不同洗涤剂对玉米种子萌发和幼苗生长的影响

任丽丽+刘南南

摘 要：以玉米种子郑单958为材料，在温度为25℃的培养条件下，采用培养皿纸上发芽法研究不同浓度市场立白洗涤剂和自制洗涤剂对玉米种子萌发、幼苗生长和呼吸生理指标的影响。结果表明，在浓度为1～5 mL/L 的洗涤剂处理条件下，种子萌发出现延迟现象，自制洗涤剂处理的玉米种子最终发芽率基本不受影响，市场立白洗涤剂处理降低了玉米种子的最终发芽率；随着两种洗涤剂浓度的增加，玉米幼苗的株高明显降低，呼吸速率减慢。自制洗涤剂对玉米种子萌发、幼苗生长的影响均远远小于市场立白洗涤剂。

关键词：洗涤剂；玉米；种子萌发；呼吸速率

中图分类号：S728.5 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132001

洗涤剂价格低廉、产量高，去污力强，日常生活中被广泛应用，每年用量日益增多，2014年中国生产合成洗涤剂高达1200多万t，而洗涤后的废水被排放到自然环境中，通过渗透、螯合等作用进入土壤，造成土壤污染，影响植物的生长发育。罗立新等的研究也表明，表面活性剂具有亲水和亲脂两极性，可改变生物膜的结构及理化性质，增加细胞对物质的透性，从而降低幼苗生长活性[1]。黄士忠等研究表明，合成洗涤剂通过接触性伤害作用直接损害根的表面组织和细胞，并且通过活性剂中的多种活性离子，占领幼根表面，使得幼苗根系吸收营养受阻，从而导致幼苗的老化和早衰[2]。束良佐等的研究也表明，当表面活性剂CTAB 浓度在临界胶束浓度以上时，玉米幼苗光合速率及蒸腾速率急剧降低[3]。种子生活力是决定植物幼苗生长是否茁壮的关键因素之一。吴小兰的研究表明，洗涤剂浓度越高，绿豆种子萌发高度越低，根的生长方向改变，末端干枯、坏死[4]。王仲等将翠菊种子浸泡在不同浓度的白猫洗涤剂6h，发现被白猫洗涤剂浸染的种子萌发率、根长均受到抑制，这可能归根于它们的有丝分裂发生异常，染色体发生畸变[5]。李龙等研究发现，洗洁精对小麦根的生长抑制要大于芽，而且，洗洁精对小麦种子造成了遗传损伤，导致其有丝分裂指数降低和染色质断裂[6]。

种子萌发是一个耗能过程，需要呼吸作用提供大量的能量，洗涤剂对种子萌发中的呼吸作用是否有影响？至今未见这方面的报道。玉米是1种高光效淀粉类粮食作物，也是重要的饲料作物，在我国农业生产中占有较大的比重。因此，本研究以玉米为实验材料，通过采用不同类型和浓度的洗涤剂对种子进行处理，观察和比较种子萌发和呼吸作用等指标，这对揭示洗涤剂对种子萌发呼吸作用的影响，增强人们的环境保护意识，改进洗涤剂成分，具有重要的理论和实践意义。

1 材料和方法

1.1 实验材料

实验选取2种不同品牌的洗涤剂（分别为立白和实验室自制洗涤剂），2015年新郑单958玉米种，由山东滨州种子站提供。

自制洗涤剂：过期大豆油500 g，氢氧化钾 95.2 g，水 500 ml，70℃搅拌反应3h，保温24h即可[7]。

1.2 实验设计

市场立白洗涤剂与自制洗涤剂各5个浓度（1mL/L，2mL/L，3mL/L，4mL/L，5mL/L）。精选大小一致且饱满的玉米种子，用质量分数0.4% 高锰酸钾溶液消毒 6 min，再用蒸馏水反复冲洗，以蒸馏水为对照（CK），采用纸上发芽法，选用带盖培养皿（直径9 cm）内置2层滤纸，每皿10粒种子，分别加入相应浓度洗涤剂溶液浸泡12h，倒出滤液，每天定期向培养皿中添加1mL处理液，每个处理3次重复，全自动光照培养箱，保持 25（±2）℃ 恒温，第2天开始。萌发期间无光照，幼苗长出后每日光照12h，光强800μmol/m2·s。

1.3 测定项目与方法

种子培养24h后，每天定时观察，并连续6d观察和记录其发芽情况，直至蒸馏水对照中玉米种子的发芽率不再变化为止。

从培养的第4天开始，用直尺测定每棵幼苗的株高并计算其平均值。

种子培养24h后，采用EMG-4恒态气孔计和群体同化室相连，每天测定每皿种子的呼吸速率。

2 结果与分析

2.1 不同浓度洗涤剂对玉米种子发芽率的影响

不同浓度洗涤剂对玉米种子发芽率的影响如图1和图2所示。发芽率是反应种子发芽能力的重要指标。由图1可知，在1～5mL/L的自制洗涤剂处理下，与对照相比，玉米种子的最终发芽率均不受影响，6d后的发芽率均能达到100%。但是随着自制洗涤剂浓度的增加，种子的发芽时间有所延迟，浓度越大，延迟时间越长，对照第2天发芽率已经达到100%，而2mL/L的自制洗涤剂处理下第2天发芽率仅达到90%。用立白洗涤剂处理，随着浓度的增高，种子的发芽时间有所延迟，对照第2天发芽率已经达到100%，而2mL/L的立白洗涤剂处理下第2天发芽率仅达到70%，并且，最终发芽率有所降低，5mL/L的立白洗涤剂处理下，最终发芽率仅达到对照的87%。从种子萌发延迟比例和种子最终发芽率来看，自制洗涤剂对种子萌发的伤害弱于立白洗涤剂。

2.2 不同浓度洗涤剂对玉米幼苗株高的影响

不同濃度洗涤剂对玉米种子株高的影响如图3和图4所示。由图可知，洗涤剂对玉米幼苗生长的影响，因溶液浓度和处理时间的不同而异。用自制洗涤剂处理时，1mL/L的洗涤剂对玉米幼苗株高影响较小，培养9d后，株高为对照的91.4%。随着洗涤剂浓度的升高和处理时间的延长，洗涤剂对玉米幼苗株高的抑制程度增强，培养9天后，2mL/L、3mL/L的洗涤剂处理后的幼苗株高分别为对照的80.9%和75.7%，而4mL/L和5mL/L的洗涤剂处理对幼苗有了显著的影响，发芽后几乎不再生长，仅为对照株高的19.1%和18.4%。立白洗涤剂对玉米种子幼苗的影响更为严重，本实验中的最低浓度1mL/L处理后，种子发芽后就几乎不再生长，仅为对照株高的23.3%。

2.3 不同浓度洗涤剂对玉米种子和幼苗呼吸速率的影响endprint

不同浓度洗涤剂对玉米呼吸速率的影响如图5和图6所示。由图可知，随着培养天数的增加，对照组和处理组玉米种子的呼吸速率均呈先升高后降低的趋势，培养到第6 天时，对照组和自制洗涤剂处理的种子呼吸速率达到最大值，而立白洗涤剂处理的种子呼吸速率则在第5 天达到最大值。对照组的呼吸速率均高于其他处理组，洗涤剂处理第1天，种子还未萌发出芽时，其呼吸已经收到抑制，自制洗涤剂1mL/L和5mL/L处理1d，呼吸仅为对照的47.6%和35.3%，立白洗涤剂1mL/L和5mL/L处理1d，呼吸仅为对照的40%和28%。自制洗涤剂1mL/L和5mL/L处理下，最大呼吸速率为对照的75%和63.9%，而立白洗涤剂1mL/L和5mL/L处理下，最大呼吸速率为对照的75%和44.4%。

3 结论与讨论

本实验通过采用不同浓度的洗涤剂对玉米种子萌发、幼苗生长及呼吸速率影响的研究结果表明，洗涤剂对于玉米种子萌发和幼苗生长是有害的，浓度越大，玉米受到的危害越大，并且市场立白洗涤剂的危害更大。本研究中，与对照相比，在1～5mL/L的洗涤剂处理下，各组玉米种子的发芽时间均有所延迟。很多研究表明在延迟发芽期间所发生的变化可能是细胞结构的修复[8]，而拟南芥种子DNA连接酶VI的失活会导致种子萌发延迟[9]。发育中的种子，细胞膜比较完整，当种子成熟干燥时，完整的膜结构就会收到破坏而丧失完整性，种子吸水可以使膜得以修复，而意外伤害或者逆境，容易导致造成种子的膜破坏和遗传损伤[5，6，10，11]。我们猜测，洗涤剂处理通过破坏了玉米种子的细胞膜结构和遗传物质而导致玉米种子延迟萌发，这还需要进一步的研究。

呼吸强度是许多酶协同作用的结果，为萌发生长提供能量，反应了代谢机构的完整性和综合活性。因而比单个酶测定更能代表种子活力，因而种子活力或生活力的差异，通常可用呼吸强度测定来表示[12] 。干种子线粒体处于不完整的状态，此时呼吸强度也很低。种子吸胀，线粒体回复完整结构，其氧化磷酸化效率也增加，从而供给萌发和生长的能量。如果种子线粒体损伤大，线粒体修复所需时间就延长，萌发时的呼吸强度降低。随着培养天数的增加，对照组和处理组玉米种子和幼苗的呼吸速率均呈先升高后降低的趋势，对照组的呼吸速率均高于其他处理组，说明洗涤剂已经抑制了玉米种子通过呼吸制造能量的功能，从而影响了玉米种子和幼苗的代谢和生长。而立白洗涤剂处理的种子呼吸速率提前达到最大值，我们推测已经引起了玉米幼苗的早衰。

实验表明，自制洗涤剂对玉米种子萌发、幼苗生长的影响均小于立白洗涤剂。自制洗涤剂成分只有高级脂肪酸盐和甘油，而立白洗涤剂还含有更多的化学成分，究竟是哪种成分造成了对玉米生长更严重的伤害，还有待于进一步研究。

参考文献

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[3]束良佐，朱育晓.Al3 +和阳离子型表面活性剂复合污染对玉米幼苗的影响[J].农村生态环境，2001，17（2）：50-55.

[4]吴小兰.家用洗涤剂对种子萌发影响的研究[J].兰州石化职业技术学院学报，2001，1（1）：14-15.

[5]王仲，李修平，刘方明，等.洗涤剂处理对翠菊种子萌发与根尖的影响[J].北方园艺，2012（11）：67-69.

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[11]周奕含，孫扬，李晨曦，等.胚乳裂纹对玉米种子萌发过程中保护酶活性的影响[J].玉米科学，2014，22（2）：93-97.

[12]Woodstock L W.Physiological and biochemical tests for seed vigor [J].Seed Sci And Tech，1973（1）：127-157.

作者简介：任丽丽（1980-），女，理学硕士，讲师，研究方向为植物逆境生理。endprint