錳脅迫對高粱種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

吳 磊，滕昌何，張麗輝，趙驥民

（長春師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130032）

錳在植物的生長發(fā)育過程中起著重要作用，在對植物的光合作用釋放氧氣、維持細胞器的正常結(jié)構(gòu)及活化酶的自然活性等方面具有不可替代的作用[1]。但是，錳元素過量也會對植物乃至人體造成毒害作用[2]。目前，我國受重金屬污染的耕地面積約為2000萬hm2，重金屬在土壤中積累給各種農(nóng)作物生長帶來嚴重的危害，進而威脅人類健康[3]。

高粱（Sorghumvulgare）為禾本科高粱屬一年生草本，是被大眾譽為“鐵桿莊稼”的高產(chǎn)作物，在全球廣泛分布，在中國栽培面積較廣。高粱性喜溫暖，抗旱、耐澇[4]。目前，關(guān)于重金屬污染的研究越來越受到重視[5～7]，但對錳污染土壤中農(nóng)作物安全方面的報道較少[8]。

本文以高粱為試驗材料，研究了在錳脅迫下高粱種子的萌發(fā)和幼苗生長的特性，以期為重金屬污染防控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料

高粱種子吉雜83，市售。

1.1.2 主要儀器與試劑

GZP-750s型程控光照培養(yǎng)箱 (上海精宏實驗設(shè)備有限公司)；JJ323BC型電子天平(常熟市雙杰測試儀器廠)；氯化錳（分析純）。

1.2 方法

1.2.1 材料培養(yǎng)

采用紙上培養(yǎng)法進行種子萌發(fā)試驗。選取顆粒飽滿、大小均勻的種子，將種子每50粒一組，分別放入鋪2層濾紙和20mL培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)液分別為含有 20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L 濃度的錳溶液，以去離子水為空白對照，設(shè)3次重復(fù)。將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，溫度25℃/15℃，光照14h/10h。培養(yǎng)期間每天定時噴灑相應(yīng)培養(yǎng)液，以保持紙床濕潤。每天定時記錄發(fā)芽情況，將胚根長度為1mm確定為萌發(fā)。

1.2.2 數(shù)據(jù)測定

試驗結(jié)束后用精度為1mm的直尺對高粱根長、芽長進行測量，每皿測量10株，計算種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 錳脅迫對高粱種子萌發(fā)率的影響

從表1中可知，隨著錳溶液濃度的增加，高粱種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。40mg/L錳脅迫下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均達到了最大值，與對照相比，分別增加了2.9%、3.18%、7.12%。在錳溶液濃度為80mg/L時，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均為最小值，與對照相比，分別降低了10.14%、13.11%、9.16%。

表1 錳脅迫對高粱種子萌發(fā)率的影響

2.2 錳脅迫對高粱幼苗根長和芽長的影響

從圖1可以看出，隨著錳溶液濃度的增加，高粱幼苗根長和芽長指數(shù)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當錳溶液濃度為60mg/L時，高粱幼苗的根長和芽長均達到最大值，表明錳濃度在低濃度時對高粱幼苗生長有促進作用，在高濃度時對高粱幼苗生長有抑制作用。

2.3 錳脅迫對高粱幼苗根重和芽重的影響

從圖2可以看出，隨著錳溶液濃度的增加，高粱幼苗的根重呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。錳溶液濃度為60mg/L時，其根重達到最大值；當錳濃度為80mg/L時，高粱幼苗的根重減小，但高于對照組。錳溶液濃度為60mg/L時，高粱幼苗的芽重達到最大值；當錳濃度為80mg/L時，高粱幼苗的芽重減小，且低于對照組。表明錳溶液濃度為60mg/L處理對高粱幼苗根重、芽重具有明顯促進作用。高濃度的錳脅迫對高粱幼苗的根重影響較小，但抑制芽的生長。

圖1 錳脅迫對高粱幼苗根長和芽長的影響

圖2 錳脅迫對高粱幼苗根重和芽重的影響

3 結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，高粱種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)隨著錳溶液濃度的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，說明重金屬錳對植物種子萌發(fā)及幼苗生長的影響存在低促高抑的效應(yīng)。隨著錳脅迫濃度的增加，高粱幼苗的根長、芽長、根重、芽重呈現(xiàn)低促高抑的效應(yīng)。高濃度的錳脅迫對高粱幼苗的根重影響較小，但抑制芽的生長。