不同浓度1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐离子液体对荆条种子生长发育的影响

毛伟伟 王僮 王勃翰 郑安 隋子庚 韩雨

摘要    离子液体普遍具有一定毒性，本文主要研究1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐对荆条种子生长发育的影响。由低到高设置不同浓度1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐的离子液体，对荆条种子进行胁迫处理，观察不同浓度离子液体处理后的荆条种子的发芽率与幼苗初期生长情况。结果表明，离子液体对荆条幼苗根生长有促进作用，对芽生长有一定抑制作用。

关键词    离子液体;荆条;种子发芽率

中图分类号    S793.7        文献标识码    A        文章编号   1007-5739（2019）10-0109-01

离子液体是一类完全由离子组成的液体，具有熔点较低、不易挥发、性质稳定等特点，在许多化学和生物反应中被用于代替传统溶剂。由于离子液體作为工业溶剂大规模使用，不可避免地流失到环境中，会对环境和生物体造成潜在风险。1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐[BMIm][TfO]属于咪唑类离子液体，咪唑类离子液体虽然为绿色合成物质，但近年来已被验证对植物和动物有一定毒性影响，且其生物降解率很低，对环境和生物安全有一定威胁[1-2]。

荆条（Vitex negundo L.var.heterophylla）为马鞭草科牡荆属落叶灌木，是华北地区重要的水土保持树种，也是具有多种用途的山区绿化树种[3]，在我国辽宁、河北、山东、河南、山西、陕西、内蒙古等地均有分布[4]。荆条作为抗性与适应力强的植物，广泛应用于矿山废弃地等恶劣环境的生态修复工程中。本文探究了不同浓度1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐离子液体对荆条种子生长发育的影响，以期为有关生态风险评价与生态修复植物选择提供参考。

1    材料与方法

1.1    试验材料

荆条种子于2018年秋季采自沈阳市法库县包家屯乡三合成村北山的荆条灌丛。

1.2   试验方法

1.2.1    含水量测定。种子含水量是种子检验项目和种子质量指标之一[5-6]。种子内所含水包括游离水、束缚水和化合水3种。取3份样品测定后取平均值，为了避免测定误差，应尽量缩短检验样品暴露在空气中的时间。含水量计算公式为种子含水量（%）=（干燥前供检种子质量-干燥后供检种子质量）/干燥前供检种子质量×100。经测定，试验所用荆条种子平均含水量为3.89%，表明所采集的荆条种子合格。

1.2.2    种子预处理。初步打磨：选择饱满的种子，用240目砂纸轻轻打磨1 min，去除种子外面的宿萼。清洗和消毒：用自来水冲洗种子后，用2%过氧化氢溶液浸泡种子5 min，后用去离子水清洗数次，于阴凉处晾干待用。

1.2.3    种子胁迫处理。共设7个处理，分别为1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐离子液体50 mg/L（A）、100 mg/L（B）、200 mg/L（C）、300 mg/L（D）、500 mg/L（E）、1 000 mg/L（F）和空白对照（CK）。3次重复，每个重复30粒种子。将种子放入各个烧杯，用等量去离子水和不同浓度的离子液体分别浸泡种子12 h。12 h后将种子从烧杯中捞出，用去离子水反复冲洗以除去表面溶液，滤干后分别置于铺有2层滤纸的培养皿中。

1.2.4    种子培养。将培养皿置于光照培养箱中，设置28 ℃ 8 h、15 ℃ 16 h，每日补加等量去离子水，以保持种子发芽所需的湿润环境。

1.3    调查统计

连续记录种子15 d发芽情况并记录幼苗芽长与根长。

2    结果与分析

2.1    不同处理对种子发芽率的影响

由图1可知，处理C荆条发芽率最高，为100.00%，较CK处理提高了3.33个百分点;处理A、D、E、F荆条发芽率均为97.78%，较CK处理提高了1.11个百分点;处理B荆条发芽率为98.89%，较CK提高了2.22个百分点。分析发现，用离子液体处理过的荆条种子发芽率均高于CK，处理 A～C发芽率不断升高，处理D～F发芽率降低并保持稳定。上述现象表明，离子液体可相对提高荆条种子发芽率，而毒性表现并不明显。

2.2    不同处理对幼苗芽长和根长的影响

由图2可知，荆条种子经培养箱培养15 d后，各处理幼苗芽长均小于CK;除处理B外，各处理幼苗根长都大于CK。分析发现，离子液体对荆条根的生长有一定促进作用，而对芽的生长有一定抑制作用，离子液体的梯度变化并没有对幼苗的芽长和根长生长产生有规律的影响。

3    结论与讨论

近年来，荆条良好的生态特性受到越来越多的关注且应用广泛，但由于荆条种子具有较深度休眠特性，果包对种子发芽起着严重阻碍作用[7-9]，导致种子发芽时间长且发芽率低（约50%）。本文中对照组荆条种子发芽率高达96.67%，较野外荆条种子正常发芽率高1倍，其原因可能是采收的种子成熟度高，挑选了颗粒饱满的种子并进行了浸泡处理。经离子液体处理的荆条种子发芽率较对照略高，并未表现出毒性。荆条幼苗的根长普遍长于对照组，而芽长普遍低于对照组，说明离子液体对荆条幼苗根的生长有一定促进作用，对芽的生长有一定抑制作用。试验的不足之处为离子液体的浓度梯度设置较少，荆条的种皮较厚，离子液体对荆条种子发芽与生长的毒性影响表现不明显，有待进一步研究。

4    参考文献

[1] 吴波，张玉梅，王华平.离子液体的安全性研究进展[J].化工进展，2008，6（27）：814-818.

[2] COULING D J，BERNOT R J，DOCHERTY K M，et al.Assessing the factors responsible for ionic liquids toxicity to aquatic organisms via qu-antitative structure-property relationship modeling[J].Green Chem，2006（8）：82-90.

[3] 李义强，宋桂龙，郭宇.水浸与赤霉素处理对荆条种子萌发影响研究[J].种子，2012，31（3）：10-12.

[4] 王晓蓓.优良护坡植物：荆条的种子萌发及护坡性能研究[D].北京：北京林业大学，2007：1-45.

[5] 张春霞.水土保持灌木：荆条的生物生态学特性初步研究[D].北京：北京林业大学，2007.

[6] 冯常喜，李铁信，郑观玉.荆条[J].中国水土保持，1985（2）：43.

[7] 杨芬芬，孟洪，李春喜，等.离子液体对三种农作物发芽和生长的毒性研究[J].环境工程学报，2009（4）：751-754.

[8] 陈忠林，王洋，关伟，等.离子液体[C2min][Val]对小麦幼苗生长及生理特性的影响[J].农业环境科学学报，2011（8）：1508-1513.

[9] 杨艺晓，赵继红，张宏忠.离子液体对高等植物的毒性及其生物降解性研究综述[J].郑州轻工业学院学报（自然科学版），2013（6）：35-38.

基金项目   辽宁大学2018年大学生创新创业训练计划项目“离子液体对荆条生长发育的影响”。

作者简介   毛伟伟（1979-），男，山东平度人，副研究员，从事生态修复、生态园林和森林生态等生态学方面的研究工作。

收稿日期   2019-02-01