植物生理学自主设计实验.doc

地 生 学 院 学 生 自 主 设 计 实 验 报 告不同浓度的铅溶液对玉米幼苗的影响(1.毕节学院地理与生命科学学院2009级 贵州 毕节 551700)摘要：采用不同浓度（0、5、10、30mg/100mL）的铅溶液，用消过毒的土壤培养玉米种子以探讨其对玉米幼苗生长的影响。结果表明：铅对玉米幼苗的生长有较明显的抑制作用；同时，随着铅浓度的增加，玉米幼苗内叶绿素、根系活力渐降低。关键词：铅；玉米；种子萌发；幼苗 由于采矿、冶炼过程对环境的污染和多年来含铅油漆、陶瓷、铅酸蓄电池及含铅汽油的广泛使用,使得铅作为最常见的毒害性重金属元素进入大气、水体、土壤中。铅在土壤中的溶解度小,滞留时间长,是一种不可降解的环境污染物,在表土积累后,不仅影响农作物的产量和质量,并且通过食物链影响人类健康1。铅对机体的损伤呈多系统性、多器官性,铅作为中枢神经系统毒物,对儿童的身体和智能的危害更为严重。我国土壤铅污染量大面广,是污染土壤治理不可忽视的问题。 随着我国工业尤其是采矿业、冶炼业、电镀业等的迅速展铅对土壤的污染越来越严重2-3。铅不是营养元素，对植物具有明显的毒害，它可通过食物链危及人体健康，因此，如何缓解或抑制植物铅毒害，已经引起人们的广泛关注4。采用在玉米幼苗胁迫的方法，研究重金属铅对玉米种子萌发及幼苗生长的影响，以期为研究农作物的抗性机理提供理论依据。1材料与方法 1.1试验材料供试玉米由实验室提供，供试铅制剂为分析纯Pb(NO3)2，用哇哈哈纯净水水配制成浓度分别为0、5、10、30mg/100mL的4种处理液。 1.2试验方法选择均一、饱满的玉米种子，用75%乙醇消毒10 min后再用哇哈哈纯净水冲洗干净。将种子平均分成4份，每份15粒，将种子按编号种在无菌土壤中，于光照培养箱中进行培养。光照培养温度为25，每天12 h；夜晚培养温度为14.5，每个浓度重复3次，进行种子萌发，长成幼苗后选择长势一致的幼苗进行生长试验，然后依次用0、5、10、30 mg/100mL的硝酸铅溶液，并且每隔12 h浇灌1次等量相应浓度的硝酸铅溶液。以哇哈哈纯净水培养作为对照。1.3测定方法形态指标测定：幼苗进行试验后第5d分别取各处理3株测定苗高。生理指标测定：采用叶绿素测定仪测定叶绿素含量，用烘箱将水分烘干测定其有机物的积累量。以上数据均采用3次重复的平均值.2.结果与分析 2.1铅胁迫对玉米株高的影响 植物植株的高矮胖瘦直接影响着植物的长势5。从表1来看，似乎这个浓度范围内，随着铅离子浓度的增加，株高反而越高，其实不然，因为在进行试验处理的时候，几个处理的株高并不是很严格的保持一致，对照稍微矮了一些，所以单凭株高不足以表征铅离子对此玉米幼苗的影响。但有关研究也表明随着铅浓度的提高，玉米幼苗高度受到抑制。表1 铅胁迫对玉米幼苗生长的影响铅浓度(mg/100mL)株高(cm)叶绿素含量(mg/g)07.039.258.734.5108.539.8309.740.22.2铅胁迫对叶绿素含量的影响叶绿素是植物进行光合作用的主要色素。在进行试验处理时，玉米真叶还没长出，处理完毕后长为三叶一芯，所以叶绿素含量应该会受到很大的影响，从图1来看，实验得到的结果并非如此，叶绿素含量不但没随铅离子浓度的增加而降低，反而升高了，而这个铅离子的浓度早已不在促进其生长的范围之内了。有关研究也表明叶片中叶绿素含量随着铅浓度的增加而逐渐降低。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量的高低在一定程度上反映了植物光合作用的水平。因此，叶绿素含量的降低会导致光合产物积累的下降，使玉米缺乏生长所需的部分营养物质，从而影响了玉米的生长。另外，铅离子还可能置换镁离子，使叶绿素合成受到抑制，或者使叶绿素分解加快，因此高浓度铅溶液还可导致叶片出现黄化现象。影响实验结果的原因可能是实验培养时间太短，铅离子对玉米幼苗的影响还不够明显。2.3铅对玉米幼苗有机物合成的影响 从实验观察结果来看，玉米幼苗的根系的发达程度是随铅离子浓度增大而降低的，且须根也明显随铅离子浓度的增大而明显减少。说明随铅离子浓度的增大，玉米幼苗的根系受到不同程度的毒害。从图2来看，玉米幼苗有机物的合成量是随着铅离子浓度的增大而逐渐减少的，说明有机物合成受到铅的毒害。3.讨论自然界中植物在种子萌发期就已受到污染胁迫，后期再进行胁迫处理会对分析结果产生影响。资料表明，在重金属铅、镉、汞等胁迫下，多种作物幼苗生长受到抑制，同时许多生理生化指标发生变化。有关试验结果表明，随着铅浓度的提高，玉米的发芽率、幼苗高度、根长均受抑制，并且具有浓度效应。根与茎叶相比，由于根直接接触铅溶液，铅毒害先作用于根部细胞，特别是生长部位的膜结构可能受到破坏，影响物质吸收，进而抑制地上部的生长。铅胁迫使玉米幼苗内可溶性糖的含量减少，这也是抑制玉米幼苗生长的一个原因。铅离子还可能置换镁离子，使叶绿素合成受到抑制，或者使叶绿素分解加快，导致叶绿素降解，因而同化CO2的能力降低，作为光合产物的糖类（尤其可溶性糖）减少。铅毒害造成玉米生长受到抑制，与铅处理后幼苗细胞膜透性加大，过氧化产物增多紧密相关。铅处理后幼苗叶片相对透性增大，电解质外渗增加，质膜系统遭到破坏。本试验中，丙二醛的增加表明膜脂受到了伤害，过氧化加剧，造成代谢受抑，从而抑制了玉米生长。铅处理使玉米幼苗内游离脯氨酸的含量升高、可溶性蛋白含量升高，这是农作物对逆境条件的适应和抵抗机制。在逆境条件下，脯氨酸和可溶性蛋白含量的增加，可以提高农作物的抗性6。本实验表明随着铅离子浓度的增大有机物的合成逐渐减少，而叶绿素含量无显著的变化，根系却受到不同程度的毒害。叶绿素是光合作用的最主要的色素，光合作用受阻，可叶绿素含量却未与预料中的“随铅离子浓度增大而降低”一致，可能铅离子并不是先毒害叶绿素的形成，当然，一定时间后，叶绿素可能还是会受影响的。只是本次实验处理时间不够，设置浓度梯度太小。参考文献1 王英辉,伍乃东. 铅污染土壤的植物修复技术研究J. 中国土壤与肥料,2007(5).2 马永刚.铅污染现状、原因及对策J.中国资源综合利用, 2001(2):20-22.3 温志良,莫大伦.土壤污染研究现状与趋势J.中国生态农业学报,200