三种植物种子萌发和幼苗生长对重金属环境胁迫的响应研究

来源 :山西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shinboy_zsl
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为探讨晋南某废弃钢铁厂区三种优势草本植物鬼针草(Bidens pilosa L.)、虎尾草(Chloris virgate Sw.)、灰绿黎(Chenopodium glaucum L.)种子萌发和幼苗生长对重金属环境胁迫的响应,本文选取钢铁厂的三种优势草本植物种子为研究对象,对其进行单一和复合金属胁迫、不同梯度干旱胁迫以及金属和干旱交互胁迫处理,最后采用不同浓度赤霉素进行缓解,观察处理后种子的萌发指标、幼苗生长指标。通过配置不同浓度的Fe SO4溶液(0、1、10、50、100、200、500、1000、5000 mg/kg)、Cu SO4溶液(0、25、100、200、300、400、500、700 mg/kg)和Zn SO4溶液(0、25、50、100、150、300、500、900 mg/kg)对三种植物进行单一和复合重金属胁迫,配置不同浓度梯度的PEG-6000溶液(5%、10%、15%、20%、25%)模拟干旱胁迫,配置不同浓度梯度的赤霉素溶液(100、200、400、600 mg/L)进行缓解,然后对三种植物开展萌发实验,比较不同处理对三种植物种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、耐性指数、初生芽长、初生根长等的影响。本研究主要结果如下:(1)低浓度的Fe2+(200 mg/kg)、Cu2+(25 mg/kg)、Zn2+(50 mg/kg)可以促进鬼针草种子的萌发和幼苗的生长,高浓度的Fe2+(≥500 mg/kg)、Cu2+(≥100 mg/kg)、Zn2+(≥100 mg/kg)起到抑制作用;中低浓度的Fe2+可以促进虎尾草种子的萌发,当Fe2+≥1000 mg/kg时起到抑制作用,不同浓度Cu2+、Zn2+处理都显著提高了虎尾草的最终萌发率却抑制了幼苗生长;一定浓度的Cu2+(200、300 mg/kg)、Zn2+(100 mg/kg)促进灰绿黎种子的萌发,但不同浓度三种金属处理均抑制灰绿黎幼苗的生长。在一定浓度范围内,金属复合作用对植物的影响强于单一金属,表明不同金属间存在交互作用。三种植物对重金属的综合耐受能力差异明显,表现为鬼针草>虎尾草>灰绿黎。(2)不同Fe2+-PEG、Cu2+-PEG、Zn2+-PEG交互处理对三种植物的种子萌发和幼苗生长影响不同,随着PEG和三种金属离子浓度的增加,三种植物的种子萌发指标和幼苗生长指标整体上呈现出先增加后逐渐下降的趋势。当PEG浓度≥20%时,不同交互处理对鬼针草的抑制作用较明显。当C(Fe2+)>500 mg/kg、C(Cu2+)≥100 mg/kg、C(Zn2+)≥500mg/kg时,不同交互处理对鬼针草的抑制作用更显著。当PEG浓度≤10%,C(Fe2+)≤500mg/kg时交互处理对虎尾草呈现出促进作用;当PEG浓度≤20%时,不同Cu2+-PEG交互处理对虎尾草种子萌发整体呈现出促进作用;当PEG浓度≥20%、C(Zn2+)>100 mg/kg时,不同交互处理都抑制了虎尾草的种子萌发和幼苗生长。当PEG浓度≤10%,不同Fe2+-PEG交互处理下灰绿黎的种子萌发和幼苗生长整体呈现出抑制作用;不同Cu2+-PEG交互处理下灰绿黎种子的最终萌发率整体上呈现出促进作用,但灰绿黎的幼苗生长整体呈现出抑制作用。当PEG浓度≤20%、C(Zn2+)≤100 mg/kg时,不同交互处理对灰绿黎的种子萌发整体表现出促进作用。但是适当浓度的PEG和金属离子交互处理可以显著促进三种植物的种子萌发和幼苗生长,且不同交互处理对幼苗根长的影响强于幼苗的芽长。(3)本实验表明三种植物对于不同浓度GA3和不同金属离子交互处理的响应不同。适当浓度的赤霉素溶液可以缓解重金属离子对三种植物种子萌发的抑制作用,提高种子的活力指数和耐性指数。对于赤霉素和重金属离子交互处理的耐受程度整体上呈现出鬼针草>虎尾草>灰绿黎的趋势。
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