母代表在P0.05水平上有显著差异Fig.1ResponsesofseedgerminationoffourvarietiesofViciasativaL.toCadmiumtreatmentValuesaremeans±SEofthreedifferentexperiments.DifferentlettersindicateadifferencebetweencontrolandCadmiumtreatmentatP0.05accordingtotheLEDtest.2.2不同品种箭舌豌豆茎的伸长生长对Cd的响应由图2可见，与各自的对照相比，不同品种箭舌豌豆经不同浓度Cd溶液处理后，其茎的伸长生长均被显著的抑制(P＜0.05）。当处理浓度为500µmol/L时，66-25、2556-1、2560-1和兰箭3号的茎长分别下降了27％、30.2％、41.8％和29.9％。其中，66-25受到的影响最小。dcbbadcbbaccbbadcbba0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0001050100500Cd浓度/Cdconcentration（µmol/L）茎长/shootlength(cm)2556—12560—1兰箭3号66—25图2不同品种箭舌豌豆茎的伸长生长对Cd的响应图中数值是3次重复的平均±SE；同一植物中的不同字母代表在P0.05水平上有显著差异Fig.2ResponsesofshootsgrowthoffourvarietiesViciasativaL.toCadmiumtreatmentValuesaremeans±SEofthreedifferentexperiments.DifferentlettersindicateadifferencebetweencontrolandCadmiumtreatmentatP0.05accordingtotheLEDtest.2.3不同品种箭舌豌豆根的伸长生长对Cd的响应图3的结果表明，与各自的对照相比，各豌豆幼苗根的伸长生长均被显著的抑制(P＜0.05）。当处理浓度为500µmol/L时，66-25、2556-1、2560-1和兰箭3号的幼苗根长与其对照相比下降了20.6％、26.6％、30.8％和30.4％。其中，66-25的降幅最小。aabbccaabbcccabcddabccdd0.001.002.003.004.005.006.007.008.009.0010.0001050100500Cd浓度/Cdconcentration(μmol/L)根长/rootslength(cm)66-25兰箭3号2556—12560—1图3不同品种箭舌豌豆根的伸长生长对Cd的响应图中数值是3次重复的平均±SE；同一植物中的不同字母代表在P0.05水平上有显著差异Fig.3ResponsesofrootsgrowthoffourvarietiesofViciasativaL.toCadmiumtreatmentValuesaremeans±SEofthreedifferentexperiments.DifferentlettersindicateadifferencebetweencontrolandCadmiumtreatmentatP0.05accordingtotheLEDtest.2.4不同品种箭舌豌豆茎叶干物质积累对Cd的响应图4的结果表明，不同品种箭舌豌豆经不同浓度Cd溶液处理后，与各自的对照相比，各豌豆地上部干物质积累均被显著的抑制(P＜0.05）。当处理浓度为500µmol/L时，66-25、2556-1、2560-1和兰箭3号的幼苗茎叶干物质积累与其对照相比下降了52.2％、51.2％、52.3％和51.5％。各品种间无明显差异。abccddabcddaabbccaababcbcc00.010.020.030.040.050.060.070.0801050100500Cd浓度/Cdconcentration(μmol/L)茎叶干物质量shootsdryweight(g.3plant-1)2560—166—25兰箭3号2556—1图4不同品种箭舌豌豆茎叶干物质积累对Cd的响应图中数值是3次重复的平均±SE；同一植物中的不同字母代表在P0.05水平上有显著差异Fig.4ResponsesofshootsdrymatteraccumulationoffourvarietiesofViciasativaL.toCadmiumtreatmentValuesaremeans±SEofthreedifferentexperiments.DifferentlettersindicateadifferencebetweencontrolandCadmiumtreatmentatP0.05accordingtotheLEDtest.2.5不同品种箭舌豌豆地下部分干物质积累对Cd的响应图5的结果表明，与其对照相比，当处理浓度为500µmol/L时，66-25、2556-1、2560-1和兰箭3号的幼苗地下部干物质积累分别下降了38％、39.3％、52.5％和51.9％。其中，66-25的降幅最小。ddcbaabbcdabbcdabbbc0.000.010.010.020.020.030.030.040.0401050100500Cd浓度/Cdconcentration(µmol/L)地下部干重rootsdryweight（g·3plant-1）2556—12560—1兰箭3号66—25图5不同品种箭舌豌豆地下部分干物质积累对Cd的响应图中数值是3次重复的平均±SE；同一植物中的不同字母代表在P0.05水平上有显著差异Fig.5ResponsesofrootsdrymatteraccumulationoffourvarietiesofViciasativaL.toCadmiumtreatmentValuesaremeans±SEofthreedifferentexperiments.DifferentlettersindicateadifferencebetweencontrolandCadmiumtreatmentatP0.05accordingtotheLE