摘要：以青菜为供试材料，研究铝与除草剂草甘膦的交互作用对青菜种子的发芽势以及发芽后青菜种子的根长和芽长的影响。结果表明，铝与草甘膦对青菜表现比较明显的生长抑制作用，低浓度的铝能在一定程度上缓解草甘膦对青菜种子的发芽势、根长和芽长的抑制作用，而低浓度的草甘膦在一定程度上降低了铝对青菜种子发芽势和芽长的毒性。在高浓度下，两者均表现出对青菜种子的发芽势、根长和芽长的联合毒性，并在最高处理浓度时，毒性最强。
关键词：铝毒；草甘膦；交互作用；青菜；毒害作用
中图分类号：Ｘ１７３文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）02－0263-03
Ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ ｔｏ Ｇｒｅｅｎｇｒｏｃｅｒｙ
ＨＥ Ｇｅｎ－ｈｅ，ＺＨＯＮＧ Ｗｅｎ－ｊｕｎ，ＸＩＥ Ｋｕｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ｔｈｅ Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ Ｅｃｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｊｉｎｇｇａｎｇｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉ’ａｎ ３４３００９，Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ ｔｏ ｇｒｅｅｎｇｒｏｃｅｒｙ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ， ｓｐｒｏｕｔ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｇｒｏｗｔｈ of ｇｒｅｅｎｇｒｏｃｅｒｙ． Low concentration ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ’s ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｔｏ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ， ｓｐｒｏｕｔ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｅｅｎｇｒｏｃｅｒｙ ｔｏ ｓｏｍｅ ｅｘｔｅｎｔ，ｗｈｉｌｅ low concentration of ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ could ｒｅｄｕｃｅ aluminum’s ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｔｏ ｓｐｒｏｕｔ ｌｅｎｇｔｈ． Ｔｈｅ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｏｆ ｍｉｘｔｕｒｅ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ａｓ joint ａｃｔｉｏｎ ａｔ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｗａｓ ｓｈｏｗed ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｄｄｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｇｌｙｐｈｏｓａｔｅ； ａｌｕｍｉｎｕｍ； ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ； ｇｒｅｅｎｇｒｏｃｅｒｙ； ｔｏｘｉｃｉｔｙ
铝是地表上第三大元素，通常以难溶性的硅酸盐或氧化铝形式存在，对植物没有什么危害［１］。但在酸性条件下（ｐＨ值＜５） 铝离子从硅酸盐或氧化物中释放出来，溶解到土壤溶液中。在铝的多种存在形态中，Ａｌ３＋对植物的胁迫最大，甚至低浓度铝离子就能对植物产生毒害效应。因此，铝已被认为是酸性土壤中限制植物生长的一个重要因素［２］。草甘膦 （Ｃ３Ｈ８ＮＯ５Ｐ）是一种广谱除草剂，目前已成为世界上应用最广、产量最大的农药品种［３］。有研究表明，草甘膦对水中微藻、原生动物以及土壤中细菌、真菌、蚯蚓等生物具有一定的毒性［４］。在农田和沉积物中，草甘膦具有一定的持久性，研究表明其半衰期为３～１４１ ｄ［５］。
我国南方分布着大面积的酸性土壤，且南方是我国农作物的主要产区。长期使用农药造成的土壤农药残留以及土壤固有的酸铝毒害严重影响着作物。人们对铝和农药污染已进行了大量的研究，但至今没有发现将两者结合起来研究的报道。以青菜为供试材料，设置不同的铝和草甘膦的浓度梯度，分析铝和草甘膦的交互作用对青菜的种子发芽势、根长和芽长的影响，旨在探明铝与除草剂草甘膦的交互作用对青菜的毒理作用，为进一步探讨铝毒和农药的交互作用对作物生长的影响打下理论基础。
１材料与方法
１．１材料
青菜种子（品种为四月蔓）由江西省种子公司提供。
１．２试验设计
挑选大小均匀、健康饱满的青菜种子，先用１％ＮａＣｌＯ溶液消毒，再用去离子水清洗３ 次。试验共设５个铝浓度和５个草甘磷浓度的浸种液，铝以ＡｌＣｌ３·６ Ｈ２Ｏ的形式加入，浓度分别为０、２０、５０、１００、２００ μｍｏｌ／Ｌ，草甘磷（购自美国Ｓｉｇｍａ公司）浓度分别为０、０．１、０．２５、０．５０、１．０ ｍｍｏｌ／Ｌ，两两交互，共产生２５ 个处理（表１）。浸种１２ ｈ后放入９０ ｍｍ×１５ ｍｍ培养皿中，每个培养皿垫两张滤纸，各放入５０粒种子，加入处理好的铝和草甘磷溶液４ ｍＬ，每个处理４次重复，种子上方铺两层湿润的纱布，在生化培养箱（２５℃）进行萌发试验，每天补充２ ｍＬ相应处理液，使种子保持湿润状态。从培养皿中培养开始，以胚根突破种皮１ ｍｍ为发芽标准。第３天记载发芽种子数，计算发芽势并测量根长和芽长。
发芽势（％）＝（第３天内正常发芽的种子数／供试种子数）×１００％
芽长＝∑萌发种子的芽长／萌发的种子数
根长＝∑萌发种子的根长／萌发的种子数
１．３数据分析
试验数据为４次重复平均值，采用ＳＰＳＳ １７．０ 分析铝和草甘膦的交互作用。
２结果与分析
２．１铝与草甘膦的交互作用对青菜种子发芽势的影响
铝对青菜种子发芽势的影响比较大，高浓度的铝能明显抑制青菜种子的发芽（表２，图１a）。当Ａｌ３＋浓度增加到１００、２００ μｍｏｌ／Ｌ时，青菜种子发芽势分别下降了１２．０、１７．８个百分点。而草甘膦对青菜种子的发芽势的影响比铝大（表２，图１b），当草甘膦浓度增加到０．２５ ｍｍｏｌ／Ｌ，青菜种子的发芽势就下降了１８．８个百分点，到最高处理浓度时下降了４１．４个百分点，其最大降幅是铝最高处理浓度的２．３３倍。
铝与草甘膦共存时，在低浓度下对青菜种子的发芽势均有一定的缓解作用，其中对草甘膦生物毒性的缓解作用更明显，但随着处理浓度的升高，缓解作用逐渐消失，在最高浓度时，还表现出两者的联合毒性（表２，图２a）。以铝的浓度为２００ μｍｏｌ／Ｌ为例，当铝单独处理青菜种子时，青菜种子的发芽势仅仅是对照的８２．２％。当加入０．１0 ｍｍｏｌ／Ｌ草甘膦后，青菜种子的发芽势升高为对照的８５．３％，但是随着草甘膦浓度的进一步增加，青菜种子的发芽势又有一些降低，当草甘膦的浓度增加到１.00 ｍｍｏｌ／Ｌ时，表现出两者的联合毒性。
２．２铝与草甘膦的交互作用对青菜种子根长的影响
铝与草甘膦同样影响青菜种子根长。无论是铝还是草甘膦对青菜种子的根长都有很大的抑制作用。当草甘膦的浓度是０．１０ ｍｍｏｌ／Ｌ时，青菜种子根长下降了８．０％；而当草甘膦浓度为１．０ ｍｍｏｌ／Ｌ时，青菜种子根长下降了５９．８％，青菜种子的根长受到很明显的抑制。对铝而言，低浓度的铝对青菜种子根长的影响较小，当铝浓度增加到５０ μｍｏｌ／Ｌ时，青菜种子根长略有下降；但当铝浓度增加到１００ μｍｏｌ／Ｌ时，青菜种子根长受到非常明显的影响，降幅为３２．２％；当铝浓度增加到２００ μｍｏｌ／Ｌ时，青菜种子根长仍在下降，只是降幅变缓。这说明高浓度铝对青菜种子根长的抑制作用较为明显。从青菜种子根长受抑制程度看，草甘膦和铝对青菜的毒性相当，只是青菜种子根对草甘膦的毒性更为敏感，低浓度就表现出抑制效应（表２，图１c，图1d）。
当草甘膦与铝共同作用于青菜种子时，低浓度的铝（２０ μｍｏｌ／L）在一定程度上缓解了草甘膦的毒性，这种变化在草甘膦低浓度处理时不是太显著，但是在高浓度下，缓解作用比较明显；当铝浓度增加到５０ μｍｏｌ／L时，它们的联合毒性又逐渐增加（表２，图２b）。
２．３铝与草甘膦的交互作用对青菜种子芽长的影响
铝与草甘膦的交互作用对青菜种子芽长的影响与对青菜种子发芽势影响相似。当草甘膦单独作用于青菜种子，并且草甘膦浓度为０．２５ ｍｍｏｌ／Ｌ时，青菜种子的芽长相当于对照的７０．０％，降低了３０．０％；当草甘膦的浓度达到1.00 ｍｍｏｌ／Ｌ 时，青菜种子的芽长仅有对照组的４０．１％。当铝单独作用于青菜种子时，青菜种子受毒害的程度与草甘膦基本相同，最大的差别就是当铝离子浓度为５０ μｍｏｌ／Ｌ时，青菜种子的芽长是对照的８５．３％，而对应的草甘膦处理组（０．２５ ｍｍｏｌ／Ｌ），青菜种子的芽长相当于对照的７０．０％（表２，图１e，图1f）。
当铝与草甘膦共同作用于青菜种子时，低浓度草甘膦的存在一定程度上降低了铝的生物毒性或没有影响，这是根长试验中并没有表现出来的特点；而高浓度草甘膦的存在在一定程度上增加了铝的生物毒性。与对根长的影响一样，低浓度铝的存在一定程度上降低了草甘膦的生物毒性，而高浓度铝的存在一定程度上增加了草甘膦的生物毒性。例如，在Ｔ７至Ｔ１2处理组中，青菜种子的芽长均比草甘膦单独存在时要长，表现出明显的缓解作用；当草甘膦的处理浓度为０．２５ ｍｍｏｌ／Ｌ时，在Ｔ１３、Ｔ１4和Ｔ15处理组中，随着铝浓度的升高青菜的芽长较草甘膦单独存在时分别降低了１１．８％、１７．８％和４４．１％。可见随着铝浓度的增加，他们的联合毒性在逐渐增强（表２，图２c）。
３小结与讨论
铝和草甘膦对青菜种子的发芽势、根长和芽长均有比较明显的抑制作用，这与刘强等［６］报道的铝胁迫对油菜种子萌发和幼苗生长的影响以及王玉军等［７］报道的草甘膦对小麦的毒性的研究结果相符合。当铝与草甘膦共存时，表现出明显的交互作用，低浓度的铝能在一定程度上缓解草甘膦对青菜种子的发芽势、根长和芽长的抑制作用，而低浓度的草甘膦在一定程度上降低了铝对青菜种子发芽势和芽长的毒性。在高浓度下，均表现出对青菜的发芽势、根长和芽长的联合毒性，并在两者最高处理浓度时，毒性最强。这些试验结果充分说明在低浓度下草甘膦与铝可能发生了某种络合反应，生成了草甘膦与铝的络合物，而这些络合物的生物毒性相对于草甘膦或铝来说毒性要小一些。所以，在一定程度上能缓解他们对青菜种子的发芽势、根长和芽长的抑制作用。但随着处理浓度的增加，他们各自毒性都发挥出来，从而表现出较强的联合毒性。
参考文献：
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［２］ ＫＯＣＨＩＡＮ Ｌ Ｖ， ＨＯＥＫＥＮＧＡ Ｏ Ａ， ＰＩＮＥＲＯＳ Ｍ Ａ． Ｈｏｗ ｄｏ ｃｒｏｐ ｐｌａｎｔｓ ｔｏｌｅｒａｔｅ ａｃｉｄ ｓｏｉｌｓ？ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ［Ｊ］． Ａｎｎｕ Ｒｅｖ Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｌ， ２００４， ５５： ４５９－４９３．
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［６］ 刘强，龙婉婉，胡萃，等． 铝胁迫对油菜种子萌发和幼苗生长的影响［Ｊ］． 种子，２００９，２８（７）：５－７．
［７］ 王玉军，周东美，孙瑞娟，等．镉与除草剂草甘磷的交互作用对小麦的毒性［Ｊ］． 生态环境，２００４，１３（２）：１５８－１６０．