锌离子对矮杆波斯菊种子萌发及幼苗生长的影响

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　　摘要    用不同濃度的Zn2+溶液（0、10、50、100、200、400 mg/L）对矮杆波斯菊种子进行处理，研究矮杆波斯菊种子萌发及幼苗生长情况。结果表明，随着Zn2+浓度的增大，矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势、发芽率和相对发芽率、发芽指数和相对发芽指数均大致表现出先上升、后下降的趋势。当Zn2+浓度为10 mg/L时，其对种子发芽势和相对发芽势、发芽率和相对发芽率、发芽指数和相对发芽指数的促进作用最明显。随着Zn2+浓度的增大，矮杆波斯菊幼苗根长大致表现出下降趋势，苗高大致表现出先上升、后下降的趋势，且其对根系和苗高的抑制作用也增强。
　　关键词    矮杆波斯菊;Zn2+;种子萌发;幼苗生长
　　中图分类号    S642.2        文献标识码    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
　　随着工业发展及城市化进程加快，城市土壤重金属污染越来越严重。重金属进入土壤通常不能被土壤微生物分解，具有明显的生物富集作用，其在土壤中累积会对植物生长造成危害[1]。在重金属污染中，锌的污染比较严重，其影响作物生长发育，降低作物产量和品质[2]。有研究表明，过量的锌会破坏细胞膜的完整性，使得植物无法正常生长[3]。因此，研究重金属尤其是锌胁迫影响下植物生长反应越来越受到人们重视。
　　波斯菊别名秋英、大波斯菊，是菊科秋英属的一年生草本花卉，自然花期6～10个月，喜温暖、凉爽的气候，耐贫瘠土壤，花期长、花大色粉，观赏价值高。目前，波斯菊广泛应用于城市园林绿化，是城市绿化的重要园林花卉品种之一。波斯菊在城市园林绿化中的应用广泛。本试验研究不同浓度锌胁迫对矮杆波斯菊种子萌发与幼苗生长情况的影响，以期为城市污染环境中绿化品种选择提供参考。
　　1    材料与方法
　　1.1    试验材料
　　试验于2019年3—5月在安庆师范大学皖西南生物多样性研究与生态保护安徽省重点实验室进行。供试材料为矮杆波斯菊种子，通过网络购买于江苏省宿迁市沭阳县沭阳斗研种业有限公司。
　　1.2    试验设计
　　本试验共设6个处理，即使用Zn2+不同浓度（10、50、100、200、400 mg/L）对矮杆波斯菊处理，以不添加Zn2+（0 mg/L）为对照（CK）。每个处理重复3次。
　　1.3    试验方法
　　选取籽粒饱满、大小均匀的矮杆波斯菊种子，用1.0%硫酸铜溶液对种子表面喷洒5～10 min[4]，然后用清水反复冲洗多次。取出后于40 ℃的恒温水浴锅中钝化病毒8 min，放在水中浸泡3 h，用滤纸把种子表面的水吸干。取直径为9 cm的培养皿，先用水把培养皿内表面湿润，然后在其底部铺2 层滤纸，紧贴培养皿底部展开，排除气泡，将处理过的矮杆波斯菊种子参照培养皿大小，均匀地摆放在滤纸上。每个培养皿中放置30粒矮杆波斯菊种子，注意摆放均匀整齐，以便观察筛选。种子数目不宜过多，以免影响种子后期长势，也不宜过少，以便于对霉变的种子进行替换[5]。分别加入含有不同重金属浓度的霍格兰营养液（pH值5.5）2 mL，使滤纸完全湿透。然后把种子放置于（25±1）℃智能光照培养箱内进行培养，依据滤纸湿度状况每1～2 d补充适量相应质量浓度的重金属溶液，使滤纸和矮杆波斯菊种子保持湿润状态，且滤纸周围不出现任何水膜[6]。每隔24 h，观察并记录矮杆波斯菊种子萌发情况，统计发芽数，第3天统计种子发芽势，第7天统计种子发芽率，并计算发芽指数;第7天同时统计种子根和芽生长情况。 　　1.4    統计指标
　　在观测种子萌发情况时期，统计指标主要包括发芽数、发芽率、发芽势、发芽指数、相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数;在观测幼苗生长情况时期，统计指标主要包括有苗高、根长。种子萌发以及幼苗生长过程中各项指标的计算公式如下[7-8]：
　　发芽势（%）=3 d内籽粒萌发数/相应的籽粒总数×100;
　　相对发芽势（%）=重金属处理组发芽势/对照组发芽势×100;
　　发芽率（%）=萌发数/籽粒总数×100;
　　相对发芽率（%）=重金属处理组萌发率/对照组萌发率×100;
　　发芽指数（%）=第n天的萌发数/相应的萌发天数×100;
　　相对发芽指数（%）=重金属处理组发芽指数/对照组发芽指数×100。
　　1.5    数据统计
　　运用Excel 2010进行数据处理，运用SPSS 17.0统计软件进行统计分析。
　　2    结果与分析
　　2.1    锌胁迫对矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势的影响
　　由表1可以看出，锌胁迫下矮杆波斯菊种子发芽势与相对发芽势随Zn2+浓度升高先略有上升。Zn2+浓度为10 mg/L时，矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势分别为60.00%和116.90%。当Zn2+浓度为10～100 mg/L时，不同浓度下矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势差异不显著。当Zn2+浓度大于100 mg/L时，随Zn2+浓度的提高，矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势显著下降。当Zn2+浓度为400 mg/L时，矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势分别为16.70%和32.50%。统计分析表明，不同浓度锌处理下矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势之间差异达显著水平（P<0.05）。
　　2.2    锌胁迫对矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率的影响
　　由表2可知，当Zn2+浓度较低（≤10 mg/L）时，矮杆波斯菊种子的发芽率和相对发芽率随Zn2+浓度升高而升高。当Zn2+浓度为10 mg/L时，矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率分别为91.70%和117.00%。当Zn2+浓度>10 mg/L时，矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率均随Zn2+浓度的升高而下降。当Zn2+浓度为400 mg/L时，矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率分别为46.70%和59.60%。统计分析表明，不同浓度锌处理下矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率之间差异达显著水平（P<0.05）。
　　2.3    锌胁迫对矮杆波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数的影响
　　在各种测定种子发芽的指标中，发芽率表示重金属离子对植物生长发育的阻碍程度。发芽指数可以综合性地表现重金属离子阻碍种子萌发的程度，比发芽率更能灵敏地表现种子活力。
　　由表3可知，当Zn2+浓度增大时，矮杆波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数表现出先上升后下降的趋势。当Zn2+浓度为10 mg/L时，种子发芽指数和相对发芽指数达到最大值，分别为31.00%和138.50%。此后，种子发芽指数和相对发芽指数随Zn2+浓度的增加而下降。当Zn2+浓度为100 mg/L时，矮杆波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数均与对照相近，分别为22.60%和100.80%。当Zn2+浓度为400 mg/L时，矮杆波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数分别为12.30%和54.80%，结果说明高浓度的Zn2+对矮杆波斯菊种子发芽的抑制作用较强。
　　2.4    锌胁迫对矮杆波斯菊幼苗根长、苗高的影响
　　由表4可知，矮杆波斯菊幼苗根长大致表现出随Zn2+浓度升高而下降的趋势。当Zn2+浓度为100 mg/L时，根长为4.0 mm，是对照处理的75%。苗高随Zn2+浓度升高大致表现出先上升、后下降的趋势。当Zn2+浓度为10 mg/L时，苗高为4.0 mm，为对照处理的111%。当Zn2+浓度继续升高时，苗高逐步下降。当Zn2+浓度为100 mg/L时，苗高为3.4 mm，是对照处理的94%。当Zn2+浓度过高（>200 mg/L）时，矮杆波斯菊幼苗的根长和苗高生长均被完全抑制，出现不长根、不长芽的情况。统计分析表明，不同浓度锌处理下矮杆波斯菊幼苗根长和苗高之间差异均达显著水平（P<0.05）。
　　3    结论与讨论
　　锌既是植物生长必需的微量元素，又是土壤污染的主要重金属，不同浓度锌离子对植物生长发育有重要影响。种子是植物生长的起点，在重金属污染情况下，植物种子能否萌发及幼苗生长情况是植物能否进行有性繁殖的先决条件[9]。发芽率、发芽势等是评价种子萌发的常用指标。本试验结果表明，锌处理对矮杆波斯菊种子萌发有显著影响。随着Zn2+浓度的增大，矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势、发芽率和相对发芽势、发芽指数和相对发芽指数表现出先上升、后下降的趋势。Zn2+浓度为10 mg/L的处理对种子发芽势、相对发芽势、发芽率和相对发芽势、发芽指数和相对发芽指数的促进作用最为明显，这与锌对豆科植物影响的试验结果一致[10]。有研究认为，重金属对种子萌发影响一般表现为低浓度促进和高浓度抑制[11-13]。在Zn2+对植物生长的影响方面，其表现出对根系生长的影响大于对苗高的影响。在本研究中，矮杆波斯菊幼苗根长随Zn2+浓度升高而下降，而苗高随Zn2+浓度升高大致表现为先上升、后下降，说明Zn2+对根长的影响更大。当Zn2+浓度为10 mg/L时，苗高达到峰值，之后下降。随着Zn2+浓度增加，其对根系和苗高的抑制作用也加强。当Zn2+浓度≥200 mg/L时，矮杆波斯菊幼苗根系和苗高都受到抑制，无法生长。
　　4    参考文献
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