鋅離子對矮桿波斯菊種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

俞明惠 程玉 范志強

摘要? ? 用不同濃度的Zn2+溶液（0、10、50、100、200、400 mg/L）對矮桿波斯菊種子進行處理，研究矮桿波斯菊種子萌發(fā)及幼苗生長情況。結果表明，隨著Zn2+濃度的增大，矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)均大致表現(xiàn)出先上升、后下降的趨勢。當Zn2+濃度為10 mg/L時，其對種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)的促進作用最明顯。隨著Zn2+濃度的增大，矮桿波斯菊幼苗根長大致表現(xiàn)出下降趨勢，苗高大致表現(xiàn)出先上升、后下降的趨勢，且其對根系和苗高的抑制作用也增強。

關鍵詞? ? 矮桿波斯菊;Zn2+;種子萌發(fā);幼苗生長

中圖分類號? ? S642.2? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

Abstract? ? The seeds of Cosmos bipinnata were treated with different concentrations of Zn2+ solution（0，10，50，100，200，400 mg/L）to study the seed germination and seedling growth.The results showed that the germination energy and relative germination energy，germination rate and relative germination rate，germination index and relative germination index of C. bipinnata all showed a trend of first rising and then falling.When the concentra-tion of Zn2+ was 10 mg/L，its promoting effect on seed germination energy and relative germination energy，germination rate and relative germination rate，germination index and relative germination index was the most obvious.With the increase of the concentration of Zn2+，the root length of the seedlings showed a trend of decreasing，and the seedling height showed a trend of first rising and then decreasing，and its inhibitory effect on the root system and seedling height was also strengthened.

Key words? ? Cosmos bipinnata;Zn2+;seed germination;seedling growth

隨著工業(yè)發(fā)展及城市化進程加快，城市土壤重金屬污染越來越嚴重。重金屬進入土壤通常不能被土壤微生物分解，具有明顯的生物富集作用，其在土壤中累積會對植物生長造成危害[1]。在重金屬污染中，鋅的污染比較嚴重，其影響作物生長發(fā)育，降低作物產量和品質[2]。有研究表明，過量的鋅會破壞細胞膜的完整性，使得植物無法正常生長[3]。因此，研究重金屬尤其是鋅脅迫影響下植物生長反應越來越受到人們重視。

波斯菊別名秋英、大波斯菊，是菊科秋英屬的一年生草本花卉，自然花期6～10個月，喜溫暖、涼爽的氣候，耐貧瘠土壤，花期長、花大色粉，觀賞價值高。目前，波斯菊廣泛應用于城市園林綠化，是城市綠化的重要園林花卉品種之一。波斯菊在城市園林綠化中的應用廣泛。本試驗研究不同濃度鋅脅迫對矮桿波斯菊種子萌發(fā)與幼苗生長情況的影響，以期為城市污染環(huán)境中綠化品種選擇提供參考。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

試驗于2019年3—5月在安慶師范大學皖西南生物多樣性研究與生態(tài)保護安徽省重點實驗室進行。供試材料為矮桿波斯菊種子，通過網絡購買于江蘇省宿遷市沭陽縣沭陽斗研種業(yè)有限公司。

1.2? ? 試驗設計

本試驗共設6個處理，即使用Zn2+不同濃度（10、50、100、200、400 mg/L）對矮桿波斯菊處理，以不添加Zn2+（0 mg/L）為對照（CK）。每個處理重復3次。

1.3? ? 試驗方法

選取籽粒飽滿、大小均勻的矮桿波斯菊種子，用1.0%硫酸銅溶液對種子表面噴灑5～10 min[4]，然后用清水反復沖洗多次。取出后于40 ℃的恒溫水浴鍋中鈍化病毒8 min，放在水中浸泡3 h，用濾紙把種子表面的水吸干。取直徑為9 cm的培養(yǎng)皿，先用水把培養(yǎng)皿內表面濕潤，然后在其底部鋪2 層濾紙，緊貼培養(yǎng)皿底部展開，排除氣泡，將處理過的矮桿波斯菊種子參照培養(yǎng)皿大小，均勻地擺放在濾紙上。每個培養(yǎng)皿中放置30粒矮桿波斯菊種子，注意擺放均勻整齊，以便觀察篩選。種子數(shù)目不宜過多，以免影響種子后期長勢，也不宜過少，以便于對霉變的種子進行替換[5]。分別加入含有不同重金屬濃度的霍格蘭營養(yǎng)液（pH值5.5）2 mL，使濾紙完全濕透。然后把種子放置于（25±1）℃智能光照培養(yǎng)箱內進行培養(yǎng)，依據(jù)濾紙濕度狀況每1～2 d補充適量相應質量濃度的重金屬溶液，使濾紙和矮桿波斯菊種子保持濕潤狀態(tài)，且濾紙周圍不出現(xiàn)任何水膜[6]。每隔24 h，觀察并記錄矮桿波斯菊種子萌發(fā)情況，統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，第3天統(tǒng)計種子發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計種子發(fā)芽率，并計算發(fā)芽指數(shù);第7天同時統(tǒng)計種子根和芽生長情況。

1.4? ? 統(tǒng)計指標

在觀測種子萌發(fā)情況時期，統(tǒng)計指標主要包括發(fā)芽數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、相對發(fā)芽率、相對發(fā)芽勢、相對發(fā)芽指數(shù);在觀測幼苗生長情況時期，統(tǒng)計指標主要包括有苗高、根長。種子萌發(fā)以及幼苗生長過程中各項指標的計算公式如下[7-8]：

發(fā)芽勢（%）=3 d內籽粒萌發(fā)數(shù)/相應的籽粒總數(shù)×100;

相對發(fā)芽勢（%）=重金屬處理組發(fā)芽勢/對照組發(fā)芽勢×100;

發(fā)芽率（%）=萌發(fā)數(shù)/籽?？倲?shù)×100;

相對發(fā)芽率（%）=重金屬處理組萌發(fā)率/對照組萌發(fā)率×100;

發(fā)芽指數(shù)（%）=第n天的萌發(fā)數(shù)/相應的萌發(fā)天數(shù)×100;

相對發(fā)芽指數(shù)（%）=重金屬處理組發(fā)芽指數(shù)/對照組發(fā)芽指數(shù)×100。

1.5? ? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

運用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，運用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 鋅脅迫對矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢的影響

由表1可以看出，鋅脅迫下矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢與相對發(fā)芽勢隨Zn2+濃度升高先略有上升。Zn2+濃度為10 mg/L時，矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢分別為60.00%和116.90%。當Zn2+濃度為10～100 mg/L時，不同濃度下矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢差異不顯著。當Zn2+濃度大于100 mg/L時，隨Zn2+濃度的提高，矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢顯著下降。當Zn2+濃度為400 mg/L時，矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢分別為16.70%和32.50%。統(tǒng)計分析表明，不同濃度鋅處理下矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢之間差異達顯著水平（P<0.05）。

2.2? ? 鋅脅迫對矮桿波斯菊種子發(fā)芽率和相對發(fā)芽率的影響

由表2可知，當Zn2+濃度較低（≤10 mg/L）時，矮桿波斯菊種子的發(fā)芽率和相對發(fā)芽率隨Zn2+濃度升高而升高。當Zn2+濃度為10 mg/L時，矮桿波斯菊種子發(fā)芽率和相對發(fā)芽率分別為91.70%和117.00%。當Zn2+濃度>10 mg/L時，矮桿波斯菊種子發(fā)芽率和相對發(fā)芽率均隨Zn2+濃度的升高而下降。當Zn2+濃度為400 mg/L時，矮桿波斯菊種子發(fā)芽率和相對發(fā)芽率分別為46.70%和59.60%。統(tǒng)計分析表明，不同濃度鋅處理下矮桿波斯菊種子發(fā)芽率和相對發(fā)芽率之間差異達顯著水平（P<0.05）。

2.3? ? 鋅脅迫對矮桿波斯菊種子發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)的影響

在各種測定種子發(fā)芽的指標中，發(fā)芽率表示重金屬離子對植物生長發(fā)育的阻礙程度。發(fā)芽指數(shù)可以綜合性地表現(xiàn)重金屬離子阻礙種子萌發(fā)的程度，比發(fā)芽率更能靈敏地表現(xiàn)種子活力。

由表3可知，當Zn2+濃度增大時，矮桿波斯菊種子發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。當Zn2+濃度為10 mg/L時，種子發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)達到最大值，分別為31.00%和138.50%。此后，種子發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)隨Zn2+濃度的增加而下降。當Zn2+濃度為100 mg/L時，矮桿波斯菊種子發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)均與對照相近，分別為22.60%和100.80%。當Zn2+濃度為400 mg/L時，矮桿波斯菊種子發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)分別為12.30%和54.80%，結果說明高濃度的Zn2+對矮桿波斯菊種子發(fā)芽的抑制作用較強。

2.4? ? 鋅脅迫對矮桿波斯菊幼苗根長、苗高的影響

由表4可知，矮桿波斯菊幼苗根長大致表現(xiàn)出隨Zn2+濃度升高而下降的趨勢。當Zn2+濃度為100 mg/L時，根長為4.0 mm，是對照處理的75%。苗高隨Zn2+濃度升高大致表現(xiàn)出先上升、后下降的趨勢。當Zn2+濃度為10 mg/L時，苗高為4.0 mm，為對照處理的111%。當Zn2+濃度繼續(xù)升高時，苗高逐步下降。當Zn2+濃度為100 mg/L時，苗高為3.4 mm，是對照處理的94%。當Zn2+濃度過高（>200 mg/L）時，矮桿波斯菊幼苗的根長和苗高生長均被完全抑制，出現(xiàn)不長根、不長芽的情況。統(tǒng)計分析表明，不同濃度鋅處理下矮桿波斯菊幼苗根長和苗高之間差異均達顯著水平（P<0.05）。

3? ? 結論與討論

鋅既是植物生長必需的微量元素，又是土壤污染的主要重金屬，不同濃度鋅離子對植物生長發(fā)育有重要影響。種子是植物生長的起點，在重金屬污染情況下，植物種子能否萌發(fā)及幼苗生長情況是植物能否進行有性繁殖的先決條件[9]。發(fā)芽率、發(fā)芽勢等是評價種子萌發(fā)的常用指標。本試驗結果表明，鋅處理對矮桿波斯菊種子萌發(fā)有顯著影響。隨著Zn2+濃度的增大，矮桿波斯菊種子發(fā)芽勢和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)表現(xiàn)出先上升、后下降的趨勢。Zn2+濃度為10 mg/L的處理對種子發(fā)芽勢、相對發(fā)芽勢、發(fā)芽率和相對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和相對發(fā)芽指數(shù)的促進作用最為明顯，這與鋅對豆科植物影響的試驗結果一致[10]。有研究認為，重金屬對種子萌發(fā)影響一般表現(xiàn)為低濃度促進和高濃度抑制[11-13]。在Zn2+對植物生長的影響方面，其表現(xiàn)出對根系生長的影響大于對苗高的影響。在本研究中，矮桿波斯菊幼苗根長隨Zn2+濃度升高而下降，而苗高隨Zn2+濃度升高大致表現(xiàn)為先上升、后下降，說明Zn2+對根長的影響更大。當Zn2+濃度為10 mg/L時，苗高達到峰值，之后下降。隨著Zn2+濃度增加，其對根系和苗高的抑制作用也加強。當Zn2+濃度≥200 mg/L時，矮桿波斯菊幼苗根系和苗高都受到抑制，無法生長。

4? ? 參考文獻

[1] 李永濤，吳啟堂.土壤重金屬污染治理措施綜述[J].生態(tài)環(huán)境學報，1997（2）：134-139.

[2] 孫建云，沈振國.銅脅迫下甘藍幼苗生長和銅吸收的基因型差異[J].西北植物學報，2005，25（10）：2003-2009.

[3] 李淑艷，郭微.Cu2+、Zn2+脅迫對黃瓜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].中國種業(yè)，2006（1）：33-34.

[4] 霍炳宏，陽小玲.花卉種子處理技術[J].安徽農學通報，2007，13（24）：138-139.

[5] 常云霞，陳璨，阮先樂，等.Hg2+、Pb2+對野生型綠豆種子萌發(fā)、幼苗生長及抗氧化酶活性的影響[J].河南農業(yè)科學，2012，41（7）：37-41.

[6] 李瑞莉，齊淑艷，劉娜，等.鉛、鎘、銅對4種入侵植物種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].東北師大學報（自然科學版），2017，49（4）：102-108.

[7] 閏芳，張春梅，王勤禮，等.赤霉素和6-BA對苦豆子種子萌發(fā)生理特性的影響[J].中國野生植物資源，2012，31（6）：28-31.

[8] 任安芝，高玉葆.鉛、鎘、鉻單一和復合污染對青菜種子萌發(fā)的生物學效應[J].生態(tài)學雜志，2000，19（1）：19-22.

[9] 羅珊，康玉凡，夏祖靈.種子萌發(fā)及幼苗生長的調節(jié)效應研究進展[J].中國農學通報，2009，25（2）：28-32.

[10] 趙玉紅，拉巴曲吉，羅布，等.銅、鎘、鉛、鋅對4種豆科植物種子萌發(fā)的影響[J].種子，2017，36（1）：22-28.

[11] 張春榮，李紅，夏立江，等.鎘、鋅對紫花苜蓿種子萌發(fā)及幼苗的影響[J].華北農學報，2005，20（1）：96-99.

[12] 宋玉芳，許華夏，任麗萍，等.重金屬對西紅柿種子發(fā)芽與根伸長的抑制效應[J].中國環(huán)境科學2001，21（5）：7-11.

[13] 毛學文，張海林.重金屬鎘對南瓜種子發(fā)芽和出苗的影響[J].種子，2003（1）70-71.