鉻脅迫對秋葵種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

馮子懿

摘 要：本實驗研究不同濃度的鉻溶液脅迫秋葵種子萌發(fā)并對其根長、莖長、鮮重以及后期生長狀況的影響。采用1.0、5.0、10.0、50.0、100.0mg/L的鉻溶液對秋葵種子進行發(fā)芽試驗，后期進行土培并定期施以相應濃度的溶液。結(jié)果表明，經(jīng)溶液處理過的秋葵種子的發(fā)芽率均低于CK，且隨溶液濃度的升高呈下降趨勢；而其根長、莖長和鮮重則表現(xiàn)為低濃度促進高濃度抑制現(xiàn)象，且鉻對幼苗后期生長狀況的影響大于萌發(fā)時期的影響。

關(guān)鍵詞：秋葵；鉻；種子；幼苗

中圖分類號： Q945.78 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）14-53-2

0 引言

隨著我國城市化進程的加快和人類社會的發(fā)展，土壤安全成為人們共同關(guān)注的焦點問題，土壤質(zhì)量直接與其產(chǎn)出的農(nóng)作物質(zhì)量相關(guān)。作為人口大國，土壤質(zhì)量安全問題日趨得到重視。在眾多的污染源中，重金屬污染首當其沖。據(jù)悉，高溶解度的六價鉻已被認為最危險的固體廢物之一[1]。有關(guān)鉻的研究已相對廣泛，主要有對黃瓜、番茄、大豆等作物種子萌發(fā)的影響[2]-[5]，而對秋葵種子的萌發(fā)試驗和對幼苗影響的研究較少。本文選用秋葵為實驗材料，研究不同濃度的鉻溶液脅迫秋葵種子萌發(fā)、根長、幼苗莖長以及鮮重的影響。了解鉻對秋葵生長的毒害作用，為防治鉻污染以及發(fā)展綠色無污染食品提供指導。

1 材料和方法

1.1 材料

黃秋葵種子。溶液由三氧化鉻（CrO3）配制。

1.2 處理方法

選用籽粒飽滿的秋葵種子，置40℃溫水浸泡10min，75%的酒精消毒1min，蒸餾水沖洗數(shù)次，棄去浮于水面的種子。每個燒杯中放約9g種子（約200粒），用不同濃度的鉻溶液（1.0、5.0、10.0、50.0、100.0mg/L）浸泡處理18h，期間用玻璃棒攪拌。同時，對照組用蒸餾水浸泡18h。由陳學好[6]等人的黃秋葵種子快速萌發(fā)實驗研究中可知，浸種12小時內(nèi)種子吸水迅速，12-16小時內(nèi)吸水速度開始下降，因此選用18小時作為吸水飽和時間。再次棄去浮于水上的種子，每個濃度挑選150粒放置鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，并分別注入相應濃度的處理液4mL，加蓋防止蒸發(fā)。每個處理重復三次，每個培養(yǎng)皿中放25粒，置28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。觀察并記錄萌發(fā)情況，由于黃秋葵種子屬于快速發(fā)芽種子[6]，種子的萌發(fā)以胚根不短于種子長度的一半為標準[3]，以任一處理下種皮破損出現(xiàn)莖葉為測定萌發(fā)率的截止時間。由預實驗可知第3天時對照組萌發(fā)率高達99%以上，且種皮破損出現(xiàn)莖葉，則記3天為測定萌發(fā)率的截止時間。記錄前3天的萌發(fā)數(shù)和根長并計算萌發(fā)率。后期移入土中培養(yǎng)，每3天施一次溶液（500mL），在種皮破損露出綠葉時開始計時，每4天測一次莖長和鮮重，觀測其莖長和鮮重的變化。

1.3 計算公式

萌發(fā)率=萌發(fā)種子數(shù)/種子總數(shù)100%

萌發(fā)指數(shù)=∑（Gt/Dt）（Gt指在t時間內(nèi)的萌發(fā)數(shù)，Dt為相應的萌發(fā)天數(shù)）

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×苗長度

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鉻脅迫對秋葵種子萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)的影響

發(fā)芽率是種子活力的重要指標。秋葵種子經(jīng)不同濃度鉻處理后分別測定前3天的萌發(fā)率，并以第3天為最后萌發(fā)天數(shù)。結(jié)果顯示，秋葵種子的萌發(fā)率隨鉻溶液濃度的升高而降低，對照組萌發(fā)率最高。由圖1可知，隨天數(shù)增加，各濃度下的種子萌發(fā)率也增加。第3天時，對照組的萌發(fā)率高達99.33%，鉻濃度為100.0mg/L的種子萌發(fā)率僅為對照組的81.21%，但其80.67%的萌發(fā)率同時反映了秋葵種子屬快速發(fā)芽種子。這可能與其吸水快，代謝啟動快以及呼吸、酶活性和生理變化等有關(guān)[6]。

種子活力是指種子的發(fā)芽潛在能力和其所具有的生命力，以及出苗期間活性強度及該種子特征的綜合表現(xiàn)。種子活力與種子萌發(fā)率對種子裂變的敏感性有很大的差異。種子活力包括發(fā)芽（萌發(fā)）指數(shù)和活力指數(shù)。從圖2和圖3可知，不同濃度鉻離子溶液處理下秋葵種子的萌發(fā)指數(shù)雖呈輕微的下降趨勢，但仍具有較高的萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)，因此得出此批黃秋葵種子不僅具有較高的發(fā)芽率同時也具有較高的種子活力。而毒性較大的鉻離子作為變量對秋葵進行處理，對其萌發(fā)率和種子活力造成的抑制影響較對其他作物的影響較小，原因可能為：

①秋葵種皮較厚，前期的浸種使只有一部分鉻離子進入種皮產(chǎn)生影響，部分鉻離子并未進入種子內(nèi)部，因此影響不明顯。

②由于鉻離子的存在影響了種子的吸水能力使萌發(fā)率及活力均有所下降。

2.2 不同濃度鉻脅迫對秋葵幼苗根長、莖長、鮮重的影響

由圖4可知，用不同濃度的處理液處理秋葵種子，幼根的生長會隨處理液濃度的升高呈現(xiàn)不同程度的抑制情況?？傮w表現(xiàn)為：幼根長度隨濃度升高而下降。從第二天和第三天對照組及較低濃度處理組（1.0mg/L，5.0mg/L）看，其幾乎處于相同的根長水平，幼根長度明顯變化主要表現(xiàn)在高濃度處理液下（50.0mg/L，100.0mg/L），說明在種皮破損前，對照組和低濃度處理組的根長已經(jīng)處于平穩(wěn)狀態(tài)，較高濃度的鉻離子不僅會抑制根長的生長，還會延遲根的發(fā)育。

由圖5、圖6可知，用不同濃度處理液處理的秋葵幼苗的莖長、鮮重大致呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在低濃度1.0mg/L、5.0mg/L的處理下有利于幼苗莖長的生長，其中，濃度為1.0mg/L的鉻離子溶液處理下莖長促進效果最好，在濃度大于等于10.0mg/L的處理下對莖長的影響表現(xiàn)為抑制，且最高濃度抑制程度最大。對鮮重的影響：低濃度1.0mg/L處理下其生長效果與對照組類似甚至優(yōu)于對照組，而大于等于5.0mg/L的高濃度下則鮮重明顯下降，這說明重金屬的存在對根部吸收水分造成一定影響，重金屬濃度的升高會顯著影響根部吸水功能。前期測定，其莖長和鮮重的影響效果參差不齊，隨天數(shù)增加，鉻離子對莖長及鮮重的影響趨勢趨于穩(wěn)定，并在第17天時促進和抑制效果都最為明顯。

2.3 不同濃度鉻脅迫對秋葵幼苗萎蔫程度和死亡率的影響

在秋葵生長中期對秋葵幼苗的生長狀態(tài)進行觀測（第17天）。從表1可看出，對照組和最低濃度組（1.0mg/L）生長情況均表現(xiàn)為100%良好，未出現(xiàn)萎蔫植株。隨鉻濃度增加，良好率下降，萎蔫率升高，在最高鉻離子溶液（100.0mg/L）處理下，生長良好的植株僅占現(xiàn)存植株的14.04%，而其萎蔫程度已高達85.96%。在鉻濃度50.0mg/L下，出現(xiàn)上升情況，這可能是實驗誤差引起。由死亡率可明顯看出，死亡率隨鉻濃度的升高而升高。對照組分死亡率為32.47%，低濃度處理液死亡率略微降低（29.11%）；最高濃度處理液下死亡率已高達78.95%。證明鉻溶液在植株生長中期就已經(jīng)表現(xiàn)出明顯的抑制作用，對植株的生長具有致命性。

3 結(jié)論與討論

本次實驗結(jié)果表明，盡管秋葵屬于快速萌發(fā)類作物，但通過不同濃度鉻溶液脅迫秋葵植株來看，其萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)以及種子活性都隨鉻離子濃度的升高而受到抑制，但抑制效果并沒有其他作物明顯，原因可能是較厚的種皮一定程度上阻礙了重金屬離子的侵入，對植株的萌發(fā)起到保護作用。而在秋葵幼苗移入土后一段時間內(nèi)，其作用效果并不明顯。隨培養(yǎng)時間的延長，重金屬鉻離子通過阻礙秋葵根部吸水以及鉻離子在根部的囤積使其對根長、莖長、鮮重以及葉片的脫落和植株的死亡造成逐漸加深的影響。對莖長和鮮重的影響，均有低濃度促進，高濃度抑制的趨勢，這可能與植株中鉻影響一系列酶活性有關(guān)，少量的重金屬反而激發(fā)了植株體內(nèi)一些保護酶類，使得該類酶表達的速度和活力也相應提高，而過量的重金屬會使一系列酶發(fā)生變性和鈍化[3]，從而影響植株的生長狀況。通過對秋葵幼苗相關(guān)指標的研究，可看出鉻對植株后期生長具有更大的影響，而在種子萌發(fā)階段的影響較小，這也說明鉻離子對植株造成影響與其進入植株體內(nèi)的部位有密切的關(guān)系。

秋葵是一種營養(yǎng)價值極高的作物，不僅對皮膚具有保健和美白的功效，在藥用價值上還具有治療糖尿病的效果，隨著人類對健康品質(zhì)生活的追求和對重金屬污染蔬果的關(guān)注，秋葵作為經(jīng)濟作物發(fā)展前景將更加廣闊。

參 考 文 獻

[1] 何俊昱.土壤六價鉻的污染特性、生物可給性及風險評估[D].浙江大學環(huán)境工程，2015.6.

[2] 徐心誠.鉻脅迫對黃瓜種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J]. 安徽農(nóng)學學報，2008，14（7）：91-92.

[3] 德碧.鉻脅迫對黃瓜種子萌發(fā)的影響[J].重慶文理學院學報（自然科學版），2009，28（3）.

[4] 陳德碧.鉻脅迫對番茄種子萌發(fā)的影響[J].重慶文理學院學報（自然科學版），2009，28（3）：71-73.

[5] 李建新，涂艷麗，王飛.鉻脅迫對大豆種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2007，35（35）.

[6] 陳學好，劉振華，陳艷萍.黃秋葵種子快速萌發(fā)實驗研究[J].種子，1999（4）：63-64.