不同濃度銅處理對西瓜萌發的影響

過凱倫 胡春

隨著國內經濟的迅猛發展，礦產開發以及冶金等產業也逐漸發展起來，大量的重金屬Cu、Pb、Zn、As等進入環境，造成嚴重環境污染。重金屬進入生態環境循環中，大量積累于水體、土壤中。植物由根、莖、葉通過對水分以及營養物質吸收的方式，吸收入重金屬物質，使之在體內大量積累。環境中的金屬很難降解，并通過食物鏈富集放大。隨著食物鏈進入人體內蓄積，最終威脅人類健康。

銅是人體必需的元素，廣泛分布在人體的臟器組織 ，人體銅過量，肝內含銅時會增加數倍，超過忍受限度時，紅細胞不能攝取全部銅，銅突然釋放到血清內，結果發生溶血，銅引起溶血有多種原因。Cu2+與血紅蛋白、紅細胞以及其他細胞膜的SH基有親合力，結果增加了紅細胞的通透性而發生溶血，此外，銅抑制谷胱甘肽還原酶，并使細胞內還原型谷胱甘肽減少，銅使血紅蛋白變性，發生溶血性貧血。銅過量還表現為引起Wilson氏癥，其主要癥狀是膽汁排泄銅的功能紊亂，造成組織中銅貯留，首先蓄積于肝臟內，引起肝臟損害，出現慢性、活動性肝炎癥狀。當銅沉積于腦部引起神經組織病變時，則出現小腦運動失常和帕金氏綜合癥。銅沉積在近側腎小管，引起氨基酸尿、糖尿、蛋白尿和尿酸尿。

為研究重金屬銅對人體的潛在危害，研究了不同濃度銅離子對西瓜萌發以及出芽的部分生理狀況的影響。

2? 材料與方法

2.1? 實驗材料

供試材料為西瓜，種子為的品種為京欣2號。

2.2? 種子萌發實驗

挑選飽滿、無蟲害的西瓜種子。準備15個大小相等，且充分滅菌的培養皿，在培養皿底部墊2層濾紙。用五水硫酸銅配成銅離子為50mg/L，80mg/L，150mg/L，300mg/L4個不同梯度的溶液待用。將培養皿分為5組，每組3個，每一組分別用同一種濃度的銅離子溶液均勻潤濕，其中一組為對照組，用純凈水潤濕。在每個潤濕的培養皿中均勻的放入30顆西瓜種子放入培養箱觀察。在觀察期間保持培養皿的濕潤度，以確保西瓜種子生長環境的適宜。在處理后3、5、7天觀察記錄種子的發芽率與胚芽的長度。

發芽率（%）=供試種子的發芽數/供試種子數×100%? （1）

發芽勢（%）=7d內供試種子的發芽數/供試種子數×100% （2）

發芽指數（GI）=∑Gt/Dt，式中Gt為在t日的發芽數，Dt為發芽天數? ? ?（3）

發芽抑制率=（對照組發芽率-處理組發芽率）/對照組發芽率×100%? ? ? （4）

芽伸長抑制率=（對照組芽長-處理組芽長）/對照組芽長×100%? ? ? ?（5）

根伸長抑制率=（對照組根長-處理組根長）/對照組根長×100%? ? ? （6）

2.3? 盆栽實驗

挑選每組培養7天后長勢良好的西瓜種子，種入土壤中，在相同的環境下培養觀察。每6d測定苗的根長、株高、總重量以及吸光度。

3? 結果與分析

3.1? 銅離子對西瓜萌發的影響

實驗組的發芽率與發芽勢均高于對照組。發芽指數是指種子活力高低的重要指標，它可較客觀的反應種子發芽速度和整齊度。西瓜在銅離子的脅迫下變化趨勢與發芽指數與發芽率、發芽勢相似，在銅離子低濃度處理下有所下降，濃度升高后有所升高。比對照組增加了8.34%。表明銅離子對西瓜的萌發可能有促進作用。

3.2? 銅離子對西瓜芽和胚根的抑制率的影響

低濃度的銅離子對西瓜的胚根的生長有一定促進作用，而對于芽的生長有較輕的抑制作用。隨著銅離子處理濃度增加對芽與根的生長都呈一直作用，并且濃度越高抑制作用越明顯。在銅離子濃度達到300mg/L時對胚根是100%抑制，對芽的抑制率也達到87.83%，可說明銅離子對于西瓜種子的生長有明顯的一直作用，但對西瓜種子的萌發有一定促進作用。

3.3? 銅離子對西瓜幼苗個生物量的影響

低濃度的銅離子對西瓜幼苗的根生長有少許促進作用，但隨著濃度升高則是抑制。對地上部分的生長均是抑制作用，隨著濃度增加抑制程度也增加。因此幼苗的總重量受銅離子的影響隨著濃度升高重量也逐漸減少。在銅離子達到一定濃度后種植的幼苗均死亡。說明總體來說銅離子對西瓜幼苗有抑制作用。

3.4? 銅離子對西瓜葉綠素含量的影響

在整個實驗濃度梯度內，葉綠素含量隨著銅離子濃度的增加而下降，呈劑量-效應關系。

4? 討論

4.1? 在銅離子的影響下，西瓜的萌發率沒有受到抑制，反而有促進作用。低濃度處理下有所下降，濃度升高后有所升高。據實驗觀察西瓜種子的培養皿中有輕微的青霉污染，而隨著銅離子濃度的升高青霉的感染程度降低，所以可以推測銅離子對西瓜萌發有促進作用源于對周圍環境的殺菌作用。

4.2? 銅離子對胚芽的生長有抑制作用，且濃度升高抑制率增加。而低濃度的銅離子對胚根的生長有輕微促進作用，但隨著濃度升高也成了抑制作用。隨著銅離子濃度的增加對胚根生長的抑制作用大于對胚芽生長的抑制作用。這是由于種子吸漲萌動時，胚根吸水速度最快，最先突破種皮，這使銅離子在胚根的積累量上以及脅迫時間上大于芽從而胚根對重金屬的反應更直接和敏感。

4.3? 實驗中葉綠素的含量隨重金屬的濃度增加而降低，這可能是重金屬被植物吸收后，細胞內的重金屬離子作用于葉綠素合成相關的幾種酶肽鏈富含-SH的部分結合，抑制酶的活性阻止的葉綠素的合成。

5? 綜上所述

5.1? 受銅離子的影響，西瓜的發芽率有所增加，且促進作用在低濃度處理下有所下降，濃度升高后有所升高。但對于胚芽與胚根的影響均為抑制作用，且隨著濃度的增高抑制加重。

5.2? 在土培幼苗階段，低濃度的銅離子對西瓜幼苗的根生長有少許促進作用，但隨著濃度升高則是抑制。對地上部分的生長均是抑制作用，隨著濃度增加抑制程度也增加。

5.3? 西瓜幼苗的葉綠素a、葉綠素b含量隨著銅離子處理濃度的增大而降低。銅離子對葉綠素的合成有抑制作用。

（作者單位：625400 四川省雅安市石棉縣農業局）