不同洗滌劑對玉米種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

任麗麗+劉南南

摘 要：以玉米種子鄭單958為材料，在溫度為25℃的培養(yǎng)條件下，采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法研究不同濃度市場立白洗滌劑和自制洗滌劑對玉米種子萌發(fā)、幼苗生長和呼吸生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，在濃度為1～5 mL/L 的洗滌劑處理?xiàng)l件下，種子萌發(fā)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，自制洗滌劑處理的玉米種子最終發(fā)芽率基本不受影響，市場立白洗滌劑處理降低了玉米種子的最終發(fā)芽率；隨著兩種洗滌劑濃度的增加，玉米幼苗的株高明顯降低，呼吸速率減慢。自制洗滌劑對玉米種子萌發(fā)、幼苗生長的影響均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于市場立白洗滌劑。

關(guān)鍵詞：洗滌劑；玉米；種子萌發(fā)；呼吸速率

中圖分類號：S728.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132001

洗滌劑價(jià)格低廉、產(chǎn)量高，去污力強(qiáng)，日常生活中被廣泛應(yīng)用，每年用量日益增多，2014年中國生產(chǎn)合成洗滌劑高達(dá)1200多萬t，而洗滌后的廢水被排放到自然環(huán)境中，通過滲透、螯合等作用進(jìn)入土壤，造成土壤污染，影響植物的生長發(fā)育。羅立新等的研究也表明，表面活性劑具有親水和親脂兩極性，可改變生物膜的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)，增加細(xì)胞對物質(zhì)的透性，從而降低幼苗生長活性[1]。黃士忠等研究表明，合成洗滌劑通過接觸性傷害作用直接損害根的表面組織和細(xì)胞，并且通過活性劑中的多種活性離子，占領(lǐng)幼根表面，使得幼苗根系吸收營養(yǎng)受阻，從而導(dǎo)致幼苗的老化和早衰[2]。束良佐等的研究也表明，當(dāng)表面活性劑CTAB 濃度在臨界膠束濃度以上時(shí)，玉米幼苗光合速率及蒸騰速率急劇降低[3]。種子生活力是決定植物幼苗生長是否茁壯的關(guān)鍵因素之一。吳小蘭的研究表明，洗滌劑濃度越高，綠豆種子萌發(fā)高度越低，根的生長方向改變，末端干枯、壞死[4]。王仲等將翠菊種子浸泡在不同濃度的白貓洗滌劑6h，發(fā)現(xiàn)被白貓洗滌劑浸染的種子萌發(fā)率、根長均受到抑制，這可能歸根于它們的有絲分裂發(fā)生異常，染色體發(fā)生畸變[5]。李龍等研究發(fā)現(xiàn)，洗潔精對小麥根的生長抑制要大于芽，而且，洗潔精對小麥種子造成了遺傳損傷，導(dǎo)致其有絲分裂指數(shù)降低和染色質(zhì)斷裂[6]。

種子萌發(fā)是一個(gè)耗能過程，需要呼吸作用提供大量的能量，洗滌劑對種子萌發(fā)中的呼吸作用是否有影響？至今未見這方面的報(bào)道。玉米是1種高光效淀粉類糧食作物，也是重要的飼料作物，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有較大的比重。因此，本研究以玉米為實(shí)驗(yàn)材料，通過采用不同類型和濃度的洗滌劑對種子進(jìn)行處理，觀察和比較種子萌發(fā)和呼吸作用等指標(biāo)，這對揭示洗滌劑對種子萌發(fā)呼吸作用的影響，增強(qiáng)人們的環(huán)境保護(hù)意識，改進(jìn)洗滌劑成分，具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)選取2種不同品牌的洗滌劑（分別為立白和實(shí)驗(yàn)室自制洗滌劑），2015年新鄭單958玉米種，由山東濱州種子站提供。

自制洗滌劑：過期大豆油500 g，氫氧化鉀 95.2 g，水 500 ml，70℃攪拌反應(yīng)3h，保溫24h即可[7]。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

市場立白洗滌劑與自制洗滌劑各5個(gè)濃度（1mL/L，2mL/L，3mL/L，4mL/L，5mL/L）。精選大小一致且飽滿的玉米種子，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4% 高錳酸鉀溶液消毒 6 min，再用蒸餾水反復(fù)沖洗，以蒸餾水為對照（CK），采用紙上發(fā)芽法，選用帶蓋培養(yǎng)皿（直徑9 cm）內(nèi)置2層濾紙，每皿10粒種子，分別加入相應(yīng)濃度洗滌劑溶液浸泡12h，倒出濾液，每天定期向培養(yǎng)皿中添加1mL處理液，每個(gè)處理3次重復(fù)，全自動光照培養(yǎng)箱，保持 25（±2）℃ 恒溫，第2天開始。萌發(fā)期間無光照，幼苗長出后每日光照12h，光強(qiáng)800μmol/m2·s。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

種子培養(yǎng)24h后，每天定時(shí)觀察，并連續(xù)6d觀察和記錄其發(fā)芽情況，直至蒸餾水對照中玉米種子的發(fā)芽率不再變化為止。

從培養(yǎng)的第4天開始，用直尺測定每棵幼苗的株高并計(jì)算其平均值。

種子培養(yǎng)24h后，采用EMG-4恒態(tài)氣孔計(jì)和群體同化室相連，每天測定每皿種子的呼吸速率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度洗滌劑對玉米種子發(fā)芽率的影響

不同濃度洗滌劑對玉米種子發(fā)芽率的影響如圖1和圖2所示。發(fā)芽率是反應(yīng)種子發(fā)芽能力的重要指標(biāo)。由圖1可知，在1～5mL/L的自制洗滌劑處理下，與對照相比，玉米種子的最終發(fā)芽率均不受影響，6d后的發(fā)芽率均能達(dá)到100%。但是隨著自制洗滌劑濃度的增加，種子的發(fā)芽時(shí)間有所延遲，濃度越大，延遲時(shí)間越長，對照第2天發(fā)芽率已經(jīng)達(dá)到100%，而2mL/L的自制洗滌劑處理下第2天發(fā)芽率僅達(dá)到90%。用立白洗滌劑處理，隨著濃度的增高，種子的發(fā)芽時(shí)間有所延遲，對照第2天發(fā)芽率已經(jīng)達(dá)到100%，而2mL/L的立白洗滌劑處理下第2天發(fā)芽率僅達(dá)到70%，并且，最終發(fā)芽率有所降低，5mL/L的立白洗滌劑處理下，最終發(fā)芽率僅達(dá)到對照的87%。從種子萌發(fā)延遲比例和種子最終發(fā)芽率來看，自制洗滌劑對種子萌發(fā)的傷害弱于立白洗滌劑。

2.2 不同濃度洗滌劑對玉米幼苗株高的影響

不同濃度洗滌劑對玉米種子株高的影響如圖3和圖4所示。由圖可知，洗滌劑對玉米幼苗生長的影響，因溶液濃度和處理時(shí)間的不同而異。用自制洗滌劑處理時(shí)，1mL/L的洗滌劑對玉米幼苗株高影響較小，培養(yǎng)9d后，株高為對照的91.4%。隨著洗滌劑濃度的升高和處理時(shí)間的延長，洗滌劑對玉米幼苗株高的抑制程度增強(qiáng)，培養(yǎng)9天后，2mL/L、3mL/L的洗滌劑處理后的幼苗株高分別為對照的80.9%和75.7%，而4mL/L和5mL/L的洗滌劑處理對幼苗有了顯著的影響，發(fā)芽后幾乎不再生長，僅為對照株高的19.1%和18.4%。立白洗滌劑對玉米種子幼苗的影響更為嚴(yán)重，本實(shí)驗(yàn)中的最低濃度1mL/L處理后，種子發(fā)芽后就幾乎不再生長，僅為對照株高的23.3%。

2.3 不同濃度洗滌劑對玉米種子和幼苗呼吸速率的影響endprint

不同濃度洗滌劑對玉米呼吸速率的影響如圖5和圖6所示。由圖可知，隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，對照組和處理組玉米種子的呼吸速率均呈先升高后降低的趨勢，培養(yǎng)到第6 天時(shí)，對照組和自制洗滌劑處理的種子呼吸速率達(dá)到最大值，而立白洗滌劑處理的種子呼吸速率則在第5 天達(dá)到最大值。對照組的呼吸速率均高于其他處理組，洗滌劑處理第1天，種子還未萌發(fā)出芽時(shí)，其呼吸已經(jīng)收到抑制，自制洗滌劑1mL/L和5mL/L處理1d，呼吸僅為對照的47.6%和35.3%，立白洗滌劑1mL/L和5mL/L處理1d，呼吸僅為對照的40%和28%。自制洗滌劑1mL/L和5mL/L處理下，最大呼吸速率為對照的75%和63.9%，而立白洗滌劑1mL/L和5mL/L處理下，最大呼吸速率為對照的75%和44.4%。

3 結(jié)論與討論

本實(shí)驗(yàn)通過采用不同濃度的洗滌劑對玉米種子萌發(fā)、幼苗生長及呼吸速率影響的研究結(jié)果表明，洗滌劑對于玉米種子萌發(fā)和幼苗生長是有害的，濃度越大，玉米受到的危害越大，并且市場立白洗滌劑的危害更大。本研究中，與對照相比，在1～5mL/L的洗滌劑處理下，各組玉米種子的發(fā)芽時(shí)間均有所延遲。很多研究表明在延遲發(fā)芽期間所發(fā)生的變化可能是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的修復(fù)[8]，而擬南芥種子DNA連接酶VI的失活會導(dǎo)致種子萌發(fā)延遲[9]。發(fā)育中的種子，細(xì)胞膜比較完整，當(dāng)種子成熟干燥時(shí)，完整的膜結(jié)構(gòu)就會收到破壞而喪失完整性，種子吸水可以使膜得以修復(fù)，而意外傷害或者逆境，容易導(dǎo)致造成種子的膜破壞和遺傳損傷[5，6，10，11]。我們猜測，洗滌劑處理通過破壞了玉米種子的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)而導(dǎo)致玉米種子延遲萌發(fā)，這還需要進(jìn)一步的研究。

呼吸強(qiáng)度是許多酶協(xié)同作用的結(jié)果，為萌發(fā)生長提供能量，反應(yīng)了代謝機(jī)構(gòu)的完整性和綜合活性。因而比單個(gè)酶測定更能代表種子活力，因而種子活力或生活力的差異，通?？捎煤粑鼜?qiáng)度測定來表示[12] 。干種子線粒體處于不完整的狀態(tài)，此時(shí)呼吸強(qiáng)度也很低。種子吸脹，線粒體回復(fù)完整結(jié)構(gòu)，其氧化磷酸化效率也增加，從而供給萌發(fā)和生長的能量。如果種子線粒體損傷大，線粒體修復(fù)所需時(shí)間就延長，萌發(fā)時(shí)的呼吸強(qiáng)度降低。隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，對照組和處理組玉米種子和幼苗的呼吸速率均呈先升高后降低的趨勢，對照組的呼吸速率均高于其他處理組，說明洗滌劑已經(jīng)抑制了玉米種子通過呼吸制造能量的功能，從而影響了玉米種子和幼苗的代謝和生長。而立白洗滌劑處理的種子呼吸速率提前達(dá)到最大值，我們推測已經(jīng)引起了玉米幼苗的早衰。

實(shí)驗(yàn)表明，自制洗滌劑對玉米種子萌發(fā)、幼苗生長的影響均小于立白洗滌劑。自制洗滌劑成分只有高級脂肪酸鹽和甘油，而立白洗滌劑還含有更多的化學(xué)成分，究竟是哪種成分造成了對玉米生長更嚴(yán)重的傷害，還有待于進(jìn)一步研究。

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作者簡介：任麗麗（1980-），女，理學(xué)碩士，講師，研究方向?yàn)橹参锬婢成怼ndprint