硫酸銅溶液浸種對鹽脅迫下糯玉米種子萌發的影響

朱虹宇，于添一，張 欣，杜 錦，向春陽

（天津農學院 農學與資源環境學院，天津 300392）

銅元素是植物生長發育中不可缺少的微量元素，作為許多代謝酶的組分，其對植株的正常生長發育起著重要的作用。研究表明，鹽脅迫會降低糯玉米的生理代謝活動[1]，抑制玉米種子的萌發和幼苗生長[2]。不同濃度的銅溶液在一定程度上能有效提高干旱脅迫下玉米的發芽勢、發芽率和苗高等生長指標，增加玉米幼苗的干物質質量[3]。低濃度的銅溶液對玉米種子萌發有一定的促進作用[4]，但銅溶液過量會造成植物生長損傷，高濃度的銅離子不僅會降低植物種子的發芽率，而且顯著抑制幼苗和根系生長[5]。

由于銅溶液對鹽脅迫下糯玉米種子萌發方面的研究較少，因此采用不同濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子，在不同濃度NaCl溶液下，分析銅溶液對糯玉米種子萌發和幼苗生長的影響，為鹽漬化地區糯玉米種子萌發和生長提供依據。

1 材料和方法

1.1 供試材料

糯玉米品種：“津糯1+1”，由天津農學院農學與資源環境學院種子科學與工程系提供。

1.2 試驗方法

隨機數取籽粒飽滿和大小均勻一致的糯玉米種子3 200粒，在1.2%的次氯酸鈉溶液中浸泡10 min后，用蒸餾水沖洗3次，再把種子分成4組，每組800粒，分別用0.0（空白對照）、1.0、1.2、1.4 mmol·L-1的硫酸銅溶液浸泡 12 h。設置 0、40、80、120 mmol·L-14 種濃度的 NaCl溶液，將浸泡好的糯玉米種子分別均勻置于加入等量4種濃度NaCl溶液的紙床發芽盒中，每盒50粒，進行發芽試驗，第4天置換發芽床，重新加入等量4種濃度的NaCl溶液。試驗重復4次。

1.3 測定項目與方法

測定項目為種子的發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數、幼苗的地上部干質量和根干質量。

每天測定種子的發芽數，發芽標準采用胚根≥種子長、同時達到胚芽≥1/2種子長，發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數的計算方法參見《種子學》[6]。發芽的第7天取幼苗地上部和根，分別置于80 ℃烘干箱中烘干1 h后于60 ℃條件下烘干至恒質量，分別稱取幼苗的地上部干質量和根干質量。

1.4 數據處理

采用Excel 2016軟件分析數據并繪圖，用SPSS 25軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 硫酸銅溶液浸種對不同濃度NaCl溶液條件下糯玉米種子萌發的影響

由圖1可見，糯玉米種子的發芽勢隨著NaCl溶液濃度的升高而下降。在40 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽勢顯著高于空白對照的種子發芽勢；在 0、80、120 mmol·L-1濃度的 NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽勢和空白對照沒有差異；1.2 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽勢與空白對照相比，只在無鹽條件下沒有差異，但在40、80、120 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，均呈顯著下降趨勢；在所有濃度的NaCl溶液條件下，1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽勢均比空白對照顯著降低。

圖1 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子的發芽勢

糯玉米種子的發芽率隨著NaCl溶液濃度的升高也表現出下降的趨勢（圖2）。在0和40 mmol·L-1濃度 NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽率均顯著高于空白對照的發芽率；在0和40 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.2 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽率和空白對照均沒有差異，在80和120 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，種子的發芽率均顯著低于空白對照；1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽率在不同濃度NaCl溶液條件下，均比空白對照顯著降低。

圖2 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子的發芽率

2.2 硫酸銅溶液浸種對不同濃度NaCl溶液條件下糯玉米種子活力的影響

發芽指數是種子活力高低的參考指標之一。由圖3可見，在0和40 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽指數均顯著高于空白對照的發芽指數；1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽指數在80 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，與空白對照的發芽指數沒有差異，但在120 mmol·L-1濃度的NaCl溶液下，比空白對照的發芽指數顯著降低；在80和120mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.2 和1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的發芽指數均比空白對照的發芽指數顯著降低；在所有濃度的NaCl溶液條件下，1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發芽指數均比空白對照顯著降低。

圖3 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子的發芽指數

種子活力指數也是判定種子活力高低的重要參照指標之一。由圖4可見，在0和40 mmol·L-1濃度的 NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子活力指數均顯著高于空白對照的種子活力指數；在80和120 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子活力指數與空白對照的種子活力指數均無差異；在所有不同濃度的NaCl溶液條件下，1.2和1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子活力指數均比空白對照的種子活力指數下降顯著。

圖4 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子的活力指數

2.3 硫酸銅溶液浸種對不同濃度NaCl溶液條件下糯玉米幼苗干質量的影響

糯玉米幼苗的地上部干質量隨著NaCl溶液濃度的升高表現出先上升后下降的趨勢（圖5），表明高濃度鹽溶液會嚴重抑制糯玉米幼苗的生長。由圖5可見，在0 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的糯玉米幼苗的地上部干質量顯著高于空白對照；1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的幼苗地上部干質量在其他濃度的NaCl溶液條件下均與空白對照的幼苗地上部干質量沒有差異；在所有濃度的NaCl溶液條件下，1.2和1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的幼苗地上部干質量均比空白對照降低顯著。

圖5 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米幼苗的地上部干質量

由圖6可見，在所有濃度的NaCl溶液下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的糯玉米幼苗根干質量均與空白對照的幼苗根干質量沒有差異；在所有濃度的NaCl溶液條件下，1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的幼苗根干質量均比空白對照的幼苗根干質量降低顯著；用1.2 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的幼苗根干質量在0、40、80 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，與空白對照相比下降顯著，與120 mmol·L-1濃度NaCl溶液條件下的幼苗根干質量沒有差異。

圖6 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米幼苗的根干質量

3 結論與討論

本研究表明，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸泡糯玉米種子12 h后，由于提高了糯玉米種子的細胞膜透性，降低了細胞的滲透脅迫，所以顯著提高了糯玉米種子在低鹽脅迫下的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數。在較高濃度80 mmol·L-1的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種對糯玉米種子的萌發沒有促進作用，而且隨著NaCl溶液濃度的進一步增加，會顯著降低糯玉米種子的萌發能力和種子活力，這一結果與胡娜等[7]的研究結果一致。

本研究結果表明，不同濃度硫酸銅溶液浸種對糯玉米幼苗生長具有顯著影響。在0 mmol·L-1的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種顯著增加了糯玉米幼苗的地上部干質量，但幼苗的根干質量沒有差異。在80 mmol·L-1以上濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種的糯玉米幼苗干質量與空白對照比較，雖然沒有差異，但也沒有降低幼苗干質量，說明1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種能緩解鹽對糯玉米幼苗生長的影響。用1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種處理，在不同濃度的NaCl溶液條件下，均顯著降低了糯玉米幼苗的地上部干質量和根干質量。

綜合分析表明，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸泡糯玉米種子12 h，能顯著提高40 mmol·L-1濃度的NaCl溶液下糯玉米種子的發芽能力，促進糯玉米幼苗生長。