锰胁迫对高粱种子萌发及幼苗生长的影响

吴 磊，滕昌何，张丽辉，赵骥民

（长春师范大学生命科学学院，吉林 长春 130032）

锰在植物的生长发育过程中起着重要作用，在对植物的光合作用释放氧气、维持细胞器的正常结构及活化酶的自然活性等方面具有不可替代的作用[1]。但是，锰元素过量也会对植物乃至人体造成毒害作用[2]。目前，我国受重金属污染的耕地面积约为2000万hm2，重金属在土壤中积累给各种农作物生长带来严重的危害，进而威胁人类健康[3]。

高粱（Sorghumvulgare）为禾本科高粱属一年生草本，是被大众誉为“铁杆庄稼”的高产作物，在全球广泛分布，在中国栽培面积较广。高粱性喜温暖，抗旱、耐涝[4]。目前，关于重金属污染的研究越来越受到重视[5～7]，但对锰污染土壤中农作物安全方面的报道较少[8]。

本文以高粱为试验材料，研究了在锰胁迫下高粱种子的萌发和幼苗生长的特性，以期为重金属污染防控提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料

高粱种子吉杂83，市售。

1.1.2 主要仪器与试剂

GZP-750s型程控光照培养箱 (上海精宏实验设备有限公司)；JJ323BC型电子天平(常熟市双杰测试仪器厂)；氯化锰（分析纯）。

1.2 方法

1.2.1 材料培养

采用纸上培养法进行种子萌发试验。选取颗粒饱满、大小均匀的种子，将种子每50粒一组，分别放入铺2层滤纸和20mL培养液的培养皿中，培养液分别为含有 20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L 浓度的锰溶液，以去离子水为空白对照，设3次重复。将培养皿置于光照培养箱中培养，温度25℃/15℃，光照14h/10h。培养期间每天定时喷洒相应培养液，以保持纸床湿润。每天定时记录发芽情况，将胚根长度为1mm确定为萌发。

1.2.2 数据测定

试验结束后用精度为1mm的直尺对高粱根长、芽长进行测量，每皿测量10株，计算种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数。

2 结果与分析

2.1 锰胁迫对高粱种子萌发率的影响

从表1中可知，随着锰溶液浓度的增加，高粱种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈现先升高后降低的趋势。40mg/L锰胁迫下，种子发芽率、发芽势、发芽指数均达到了最大值，与对照相比，分别增加了2.9%、3.18%、7.12%。在锰溶液浓度为80mg/L时，种子的发芽率、发芽势、发芽指数均为最小值，与对照相比，分别降低了10.14%、13.11%、9.16%。

表1 锰胁迫对高粱种子萌发率的影响

2.2 锰胁迫对高粱幼苗根长和芽长的影响

从图1可以看出，随着锰溶液浓度的增加，高粱幼苗根长和芽长指数均呈现先上升后下降的趋势。当锰溶液浓度为60mg/L时，高粱幼苗的根长和芽长均达到最大值，表明锰浓度在低浓度时对高粱幼苗生长有促进作用，在高浓度时对高粱幼苗生长有抑制作用。

2.3 锰胁迫对高粱幼苗根重和芽重的影响

从图2可以看出，随着锰溶液浓度的增加，高粱幼苗的根重呈现先增加后降低的趋势。锰溶液浓度为60mg/L时，其根重达到最大值；当锰浓度为80mg/L时，高粱幼苗的根重减小，但高于对照组。锰溶液浓度为60mg/L时，高粱幼苗的芽重达到最大值；当锰浓度为80mg/L时，高粱幼苗的芽重减小，且低于对照组。表明锰溶液浓度为60mg/L处理对高粱幼苗根重、芽重具有明显促进作用。高浓度的锰胁迫对高粱幼苗的根重影响较小，但抑制芽的生长。

图1 锰胁迫对高粱幼苗根长和芽长的影响

图2 锰胁迫对高粱幼苗根重和芽重的影响

3 结论

本试验结果表明，高粱种子的发芽率、发芽势、发芽指数随着锰溶液浓度的增加呈现先升高后降低的趋势，说明重金属锰对植物种子萌发及幼苗生长的影响存在低促高抑的效应。随着锰胁迫浓度的增加，高粱幼苗的根长、芽长、根重、芽重呈现低促高抑的效应。高浓度的锰胁迫对高粱幼苗的根重影响较小，但抑制芽的生长。