Zn2＋-Mn2＋配施處理對生菜種子萌發(fā)的影響

田 雨

（江蘇旅游職業(yè)學院，江蘇揚州 25000）

我國土壤重金屬污染、化學肥料的不合理施用破壞了土壤結構，使土壤肥力下降，農(nóng)作物的品質降低[1]。生菜（Lactuca sativa）是種萵苣屬植物，一年或二年生[2]。生菜由于其具有較高的營養(yǎng)價值而被大眾廣泛食用[3]?？缮?，脆嫩爽口，略甜，其中的甘露醇等成分不僅可以利尿、加速血液循環(huán)還對肝膽代謝有好處[4]。

Zn2＋是植物生長的必需元素，不僅能防止膜損傷和滲漏，還對膜結構的穩(wěn)定和膜完整性的維持有幫助[5-6]。Mn2＋是植物生長的必需元素，對作物的一些生理生化活動，如光合作用、活化酶的活性等有其他元素所不可替代的作用[7-8]。因此，應根據(jù)作物需錳量的多少和土壤中有效錳的含量來確定是否需要錳肥以及需要的量，適量施用彌補，來提高作物的光合作用能力[9]。目前，Zn2＋、Mn2＋污染對農(nóng)作物生長的影響已屢見不鮮，如小麥[10]、大豆[11]、玉米[12]、等方面均有研究，但對生菜生長影響的研究很少。因此本實驗以生菜為研究材料，利用水培試驗，選擇Zn2＋和Mn2＋配施處理，通過測定不同情況了解生菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢的影響，為植物生理、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的改善提供一定實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試種子

本實驗材料為玻璃生菜品種

1.1 試驗過程

1.1.1 種子處理

供試生菜種子品種為玻璃生菜，將生菜種子用6%的H2O2消毒后，用蒸餾水洗凈，選出40粒飽滿的種子浸種24小時后進行試驗。試驗分為種子萌發(fā)試驗，幼苗生長試驗，采用水培法進行。

1.1.2 種子萌發(fā)試驗

試劑為MnSO4粉末和ZnSO4粉末，實驗分為七組，包括一個對照組和兩個單施實驗組和五個配施試驗組，每組兩個重復。用蒸餾水配置成五個Mn2+濃度梯度為100、250、500、750、1000mg/L的和四個Zn2+濃度梯度100、200、300、400mg/L溶液，分別對生菜種子按時澆灌并進行培養(yǎng)處理，以蒸餾水作為對照。將浸種后的種子移至培養(yǎng)皿內，每個培養(yǎng)皿50粒。在20℃的環(huán)境下進行培養(yǎng)，以種子芽長為種子長度的三分之一為萌芽標準，記錄每天的萌芽數(shù)。

1.1.3 指標測量

1.1.3.1 種子萌發(fā)指標的測定

發(fā)芽勢（%）=第5天生菜種子萌發(fā)數(shù)/試驗種子數(shù)*100%

發(fā)芽率（%）=第7天生菜種子萌發(fā)數(shù)/試驗種子數(shù)*100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）= Σ（Gt/Dt）（Gt為在第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)）

1.1.3.2 種子根長、芽長的測定

從每個培養(yǎng)皿中取兩株大小、形態(tài)相似的幼苗，并不傷其根部，然后測量其根長和芽長取平均值。單位用cm表示。

再變化，冷卻后用電子天平測量并記錄，取其平均值，單位g表示。

2 結果與分析

2.1 形態(tài)指標

2.1.1 Zn2＋、Mn2＋單施處理及Zn2＋-Mn2＋配施處理對生菜種子發(fā)芽的影響

衡量種子質量好壞的主要指標是發(fā)芽率和發(fā)芽勢，種子的發(fā)芽指數(shù)能反映出其品質和綜合活力[13]。由表1可以看出，在單施Mn2+的0～500mg/L處理和單施Zn2+的0～200mg/L處理下，各發(fā)芽指標均呈上升趨勢，說明單施低濃度Mn2+處理、單施低濃度Zn2+處理對生菜種子的萌發(fā)有促進作用，在單施Mn2+的750～1000 mg/L處理和單施Zn2+的300～400mg/L處理下，各發(fā)芽指標均呈下降趨勢，說明隨著濃度的升高種子的萌發(fā)受到抑制。其中單施Mn2+處理時，在500mg/L溶液濃度上均達到各發(fā)芽指標的峰值。當Mn2+濃度達到500mg/L，Zn2+離子濃度達到200mg/L時，生菜種子的各項發(fā)芽指標達到峰值。由此說明Zn2+、Mn2+共同配施，與Zn2+、Mn2+單獨配施存在差異，整體來看Zn2+、Mn2+共同配施的效果最好，其次為單施Zn2+處理和單施Mn2+處理，在一定濃度范圍內Zn2+、Mn2+共同配施，是可以促進種子的萌發(fā)，超過其濃度閾值是可以抑制種子萌發(fā)。這可能和單施處理中低濃度Zn2+、Mn2+對生菜萌發(fā)有促進作用，當超過一定濃度閾值時，對生菜萌發(fā)有抑制作用有關。

2.1.2 Zn2＋、Mn2＋單施處理及Zn2＋-Mn2＋配施處理對生菜幼苗根長和莖長的影響

根系的主要作用是吸收營養(yǎng)成分并合成所需物質，根的生長情況會影響植株地上部分的營養(yǎng)狀況[14]。植株的根長主要反映了其地下的生長狀況，若根部受到毒害就會影響根部細胞的膜結構，繼而影響物質的吸收，最終將會改變植株地上部分的生長。幼苗生長可以作為檢測土壤等環(huán)境污染的指標之一[15]。不同濃度Zn2＋-Mn2＋配施處理對生菜幼苗生長的影響結果見圖1-圖5。

表1 不同處理濃度對生菜種子萌發(fā)的影響Table 1 The effects of different treatments on seed germination of Lactuca sativa

圖1 Zn2＋、Mn2＋單施處理及Zn2＋-Mn2＋配施處理對生菜幼苗根長的影響Fig 1 Effects of applications of only Mn、Zn or using Mn and Zn of root length of Lactuca sativa seedings

由圖2可以看出，當?shù)蜐舛葐问㈱n2+處理（0～200mg/L）、低濃度單施Mn2+處理（0～500mg/L）時，生菜幼苗的莖長均有增長，而隨著濃度的增高，在單施Mn2+的750～1000 mg/L處理和單施Zn2+的300～400mg/L處理下，生菜幼苗的莖長均有減小，且濃度越高莖長越短。其中單施Mn2+處理時，在500mg/L溶液濃度上生菜幼苗莖長達到最大值，單施Zn2+處理時，在200mg/L溶液濃度上生菜幼苗莖長達到的最大值。當Zn2+、Mn2+共同配施時，當Mn2+濃度達到500mg/L，Zn2+離子濃度達到200mg/L時，生菜種子幼苗的莖長達到最大值。這說明低濃度的Zn2+、Mn2+促進生菜幼苗的生長，高濃度的Zn2+、Mn2+抑制生菜幼苗的生長，而且對幼根生長的抑制作用大于對幼莖的抑制作用?？赡艿脑蚴牵好劝l(fā)時，生菜種子的后根先破出種皮,使根的Zn2+、Mn2+累積以及受脅迫時間均比莖長,所以表現(xiàn)為對根的抑制作用大于芽[16]。

圖2 Zn2＋、Mn2＋單施處理及Zn2＋-Mn2＋配施處理對生菜幼苗莖長的影響Fig 2 Effects of applications of only Mn、Zn or using Mn and Zn of stems length of Lactuca sativa seedings

3 討論與小結

發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等都是反映種子活力的指標[17]，本實驗研究了Zn2＋、Mn2＋兩種不同濃度重金屬離子復合物對生菜種子萌發(fā)和生長的影響，通過分析發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等指標的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)Zn2+、Mn2+兩種重金屬離子和其它重金屬如汞鉻等一樣[18，19]，一般認為在重金屬影響下，植物種子的萌發(fā)存在一個較低濃度下的刺激效應和較高濃度下的抑制效應。經(jīng)MnSO4浸種的玉米的發(fā)芽率和發(fā)芽勢有了提高，適宜濃度的Zn2＋處理也可以提高玉米的發(fā)芽率，本實驗得出的結論和前人的研究一致。而試驗中Zn2＋-Mn2＋配施浸種在一定濃度范圍內的效果顯著，比單施更能促進生菜種子發(fā)芽。可能的原因是：Zn、Mn是植物生長的必需微量元素，低濃度的Zn、Mn都能促進種子發(fā)芽，當Zn2＋-Mn2＋配施以后，更適宜種子發(fā)芽。但是土壤中Zn、Mn超過一定限度時，作物會受到嚴重損害。