復(fù)硝酚鈉浸種對重金屬脅迫決明子萌發(fā)及幼苗生長的影響

朱 芹

(嘉應(yīng)學(xué)院 設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室管理處，廣東 梅州 514015)

復(fù)硝酚鈉作為進(jìn)入美國綠色食品工程的唯一人工合成植物生長調(diào)節(jié)劑，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)指定為綠色食品工程推薦的植物生長調(diào)節(jié)劑，2002年被法國科技質(zhì)量監(jiān)督評價委員會列為向歐盟推薦的綠色農(nóng)藥.復(fù)硝酚鈉可作為細(xì)胞賦活劑、肥料增效劑、生長平衡劑、抗病誘導(dǎo)劑、基因活化劑、除草安全劑、飼料添加劑等使用，已廣泛應(yīng)用于肥料、農(nóng)藥、飼料等領(lǐng)域［1～2］.目前，復(fù)硝酚鈉已在番茄、大豆、茶樹、玉米、棉花等多種植物上使用［3～5］.決明子是豆科植物決明(Cassia obtusifolia L.)或小決明(Cassia tora L.)的干燥成熟種子，是國家衛(wèi)生部公布的69 種藥食同源的物質(zhì)之一［6］，具有很高的藥用和食用價值.目前，有關(guān)決明子藥理作用和化學(xué)成分的研究較多［7～8］，有關(guān)其栽培技術(shù)［9］、種子萌發(fā)生理［10～11］、外源激素浸種［12～13］、逆境脅迫生理［14］等方面的研究也有報道，而關(guān)于復(fù)效酚鈉預(yù)處理決明子種子的研究還未見報道.為此，筆者用不同濃度的復(fù)硝酚鈉浸種，從決明子種子萌發(fā)及幼苗生長情況，篩選出最佳浸種濃度.同時，通過對重金屬Pb、Cu 和Zn 脅迫下決明子萌發(fā)及幼苗生長的研究，探索最佳浸種濃度的復(fù)硝酚鈉對緩解決明子重金屬脅迫的影響.

1 材料與方法

1.1 材料

決明子(決明的干燥成熟種子)購自梅州中藥房.

1.2 方法

1.2.1 配制溶液

用1.8%復(fù)硝酚鈉水劑配置濃度為1、2、4、5、6、8、10、15、20 mg/L 的復(fù)硝酚鈉溶液，以去離子水作對照，備用.

用分析純Pb(No3)2、CuSo4·5H2O 和ZnSo4·7H2O 分別配制出Pb、Cu 和Zn 濃度為20、50、100、200、500 mg/L 的重金屬溶液，去離子水作對照，備用.

1.2.2 復(fù)硝酚鈉浸種處理

試驗(yàn)于2012年4月份進(jìn)行.挑選健康飽滿、色澤均一的決明子種子，用0.5%的次氯酸鈉溶液浸泡10分鐘，先用自來水沖洗數(shù)次，再用去離子水沖洗3 次，浸泡在上述不同濃度的復(fù)硝酚鈉溶液中.種子浸種24 h 后用去去離子水反復(fù)沖洗干凈，備用.

1.2.3 發(fā)芽試驗(yàn)

發(fā)芽試驗(yàn)分三部分進(jìn)行.第一部分:將上述不同濃度復(fù)硝酚鈉溶液浸種后的決明子平鋪在放有濾紙的培養(yǎng)皿中，用去離子水保持濾紙濕潤;第二部分:將去離子水浸種24 h 后的決明子平鋪在放有濾紙的培養(yǎng)皿中，用上述配制的不同重金屬溶液濕潤種子;第三部分:將2 mg/L 復(fù)硝酚鈉溶液浸種后的決明子平鋪在放有濾紙的培養(yǎng)皿中，用上述配制的不同重金屬溶液濕潤種子，以去離子水浸種的決明子(第二部分)作對照.將上述發(fā)芽試驗(yàn)的培養(yǎng)皿放在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，設(shè)置溫度25 ℃，強(qiáng)度2500 lx，光照16 h，定時補(bǔ)充對應(yīng)濃度溶液.每個處理取50 粒種子作發(fā)芽試驗(yàn)，每組設(shè)3 次重復(fù).發(fā)芽期內(nèi)每天觀察并記錄數(shù)據(jù)，發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)以胚軸突破種皮為準(zhǔn)，觀察至連續(xù)3 天無萌發(fā)種子為止，計(jì)算發(fā)芽率.

1.2.4 指標(biāo)計(jì)算與測定

時，測定各處理30 株(每10 株為一個樣本)決明子的株高和全株干重.

株高:采用厘米刻度尺測量每一處理每株決明子的高度，求平均值.

全株干重:105 ℃烘干至恒重，用分析天平稱量每株決明子的干重，求平均值.

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

用SPSS13.0 軟件處理數(shù)據(jù).

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度復(fù)硝酚鈉浸種對決明子種子發(fā)芽率及幼苗生長的影響

復(fù)硝酚鈉浸種對決明子發(fā)芽率的影響表現(xiàn)為:低濃度復(fù)硝酚鈉促進(jìn)決明子種子發(fā)芽，而濃度高于5 mg/L后則呈抑制作用，但隨著復(fù)硝酚鈉濃度的繼續(xù)提高，決明子發(fā)芽率的下降并無顯著差異(圖1A).其中，以濃度為2 mg/L 的復(fù)硝酚鈉浸種24h 效果最好，發(fā)芽率(58.7%)比對照(47.3%)提高了24.1%，差異顯著.可見，低濃度的復(fù)硝酚鈉(≤5 mg/L)可應(yīng)用于決明子浸種，尤以濃度為2 mg/L 效果好.

復(fù)硝酚鈉影響決明子株高、干重的規(guī)律相似，均隨著復(fù)硝酚鈉濃度升高表現(xiàn)為先升后降趨勢(圖1B).與對照相比，復(fù)硝酚鈉濃度小于5 mg/L 的各個處理，均能增加決明子的株高和干重.復(fù)硝酚鈉濃度大于或等于5 mg/L 后，則會降低苗高和干重，且復(fù)硝酚鈉濃度越高，決明子苗高和干重降低越多.總體來看，低于5 mg/L 的復(fù)硝酚鈉浸種可以用于培育決明子壯苗，且以復(fù)硝酚鈉濃度為2 mg/L 效果最好，此時決明子苗高最高(8.3 cm)，干重最大(11.7 mg)，分別比對照(苗高6.1 cm，干重9.1 mg)提高了34.4%和28.6%，均差異顯著.

圖1 復(fù)硝酚鈉對決明子種子發(fā)芽率和幼苗生長的影響

2.2 不同重金屬處理對決明子發(fā)芽率及幼苗生長的影響

鋅是植物生長發(fā)育不可缺少的微量元素，低濃度下對植物無害甚至是促進(jìn)作用，但過量的鋅會傷害植物根系，對植株的生長、發(fā)育等產(chǎn)生不良影響［15～16］.鉛不是植物生長發(fā)育的必需元素，在低濃度下就顯示出植物的毒害作用，抑制植物的光合作用，導(dǎo)致植物地上部分生物量下降，嚴(yán)重時植物枯萎，甚至死亡［17～19］.銅是植物生長發(fā)育所必需的微量元素，即使在輕微過量時，也將在組織水平上對植物產(chǎn)生毒害效應(yīng)，導(dǎo)致一系列的生物化學(xué)和代謝過程的紊亂，致使植物的生長發(fā)育受到抑制乃至死亡［20～21］.

Pb、Cu 和Zn 均對決明子發(fā)芽率、株高和干重有一定抑制作用，且隨著重金屬濃度的升高，抑制作用增強(qiáng)，決明子的發(fā)芽率、幼苗株高和干重逐漸降低(圖2).總體來看，Pb 對決明子發(fā)芽率的影響最弱，小于Cu 和Zn，說明決明子發(fā)芽率對重金屬Pb 的耐受性最強(qiáng)(圖2A).Zn 對決明子株高的抑制作用最弱，Pb和Cu 對株高的抑制作用，以重金屬濃度100 mg/L 為界，濃度小于100 mg/L 時Cu 對決明子株高的抑制作用強(qiáng)于Pb，濃度大于100 mg/L 后，Pb 對決明子株高的抑制作用強(qiáng)于Cu(圖2B).Pb 對決明子干重的抑制作用最強(qiáng)，其次為Cu 和Zn(圖2C).

圖2 不同重金屬對決明子發(fā)芽率、株高和干重的影響

2.3 復(fù)硝酚鈉浸種對重金屬脅迫下決明子發(fā)芽率及幼苗生長的影響

圖3～圖5 顯示，2 mg/L 復(fù)硝酚鈉浸種能夠有效緩解重金屬Pb、Cu 和Zn 對決明子萌發(fā)及幼苗生長的不利影響，但隨著重金屬濃度的提高，反而加重重金屬對決明子萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用.

表明，用復(fù)硝酚鈉浸種能在一定程度上緩解重金屬對決明子的毒害，提高決明子發(fā)芽率，但對不同重金屬、不同濃度的影響效果不同.當(dāng)Pb 為20mg/L 時，復(fù)硝酚鈉浸種比不浸種的發(fā)芽率有所提高，證明此時復(fù)硝酚鈉有緩解重金屬脅迫決明子發(fā)芽的作用，當(dāng)Pb 濃度大于20 mg/L 后，用復(fù)硝酚鈉浸種則會加劇決明子幼苗重金屬脅迫，發(fā)芽率進(jìn)一步降低;復(fù)硝酚鈉浸種緩解Cu 和Zn 脅迫決明子發(fā)芽率的濃度為:Cu 濃度在100 mg/L 以內(nèi)，Zn 濃度在200 mg/L 以內(nèi).Pb、Cu 和Zn 大于各自臨界濃度后，用復(fù)硝酚鈉浸種反而進(jìn)一步降低決明子發(fā)芽率.隨著重金屬濃度增高，決明子發(fā)芽率Pb 中＞Cu中＞Zn 中，用復(fù)硝酚鈉浸種后，Zn 中＞Cu 中＞Pb中.可見，復(fù)硝酚鈉緩解Zn 脅迫效果好于Cu，緩解Pb 脅迫的能力最差.

用復(fù)硝酚鈉浸種能緩解低濃度重金屬對幼苗株高的脅迫，如Pb≤50 mg/L，Cu≤200 mg/L，Zn≤200 mg/L(圖4).重金屬濃度大于各自臨界濃度后，用復(fù)硝酚鈉浸種反而會加劇降低株高.總體來看，復(fù)硝酚鈉緩解Cu 脅迫效果好于Pb，緩解Zn 脅迫的能力最差.

用復(fù)硝酚鈉浸種能緩解一定濃度重金屬溶液中生長的幼苗干重，如Pb≤100 mg/L，Cu≤50 mg/L，Zn≤50 mg/L(圖5).重金屬濃度大于各自臨界濃度后，用復(fù)硝酚鈉浸種反而會加劇重金屬脅迫，降低決明子干重.復(fù)硝酚鈉緩解效果Cu 和Zn 脅迫效果接近，緩解Pb 脅迫效果最弱.

圖3 復(fù)硝酚鈉浸種對不同重金屬脅迫下決明子發(fā)芽率的影響

圖4 復(fù)硝酚鈉浸種對不同重金屬脅迫下決明子株高的影響

圖5 復(fù)硝酚鈉浸種對不同重金屬脅迫下決明子干重的影響

3 討論與結(jié)論

決明子屬硬實(shí)性種子，種子的處理方法對發(fā)芽率有很大影響，傳統(tǒng)方法常采用機(jī)械損傷或化學(xué)藥劑處理損傷或軟化種皮的方法來提高發(fā)芽率.有研究報道，用濃硫酸處理結(jié)合低溫層積［22］、溫水浸泡［23］、GA3 和PEG 浸種［24］等方法均可消弱種皮的阻遏，提高發(fā)芽率.筆者試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用復(fù)硝酚鈉浸種可以提高決明子發(fā)芽率、苗高和干重.總體來講，所用的決明子發(fā)芽率均不高，總發(fā)芽率不超過60 %，這主要與試驗(yàn)所選種子有密切關(guān)系，有必要對不同試驗(yàn)材料作進(jìn)一步研究.

本試驗(yàn)得出以下結(jié)論:

(1)復(fù)硝酚鈉浸種對決明子萌發(fā)及幼苗生長存在“低促高抑”效應(yīng)，低濃度復(fù)硝酚鈉可促進(jìn)決明子發(fā)芽，增加決明子幼苗株高和干重，高濃度則會抑制決明子發(fā)芽率，降低決明子株高和干重.尤以濃度為2 mg/L 復(fù)硝酚鈉應(yīng)用于決明子浸種效果最好.

(2)隨Pb、Cu 和Zn 濃度升高，決明子發(fā)芽率、幼苗株高和干重逐漸降低.Pb 對決明干重的抑制作用最強(qiáng)，其次為Cu 和Zn;Pb 對決明子發(fā)芽率的抑制作用最弱，其次為Cu 和Zn;Zn 對決明子株高的抑制作用最弱，Pb 和Cu 對苗高的抑制作用，以重金屬濃度100mg/L 為界，濃度低時抑制作用Cu 強(qiáng)于Pb，濃度高時，抑制作用Pb 強(qiáng)于Cu.

(3)復(fù)硝酚鈉可緩解低濃度Pb、Cu 和Zn 對決明子發(fā)芽、苗高和干重的毒害，但會加劇高濃度重金屬對決明子的毒害.發(fā)芽率臨界值:Pb:20 mg/L、Cu:100 mg/L、Zn:200 mg/L;苗高臨界值:Pb:50mg/L、Cu:200 mg/L、Zn:200 mg/L;干重臨界值:Pb:100 mg/L、Cu:50 mg/L、Zn:50 mg/L.

(4)復(fù)硝酚鈉緩解Zn 和Cu 脅迫下決明子發(fā)芽率、株高和干重的效果均好于Pb.

［1］劉興宇.新型植物生長調(diào)節(jié)劑復(fù)硝酚鈉及其應(yīng)用［J］.農(nóng)藥市場信息，2007(14):35，44.

［2］郭淼.新型植物生長調(diào)節(jié)劑-春雨一號［J］.蔬菜，2006(6):28.

［3］吳建輝，陳清香，王澤清，等.復(fù)硝酚鈉對番茄生長的調(diào)節(jié)效果［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010(2):258.

［4］段強(qiáng)，王沖，孫燕，等.1.8%復(fù)硝酚鈉水劑對棉花生長的調(diào)節(jié)作用［J］.農(nóng)藥研究與應(yīng)用，2011，15(2):26-28.

［5］龍友華，邱紅波，何騰兵.4 種植物生長調(diào)節(jié)劑浸種對玉米調(diào)控效應(yīng)［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2011，27(9):106-110.

［6］黎海彬，方昆陽，李續(xù)娥.中藥決明子蒽醌類成分含量測定的研究［J］.食品科學(xué)，2007，11(28):427.

［7］方雪琴.決明子研究進(jìn)展［J］.上海醫(yī)藥，2011，32(8):391-394.

［8］金利思，翁金月.決明子的研究與開發(fā)進(jìn)展［J］.海峽藥學(xué)，2012，24(3):42-44.

［9］黃桂如，黃進(jìn)，羅芬.決明子規(guī)范化種植技術(shù)研究［J］.亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2012，8(8):46-47.

［10］張曉賢，張淼，王妍，等.決明子萌發(fā)過程中抗氧化活性變化研究［J］.西北植物學(xué)報，2011，31(2):393-397.

［11］何家慶，王興，陳淑芳，等.中藥決明子萌發(fā)過程中生理生化變化的研究［J］.中國中藥雜志，2009，34(8):1038-1040.

［12］朱霞，胡勇，等.多效唑浸種對決明子種子萌發(fā)及幼苗生長的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(17):8980-8981.

［13］金正律.植物生長調(diào)節(jié)劑對決明子種子發(fā)芽及幼苗生長的影響［J］.種子，2009，28(12):79-81.

［14］張春平，何平，劉海英，等.外源性5-氨基乙酰丙酸對鹽脅迫下決明子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響［J］.中草藥，2012，43(4):778-787.

［15］賈建麗，唐翠梅，劉瑩，等.水培條件下鉛和鋅對三種植物生長發(fā)育的影響［J］.北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2011，26(1):8-12.

［16］汪洪，金繼運(yùn).植物對鋅吸收運(yùn)輸及積累的生理與分子機(jī)制［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2009，15(1):225-235.

［17］劉萬玲.重金屬污染及其對植物生長發(fā)育的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34(16):4026-4027.

［18］REDDY A M，KUMAR S G，JYOTHSNAKUMARI G，et al.Lead induced changes in antioxidant metabolism of horsegram(Macrotylomauniflorum(Lam.)Verdc.)andbengalgram (CicerarietinumL.)［J］.Chemosphere，2005(60):97-104.

［19］WIERZBICKA M.How lead loses its toxicity to plants［J］.ActaSocietatisBotanicorumPoloniae，1995 (64):81-90.

［20］田生科，李廷軒，楊肖娥，等.植物對銅的吸收運(yùn)輸及毒害機(jī)理研究進(jìn)展［J］.土壤通報，2006，37 (2):387-394.

［21］MARSCHNER H.Mineral Nutrition of Higher Plants［M］.London:Academic Press，1995.

［22］金正律，洪權(quán)春.低溫層積對決明子種子發(fā)芽及幼苗生長的影響［J］.種子，2012，31(3):107-109.

［23］馮文莉，蔡曉虹，馬瑜.不同浸種處理對決明子發(fā)芽率的影響［J］.中藥與臨床，2012，3(2):10-11.

［24］張春平，何平，杜丹丹，等.決明種子硬實(shí)及萌發(fā)特性研究［J］.中草藥，2010，41(10):1700-1704.