不同濃度1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽離子液體對荊條種子生長發育的影響

毛偉偉 王僮 王勃翰 鄭安 隋子庚 韓雨

摘要? ? 離子液體普遍具有一定毒性，本文主要研究1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽對荊條種子生長發育的影響。由低到高設置不同濃度1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽的離子液體，對荊條種子進行脅迫處理，觀察不同濃度離子液體處理后的荊條種子的發芽率與幼苗初期生長情況。結果表明，離子液體對荊條幼苗根生長有促進作用，對芽生長有一定抑制作用。

關鍵詞? ? 離子液體;荊條;種子發芽率

中圖分類號? ? S793.7? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）10-0109-01

離子液體是一類完全由離子組成的液體，具有熔點較低、不易揮發、性質穩定等特點，在許多化學和生物反應中被用于代替傳統溶劑。由于離子液體作為工業溶劑大規模使用，不可避免地流失到環境中，會對環境和生物體造成潛在風險。1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽[BMIm][TfO]屬于咪唑類離子液體，咪唑類離子液體雖然為綠色合成物質，但近年來已被驗證對植物和動物有一定毒性影響，且其生物降解率很低，對環境和生物安全有一定威脅[1-2]。

荊條（Vitex negundo L.var.heterophylla）為馬鞭草科牡荊屬落葉灌木，是華北地區重要的水土保持樹種，也是具有多種用途的山區綠化樹種[3]，在我國遼寧、河北、山東、河南、山西、陜西、內蒙古等地均有分布[4]。荊條作為抗性與適應力強的植物，廣泛應用于礦山廢棄地等惡劣環境的生態修復工程中。本文探究了不同濃度1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽離子液體對荊條種子生長發育的影響，以期為有關生態風險評價與生態修復植物選擇提供參考。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

荊條種子于2018年秋季采自沈陽市法庫縣包家屯鄉三合成村北山的荊條灌叢。

1.2? ?試驗方法

1.2.1? ? 含水量測定。種子含水量是種子檢驗項目和種子質量指標之一[5-6]。種子內所含水包括游離水、束縛水和化合水3種。取3份樣品測定后取平均值，為了避免測定誤差，應盡量縮短檢驗樣品暴露在空氣中的時間。含水量計算公式為種子含水量（%）=（干燥前供檢種子質量-干燥后供檢種子質量）/干燥前供檢種子質量×100。經測定，試驗所用荊條種子平均含水量為3.89%，表明所采集的荊條種子合格。

1.2.2? ? 種子預處理。初步打磨：選擇飽滿的種子，用240目砂紙輕輕打磨1 min，去除種子外面的宿萼。清洗和消毒：用自來水沖洗種子后，用2%過氧化氫溶液浸泡種子5 min，后用去離子水清洗數次，于陰涼處晾干待用。

1.2.3? ? 種子脅迫處理。共設7個處理，分別為1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽離子液體50 mg/L（A）、100 mg/L（B）、200 mg/L（C）、300 mg/L（D）、500 mg/L（E）、1 000 mg/L（F）和空白對照（CK）。3次重復，每個重復30粒種子。將種子放入各個燒杯，用等量去離子水和不同濃度的離子液體分別浸泡種子12 h。12 h后將種子從燒杯中撈出，用去離子水反復沖洗以除去表面溶液，濾干后分別置于鋪有2層濾紙的培養皿中。

1.2.4? ? 種子培養。將培養皿置于光照培養箱中，設置28 ℃ 8 h、15 ℃ 16 h，每日補加等量去離子水，以保持種子發芽所需的濕潤環境。

1.3? ? 調查統計

連續記錄種子15 d發芽情況并記錄幼苗芽長與根長。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 不同處理對種子發芽率的影響

由圖1可知，處理C荊條發芽率最高，為100.00%，較CK處理提高了3.33個百分點;處理A、D、E、F荊條發芽率均為97.78%，較CK處理提高了1.11個百分點;處理B荊條發芽率為98.89%，較CK提高了2.22個百分點。分析發現，用離子液體處理過的荊條種子發芽率均高于CK，處理 A～C發芽率不斷升高，處理D～F發芽率降低并保持穩定。上述現象表明，離子液體可相對提高荊條種子發芽率，而毒性表現并不明顯。

2.2? ? 不同處理對幼苗芽長和根長的影響

由圖2可知，荊條種子經培養箱培養15 d后，各處理幼苗芽長均小于CK;除處理B外，各處理幼苗根長都大于CK。分析發現，離子液體對荊條根的生長有一定促進作用，而對芽的生長有一定抑制作用，離子液體的梯度變化并沒有對幼苗的芽長和根長生長產生有規律的影響。

3? ? 結論與討論

近年來，荊條良好的生態特性受到越來越多的關注且應用廣泛，但由于荊條種子具有較深度休眠特性，果包對種子發芽起著嚴重阻礙作用[7-9]，導致種子發芽時間長且發芽率低（約50%）。本文中對照組荊條種子發芽率高達96.67%，較野外荊條種子正常發芽率高1倍，其原因可能是采收的種子成熟度高，挑選了顆粒飽滿的種子并進行了浸泡處理。經離子液體處理的荊條種子發芽率較對照略高，并未表現出毒性。荊條幼苗的根長普遍長于對照組，而芽長普遍低于對照組，說明離子液體對荊條幼苗根的生長有一定促進作用，對芽的生長有一定抑制作用。試驗的不足之處為離子液體的濃度梯度設置較少，荊條的種皮較厚，離子液體對荊條種子發芽與生長的毒性影響表現不明顯，有待進一步研究。

4? ? 參考文獻

[1] 吳波，張玉梅，王華平.離子液體的安全性研究進展[J].化工進展，2008，6（27）：814-818.

[2] COULING D J，BERNOT R J，DOCHERTY K M，et al.Assessing the factors responsible for ionic liquids toxicity to aquatic organisms via qu-antitative structure-property relationship modeling[J].Green Chem，2006（8）：82-90.

[3] 李義強，宋桂龍，郭宇.水浸與赤霉素處理對荊條種子萌發影響研究[J].種子，2012，31（3）：10-12.

[4] 王曉蓓.優良護坡植物：荊條的種子萌發及護坡性能研究[D].北京：北京林業大學，2007：1-45.

[5] 張春霞.水土保持灌木：荊條的生物生態學特性初步研究[D].北京：北京林業大學，2007.

[6] 馮常喜，李鐵信，鄭觀玉.荊條[J].中國水土保持，1985（2）：43.

[7] 楊芬芬，孟洪，李春喜，等.離子液體對三種農作物發芽和生長的毒性研究[J].環境工程學報，2009（4）：751-754.

[8] 陳忠林，王洋，關偉，等.離子液體[C2min][Val]對小麥幼苗生長及生理特性的影響[J].農業環境科學學報，2011（8）：1508-1513.

[9] 楊藝曉，趙繼紅，張宏忠.離子液體對高等植物的毒性及其生物降解性研究綜述[J].鄭州輕工業學院學報（自然科學版），2013（6）：35-38.

基金項目? ?遼寧大學2018年大學生創新創業訓練計劃項目“離子液體對荊條生長發育的影響”。

作者簡介? ?毛偉偉（1979-），男，山東平度人，副研究員，從事生態修復、生態園林和森林生態等生態學方面的研究工作。

收稿日期? ?2019-02-01