复硝酚钠浸种对重金属胁迫决明子萌发及幼苗生长的影响

朱 芹

(嘉应学院 设备与实验室管理处，广东 梅州 514015)

复硝酚钠作为进入美国绿色食品工程的唯一人工合成植物生长调节剂，被联合国粮农组织(FAO)指定为绿色食品工程推荐的植物生长调节剂，2002年被法国科技质量监督评价委员会列为向欧盟推荐的绿色农药.复硝酚钠可作为细胞赋活剂、肥料增效剂、生长平衡剂、抗病诱导剂、基因活化剂、除草安全剂、饲料添加剂等使用，已广泛应用于肥料、农药、饲料等领域［1～2］.目前，复硝酚钠已在番茄、大豆、茶树、玉米、棉花等多种植物上使用［3～5］.决明子是豆科植物决明(Cassia obtusifolia L.)或小决明(Cassia tora L.)的干燥成熟种子，是国家卫生部公布的69 种药食同源的物质之一［6］，具有很高的药用和食用价值.目前，有关决明子药理作用和化学成分的研究较多［7～8］，有关其栽培技术［9］、种子萌发生理［10～11］、外源激素浸种［12～13］、逆境胁迫生理［14］等方面的研究也有报道，而关于复效酚钠预处理决明子种子的研究还未见报道.为此，笔者用不同浓度的复硝酚钠浸种，从决明子种子萌发及幼苗生长情况，筛选出最佳浸种浓度.同时，通过对重金属Pb、Cu 和Zn 胁迫下决明子萌发及幼苗生长的研究，探索最佳浸种浓度的复硝酚钠对缓解决明子重金属胁迫的影响.

1 材料与方法

1.1 材料

决明子(决明的干燥成熟种子)购自梅州中药房.

1.2 方法

1.2.1 配制溶液

用1.8%复硝酚钠水剂配置浓度为1、2、4、5、6、8、10、15、20 mg/L 的复硝酚钠溶液，以去离子水作对照，备用.

用分析纯Pb(No3)2、CuSo4·5H2O 和ZnSo4·7H2O 分别配制出Pb、Cu 和Zn 浓度为20、50、100、200、500 mg/L 的重金属溶液，去离子水作对照，备用.

1.2.2 复硝酚钠浸种处理

试验于2012年4月份进行.挑选健康饱满、色泽均一的决明子种子，用0.5%的次氯酸钠溶液浸泡10分钟，先用自来水冲洗数次，再用去离子水冲洗3 次，浸泡在上述不同浓度的复硝酚钠溶液中.种子浸种24 h 后用去去离子水反复冲洗干净，备用.

1.2.3 发芽试验

发芽试验分三部分进行.第一部分:将上述不同浓度复硝酚钠溶液浸种后的决明子平铺在放有滤纸的培养皿中，用去离子水保持滤纸湿润;第二部分:将去离子水浸种24 h 后的决明子平铺在放有滤纸的培养皿中，用上述配制的不同重金属溶液湿润种子;第三部分:将2 mg/L 复硝酚钠溶液浸种后的决明子平铺在放有滤纸的培养皿中，用上述配制的不同重金属溶液湿润种子，以去离子水浸种的决明子(第二部分)作对照.将上述发芽试验的培养皿放在光照培养箱中培养，设置温度25 ℃，强度2500 lx，光照16 h，定时补充对应浓度溶液.每个处理取50 粒种子作发芽试验，每组设3 次重复.发芽期内每天观察并记录数据，发芽标准以胚轴突破种皮为准，观察至连续3 天无萌发种子为止，计算发芽率.

1.2.4 指标计算与测定

时，测定各处理30 株(每10 株为一个样本)决明子的株高和全株干重.

株高:采用厘米刻度尺测量每一处理每株决明子的高度，求平均值.

全株干重:105 ℃烘干至恒重，用分析天平称量每株决明子的干重，求平均值.

1.2.5 数据处理

用SPSS13.0 软件处理数据.

2 结果与分析

2.1 不同浓度复硝酚钠浸种对决明子种子发芽率及幼苗生长的影响

复硝酚钠浸种对决明子发芽率的影响表现为:低浓度复硝酚钠促进决明子种子发芽，而浓度高于5 mg/L后则呈抑制作用，但随着复硝酚钠浓度的继续提高，决明子发芽率的下降并无显著差异(图1A).其中，以浓度为2 mg/L 的复硝酚钠浸种24h 效果最好，发芽率(58.7%)比对照(47.3%)提高了24.1%，差异显著.可见，低浓度的复硝酚钠(≤5 mg/L)可应用于决明子浸种，尤以浓度为2 mg/L 效果好.

复硝酚钠影响决明子株高、干重的规律相似，均随着复硝酚钠浓度升高表现为先升后降趋势(图1B).与对照相比，复硝酚钠浓度小于5 mg/L 的各个处理，均能增加决明子的株高和干重.复硝酚钠浓度大于或等于5 mg/L 后，则会降低苗高和干重，且复硝酚钠浓度越高，决明子苗高和干重降低越多.总体来看，低于5 mg/L 的复硝酚钠浸种可以用于培育决明子壮苗，且以复硝酚钠浓度为2 mg/L 效果最好，此时决明子苗高最高(8.3 cm)，干重最大(11.7 mg)，分别比对照(苗高6.1 cm，干重9.1 mg)提高了34.4%和28.6%，均差异显著.

图1 复硝酚钠对决明子种子发芽率和幼苗生长的影响

2.2 不同重金属处理对决明子发芽率及幼苗生长的影响

锌是植物生长发育不可缺少的微量元素，低浓度下对植物无害甚至是促进作用，但过量的锌会伤害植物根系，对植株的生长、发育等产生不良影响［15～16］.铅不是植物生长发育的必需元素，在低浓度下就显示出植物的毒害作用，抑制植物的光合作用，导致植物地上部分生物量下降，严重时植物枯萎，甚至死亡［17～19］.铜是植物生长发育所必需的微量元素，即使在轻微过量时，也将在组织水平上对植物产生毒害效应，导致一系列的生物化学和代谢过程的紊乱，致使植物的生长发育受到抑制乃至死亡［20～21］.

Pb、Cu 和Zn 均对决明子发芽率、株高和干重有一定抑制作用，且随着重金属浓度的升高，抑制作用增强，决明子的发芽率、幼苗株高和干重逐渐降低(图2).总体来看，Pb 对决明子发芽率的影响最弱，小于Cu 和Zn，说明决明子发芽率对重金属Pb 的耐受性最强(图2A).Zn 对决明子株高的抑制作用最弱，Pb和Cu 对株高的抑制作用，以重金属浓度100 mg/L 为界，浓度小于100 mg/L 时Cu 对决明子株高的抑制作用强于Pb，浓度大于100 mg/L 后，Pb 对决明子株高的抑制作用强于Cu(图2B).Pb 对决明子干重的抑制作用最强，其次为Cu 和Zn(图2C).

图2 不同重金属对决明子发芽率、株高和干重的影响

2.3 复硝酚钠浸种对重金属胁迫下决明子发芽率及幼苗生长的影响

图3～图5 显示，2 mg/L 复硝酚钠浸种能够有效缓解重金属Pb、Cu 和Zn 对决明子萌发及幼苗生长的不利影响，但随着重金属浓度的提高，反而加重重金属对决明子萌发及幼苗生长的抑制作用.

表明，用复硝酚钠浸种能在一定程度上缓解重金属对决明子的毒害，提高决明子发芽率，但对不同重金属、不同浓度的影响效果不同.当Pb 为20mg/L 时，复硝酚钠浸种比不浸种的发芽率有所提高，证明此时复硝酚钠有缓解重金属胁迫决明子发芽的作用，当Pb 浓度大于20 mg/L 后，用复硝酚钠浸种则会加剧决明子幼苗重金属胁迫，发芽率进一步降低;复硝酚钠浸种缓解Cu 和Zn 胁迫决明子发芽率的浓度为:Cu 浓度在100 mg/L 以内，Zn 浓度在200 mg/L 以内.Pb、Cu 和Zn 大于各自临界浓度后，用复硝酚钠浸种反而进一步降低决明子发芽率.随着重金属浓度增高，决明子发芽率Pb 中＞Cu中＞Zn 中，用复硝酚钠浸种后，Zn 中＞Cu 中＞Pb中.可见，复硝酚钠缓解Zn 胁迫效果好于Cu，缓解Pb 胁迫的能力最差.

用复硝酚钠浸种能缓解低浓度重金属对幼苗株高的胁迫，如Pb≤50 mg/L，Cu≤200 mg/L，Zn≤200 mg/L(图4).重金属浓度大于各自临界浓度后，用复硝酚钠浸种反而会加剧降低株高.总体来看，复硝酚钠缓解Cu 胁迫效果好于Pb，缓解Zn 胁迫的能力最差.

用复硝酚钠浸种能缓解一定浓度重金属溶液中生长的幼苗干重，如Pb≤100 mg/L，Cu≤50 mg/L，Zn≤50 mg/L(图5).重金属浓度大于各自临界浓度后，用复硝酚钠浸种反而会加剧重金属胁迫，降低决明子干重.复硝酚钠缓解效果Cu 和Zn 胁迫效果接近，缓解Pb 胁迫效果最弱.

图3 复硝酚钠浸种对不同重金属胁迫下决明子发芽率的影响

图4 复硝酚钠浸种对不同重金属胁迫下决明子株高的影响

图5 复硝酚钠浸种对不同重金属胁迫下决明子干重的影响

3 讨论与结论

决明子属硬实性种子，种子的处理方法对发芽率有很大影响，传统方法常采用机械损伤或化学药剂处理损伤或软化种皮的方法来提高发芽率.有研究报道，用浓硫酸处理结合低温层积［22］、温水浸泡［23］、GA3 和PEG 浸种［24］等方法均可消弱种皮的阻遏，提高发芽率.笔者试验发现，用复硝酚钠浸种可以提高决明子发芽率、苗高和干重.总体来讲，所用的决明子发芽率均不高，总发芽率不超过60 %，这主要与试验所选种子有密切关系，有必要对不同试验材料作进一步研究.

本试验得出以下结论:

(1)复硝酚钠浸种对决明子萌发及幼苗生长存在“低促高抑”效应，低浓度复硝酚钠可促进决明子发芽，增加决明子幼苗株高和干重，高浓度则会抑制决明子发芽率，降低决明子株高和干重.尤以浓度为2 mg/L 复硝酚钠应用于决明子浸种效果最好.

(2)随Pb、Cu 和Zn 浓度升高，决明子发芽率、幼苗株高和干重逐渐降低.Pb 对决明干重的抑制作用最强，其次为Cu 和Zn;Pb 对决明子发芽率的抑制作用最弱，其次为Cu 和Zn;Zn 对决明子株高的抑制作用最弱，Pb 和Cu 对苗高的抑制作用，以重金属浓度100mg/L 为界，浓度低时抑制作用Cu 强于Pb，浓度高时，抑制作用Pb 强于Cu.

(3)复硝酚钠可缓解低浓度Pb、Cu 和Zn 对决明子发芽、苗高和干重的毒害，但会加剧高浓度重金属对决明子的毒害.发芽率临界值:Pb:20 mg/L、Cu:100 mg/L、Zn:200 mg/L;苗高临界值:Pb:50mg/L、Cu:200 mg/L、Zn:200 mg/L;干重临界值:Pb:100 mg/L、Cu:50 mg/L、Zn:50 mg/L.

(4)复硝酚钠缓解Zn 和Cu 胁迫下决明子发芽率、株高和干重的效果均好于Pb.

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