銅對波斯菊種子萌發及幼苗生長的影響

俞明惠 程玉 范志強

摘 要：以波斯菊為試驗材料，用不同濃度的Cu2+濃度溶液（0，10，20，50，100，200mg/L）對波斯菊種子進行處理，研究波斯菊種子萌發及幼苗生長情況。結果表明：隨Cu2+濃度的增大，波斯菊種子的發芽勢和相對發芽勢、發芽率和相對發芽勢、發芽指數和相對發芽指數均表現出先上升后下降的趨勢;波斯菊幼苗的根長表現出下降的趨勢，苗高表現出先上升后下降的趨勢，并且隨著Cu2+濃度的增加，對根系和苗高的抑制作用也在加強。

關鍵詞：銅;波斯菊;種子萌發;幼苗生長

中圖分類號 S642.2文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）21-0056-03

Abstracts：The seeds of Cosmos bipinnatus were treated with different concentrations of Cu2+ solution （0，10，20，50，100，200 mg/L） to study the seed germination and seedling growth of Cosmos bipinnatus. The results showed that the germination potential and relative germination potential，germination rate and relative germination potential，germination index and relative germination index of Cosmos bipinnatus seeds increased first and then decreased with the increase of Cu2+ concentration. With the increase of Cu2+ concentration，the root length of Cosmos bipinnatus seedlings showed a downward trend，and the seedling height first increased and then decreased. With the increase of Cu2+ concentration，the inhibition of root and seedling height was also strengthened.

Key words：Cu;Cosmos bipinnatus;Seed germination;Seedling growth

隨著工業發展及城市化進程的加快，城市土壤重金屬污染愈來愈嚴重。重金屬進入土壤后，通常不能被土壤微生物分解，具有明顯的生物富集作用，在土壤中累積到一定的量后，會對植物生長造成危害[1]。在眾多重金屬中，銅的污染比較嚴重，銅污染影響著作物的生長發育，降低產量和品質[2]。研究表明，過量的銅會破壞細胞膜的完整性，使得植物無法正常生長[3]。因此，研究重金屬尤其是銅影響下的植物生長反應，越來越受到人們重視。

波斯菊（Cosmos bipinnatus Cav.）又名秋英、大波斯菊，為菊科秋英屬一年生草本花卉，喜溫暖、涼爽的氣候，耐貧瘠土壤。自然花期6～10個月，花期長、花大色粉，觀賞價值高。目前，波斯菊已廣泛應用于城市園林綠化中，是城市綠化的重要的園林花卉品種之一。本試驗開展了對不同濃度的銅脅迫對波斯菊種子萌發與幼苗生長的影響研究，以期為城市污染環境中綠化品種的選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 實驗于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保護安徽省重點實驗室進行。供試驗用的波斯菊種子為矮桿波斯菊，通過網絡購買于江蘇省宿遷市沭陽縣沭陽斗研種業有限公司。

1.2 試驗方法 選取籽粒飽滿、大小均勻的波斯菊種子，用1.0%的硫酸銅溶液對種子表面進行噴灑5～10min[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8min，放在水中浸泡3h，用濾紙把種子表面的水吸干。取9cm的培養皿，先用水把培養皿內表面濕潤，然后在其底部鋪上2層濾紙，緊貼培養皿底部展開，排除氣泡，將處理過的波斯菊種子參照培養皿的大小，均勻地擺放在濾紙上。每個培養皿中放置30粒波斯菊種子，注意擺放均勻整齊，以便觀察篩選，種子數目不宜過多，以免影響種子后期長勢，也不宜過少，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Hogland營養液（pH5.5）2mL，使濾紙完全濕透，重復3次。銅處理的質量濃度設置為10、20、50、100、200mg/L。然后把種子放置于（25±1）℃智能光照培養箱內進行培養，依據濾紙濕度狀況，每隔1～2d補充適量相應質量濃度的重金屬溶液，使濾紙和波斯菊種子保持濕潤狀態，且濾紙周圍不出現任何水膜[6]。每隔24h，用肉眼觀察并記錄波斯菊種子的萌發情況，統計發芽數，第3天統計種子發芽勢，第7天統計種子發芽率，并計算發芽指數;第7天同時統計種子根和芽生長情況。

1.3 統計指標及計算公式 在觀測種子萌發情況時，統計指標主要包括發芽數、發芽率、發芽勢、發芽指數、相對發芽率、相對發芽勢、相對發芽指數;在觀測幼苗生長情況時，統計指標主要是根系形態，包括苗高、根長。種子萌發以及幼苗生長過程中的各項指標的計算公式如下[7-8]：

發芽勢=3d內籽粒萌發數/相應的籽粒總數×100;

相對發芽勢（%）=重金屬處理組發芽勢/對照組發芽勢×100;

發芽率（%）=萌發數/籽粒總數×100;

相對發芽率（%）=重金屬處理組萌發率/對照組萌發率×100;

發芽指數（%）=第n天的萌發數/相應的萌發天數×100;

相對發芽指（%）數=重金屬處理組發芽指數/對照組發芽指數×100。

1.4 數據的統計分析 運用Excel 2010進行數據處理，運用SPSS 17.0統計軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 銅脅迫對波斯菊種子發芽勢及相對發芽勢的影響 從表1可以看出，在0～100mg/L濃度范圍內，隨著Cu2+的增加，波斯菊種子的發芽勢和相對發芽勢逐漸增加，Cu2+濃度為10mg/L時，波斯菊種子的發芽勢和相對發芽勢分別為78%、152%。而Cu2+濃度在10～50mg/L時，波斯菊種子的發芽勢和相對發芽勢變化不大。當Cu2+濃度超過50mg/L時，發芽勢和相對發芽勢開始下降。當Cu2+濃度為200mg/L時，發芽勢和相對發芽勢分別為48%、93.8%。統計分析表明，不同濃度銅處理下波斯菊種子的發芽勢和相對發芽勢之間的差異呈顯著水平（P<0.05）。

2.2 銅脅迫對波斯菊種子發芽率和相對發芽率的影響 由表2可知，當Cu2+濃度在0～50mg/L時，對波斯菊種子的發芽率和相對發芽率有促進作用。當Cu2+濃度為50mg/L時，波斯菊種子的發芽率和相對發芽率分別為90%、114%。當Cu2+濃度繼續升高時，波斯菊種子的發芽率和相對發芽率均有所下降。當Cu2+濃度為200mg/L時，波斯菊種子發芽率和相對發芽率分別為59%、76%。統計分析表明，不同濃度銅處理下波斯菊種子的發芽率和相對發芽率之間的差異呈顯著水平（P<0.05）。

2.3 銅脅迫對波斯菊種子發芽指數和相對發芽指數的影響 在各種測定種子發芽的指標中，發芽率表示重金屬離子對植物生長發育的阻礙程度。發芽指數可以綜合性地表現重金屬離子阻礙種子萌發的程度，比發芽率更能靈敏地表現種子活力。從表3可以看出，當Cu2+濃度增大時，種子發芽指數和相對發芽指數呈現先上升再下降的變化趨勢;當Cu2+濃度為20mg/L時，發芽指數和相對發芽指數明顯增高，并達到峰值，分別為36.8%、164%。這說明低濃度（<20mg/L）銅處理對波斯菊種子的發芽指數和相對發芽指數有明顯的促進作用，當Cu2+濃度在50mg/L以上時，發芽指數和相對發芽指數逐漸下降。當Cu2+濃度為200mg/L時，波斯菊種子的發芽指數和相對發芽指數分別為24.1%、107.4%，與對照相近。

2.4 銅脅迫對波斯菊幼苗根長、苗高的影響 從表4可以看出，隨著Cu2+濃度的提高，波斯菊幼苗的根部長度總體表現出下降的趨勢。當Cu2+濃度為100mg/L時，根長為0.3mm，為對照下苗高的6%。當Cu2+濃度為200mg/L時，根的伸長生長被完全抑制，只有幼苗而沒有幼根。隨Cu2+濃度的升高，苗高的變化表現出先上升后下降的趨勢。當Cu2+濃度為10mg/L時，苗高達到最大值5.6mm。此后，隨Cu2+濃度上升，苗高呈現下降的變化，當Cu2+濃度為200mg/L時，苗高為2.0mm，是對照處理下苗高的56%。統計分析表明不同銅處理下根長和苗高之間差異呈顯著水平（P<0.05）。

3 討論

銅不僅是植物生長必需的微量元素，也是土壤污染的主要重金屬之一，不同濃度的銅對植物生長發育有著重要影響。種子是植物生長的起點，在重金屬污染情況下，植物種子能否萌發及幼苗的生長情況是植物能否進行有性繁殖的先決條件[8]。發芽率、發芽勢是評價種子萌發的常用指標。

本實驗結果表明，銅處理對波斯菊種子的萌發有著顯著的影響。隨著銅濃度的增加，波斯菊種子發芽勢、發芽率和發芽指數均表現出先上升后下降的變化趨勢，這與豆科植物對銅處理的試驗結果一致[9]。研究認為，對重金屬對種子萌發的影響一般表現為低濃度促進和高濃度抑制[10]。在本研究中，Cu2+對植物影響的濃度不一致，Cu2+濃度在低于50mg/L時，對種子發芽勢、發芽率和發芽指數均表現為促進作用。在Cu2+對植物生長的影響方面，表現出對根系生長的影響大于對苗高的影響。在本實驗中，根長隨Cu2+濃度升高而下降，而苗高隨Cu2+濃度升高表現為先上升后下降，說明Cu2+對根長的影響更大。當Cu2+濃度大于200mg/L時，根系完全受到抑制無法生長，而苗高仍有一定的生長量。

4 結論

隨著Cu2+濃度的增大，波斯菊種子的發芽勢和相對發芽勢、發芽率和相對發芽勢、發芽指數和相對發芽指數均表現出先上升后下降的趨勢。在Cu2+濃度低于50mg/L下，各項指標隨Cu2+濃度的增加而增加，在Cu2+濃度高于50mg/L時，各項指標隨Cu2+濃度的增加而降低。隨著Cu2+濃度的增大，波斯菊幼苗根長表現出下降的趨勢，苗高表現出先上升后下降的趨勢。在Cu2+濃度為10mg/L時，苗高達到峰值，之后下降。隨著Cu2+濃度的增加，對根系和苗高的抑制作用也在加強。

參考文獻

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（責編：張宏民）