鋅脅迫對(duì)藍(lán)花鼠尾草種子萌發(fā)的影響

王立鳳 龐珊珊

摘要：以藍(lán)花鼠尾草種子為試驗(yàn)材料，研究濃度為0、20、40、60、80、100、120、140、160 mg/L的硫酸鋅溶液處理對(duì)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)以及幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，在鋅溶液濃度為20～60 mg/L條件下，藍(lán)花鼠尾草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)升高;種子活力指數(shù)在鋅溶液濃度為20 mg/L時(shí)達(dá)到最大。在80 mg/L鋅溶液濃度處理下平均苗高最高，而在140～160 mg/L鋅溶液處理下種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、根長(zhǎng)與苗高均明顯受到抑制，甚至發(fā)生死亡現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：鋅脅迫;藍(lán)花鼠尾草種子;種子萌發(fā)

中圖分類號(hào)：Q945.78? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1001-1463（2021）08-0025-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.08.007

Abstract：The effects of zinc sulfate solution at concentrations of 0， 20， 40， 60， 80， 100， 120， 140， and 160 mg/L on seed germination rate， germination potential， germination index， vigor index， and seedling growth were studied with Salvia farinacea seeds as experimental materials. The results showed that the seed germination rate， germination potential and germination index of S. farinacea increased under the cultivation of 20～60 mg/L zinc solution. Seed vigor index reached maximum at 20 mg/L. Under the treatment of 80 mg/L zinc solution concentration， the average seedling height was the highest. The seed germination rate， germination potential， germination index， root length and seedling height were significantly inhibited under 140～160 mg/L zinc solution， and even some seeds died.

Key words：Zinc stress;Salvia farinacea seeds;Seed germination

鋅是土壤中常見的重金屬之一，也是生物體生長(zhǎng)中所必需的元素。土壤中的鋅是植物體吸收鋅的主要來(lái)源，適量濃度的鋅對(duì)植物生長(zhǎng)與發(fā)育有著促進(jìn)作用，可以增強(qiáng)植物抗逆性、增加果實(shí)產(chǎn)量，還可以提高植物適應(yīng)不良環(huán)境的特性[1 ]。鋅含量過(guò)高不僅會(huì)嚴(yán)重污染土壤環(huán)境，減緩?fù)寥烙袡C(jī)質(zhì)的分解，導(dǎo)致土壤微生物活性降低，引起植物代謝失衡[2 ]，還會(huì)使植物的光合速率受到影響，引起植物根系與葉片發(fā)育緩慢，植物幼嫩部分或者頂端發(fā)生失綠現(xiàn)象，葉片變黃或呈灰綠色，甚至?xí)淖兗?xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞失活，引起植物更多生長(zhǎng)發(fā)育上的障礙[3 ]。

藍(lán)花鼠尾草（Salvia farinacea）是一、二年生或多年生草本植物，花呈紫、青色，有時(shí)白色，具有強(qiáng)烈芳香。耐旱、適應(yīng)性強(qiáng)、喜溫暖環(huán)境、對(duì)土壤要求不高，花色艷麗、花朵繁茂且花期長(zhǎng)，高矮適宜，觀賞價(jià)值高，易于栽培，廣泛應(yīng)用于園林綠化中，有“神奇的花園拯救者”的美稱[4 ]。學(xué)者對(duì)鼠尾草屬植物的研究主要集中在化學(xué)成分、藥理作用、溫度和鹽脅迫等方面，尚未見到鋅脅迫對(duì)藍(lán)花鼠尾草生長(zhǎng)的相關(guān)報(bào)道。我們探討了不同濃度鋅溶液處理其種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)情況，現(xiàn)報(bào)道如下。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

供試藍(lán)花鼠尾草種子由牡丹江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2? ?試驗(yàn)方法

選擇干凈的培養(yǎng)皿，墊上雙層濾紙片。選取顆粒飽滿、大小均勻的藍(lán)花鼠尾草種子，在每個(gè)培養(yǎng)皿中擺放15粒，種子間隔排開。培養(yǎng)皿中加入濃度分別為0（CK）、20、40、60、80、100、120、140、160 mg/L的硫酸鋅溶液，以浸沒種子1/3為準(zhǔn)。3次重復(fù)。將培養(yǎng)皿置于恒溫培養(yǎng)箱中，溫度維持（25±1） ℃，以12 h光照12 h黑暗為周期培養(yǎng)，每天同一時(shí)間觀察。及時(shí)補(bǔ)充相應(yīng)濃度的硫酸鋅溶液，使種子能在濃度恒定的溶液中萌發(fā)。

1.3? ?測(cè)定項(xiàng)目與方法

每天記錄種子萌發(fā)數(shù)目，處理后第10天測(cè)量苗高、根長(zhǎng)，計(jì)算藍(lán)花鼠尾草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

發(fā)芽率=（發(fā)芽的種子數(shù)/培養(yǎng)的總種子數(shù)）×100%

發(fā)芽勢(shì)=（萌發(fā)達(dá)到高峰期時(shí)的發(fā)芽種子數(shù)/培養(yǎng)的總種子數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑Gt/Dt

式中，Gt為時(shí)間t的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)[5 - 7 ]。

活力指數(shù)（VI）=GI×S

式中，S為藍(lán)花鼠尾草幼苗高度[8 ]。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?鋅脅迫對(duì)藍(lán)花鼠尾草種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響

由表1可知，當(dāng)鋅溶液濃度為20～60 mg/L時(shí)種子發(fā)芽率較高，其中20 mg/L鋅溶液濃度處理下的發(fā)芽率達(dá)到最大值，比CK高17.2百分點(diǎn)。在80～120 mg/L鋅溶液濃度處理下，種子發(fā)芽率和CK差異不明顯。用140、160 mg/L濃度鋅溶液培養(yǎng)時(shí)，藍(lán)花鼠尾草種子發(fā)芽率低于CK，其中160 mg/L濃度培養(yǎng)下發(fā)芽率最低，比CK降低28.4百分點(diǎn)。

由表1可知，當(dāng)鋅溶液濃度為20～120 mg/L時(shí)，藍(lán)花鼠尾草種子發(fā)芽勢(shì)均大于CK，其中在20 mg/L鋅溶液濃度處理下，種子發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最大值，為80.0%，此時(shí)種子發(fā)芽速度和整齊度均最好。隨著鋅溶液濃度的不斷增大，發(fā)芽勢(shì)則呈現(xiàn)不斷降低的趨勢(shì)。用140、160 mg/L鋅溶液濃度處理種子時(shí)發(fā)芽勢(shì)低于CK。

2.2? ?鋅脅迫對(duì)藍(lán)花鼠尾草種子發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)是種子的活力指標(biāo)，而種子的活力指數(shù)又可以對(duì)種子的發(fā)芽速度和整體情況做出反映，這是判斷種子是否優(yōu)質(zhì)的重要指標(biāo)。由表1可知，在低濃度的鋅溶液培養(yǎng)下，種子發(fā)芽指數(shù)均高于CK，鋅溶液濃度為20 mg/L時(shí)發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最高;隨著鋅溶液濃度不斷升高，發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。鋅溶液濃度為140～160 mg/L時(shí)，發(fā)芽指數(shù)均低于CK。

活力指數(shù)在20～100 mg/L處理下均高于CK。當(dāng)鋅溶液濃度大于100 mg/L時(shí)，藍(lán)花鼠尾草種子活力指數(shù)則顯著降低，濃度達(dá)到160 mg/L時(shí)活力指數(shù)最低，僅為2.535（表1）。可見，低濃度的鋅可以促進(jìn)藍(lán)花鼠尾草種子生長(zhǎng)并提高種子活力。

鋅溶液濃度為120 mg/L時(shí)，種子發(fā)芽指數(shù)高于CK，而活力指數(shù)卻比CK低。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是適量的鋅離子濃度有助于植物體內(nèi)生長(zhǎng)素合成，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，但鋅濃度太高又會(huì)影響生長(zhǎng)素合成，種子萌發(fā)階段對(duì)鋅離子有抗性，隨著幼苗不斷生長(zhǎng)，種子不斷浸泡在鋅溶液中，通過(guò)根系不斷吸收鋅離子，體內(nèi)堆積的鋅含量也不斷增加，從而使藍(lán)花鼠尾草種子對(duì)鋅離子的抗性逐漸減弱，進(jìn)而導(dǎo)致幼苗生長(zhǎng)受到阻礙。種子活力指數(shù)還受到苗高的影響，鋅溶液濃度為120 mg/L時(shí)，即便種子發(fā)芽指數(shù)較高，但種子活力指數(shù)仍低于CK。

2.3? ?鋅脅迫對(duì)藍(lán)花鼠尾草根長(zhǎng)與苗高的影響

隨著鋅溶液濃度地不斷增加，藍(lán)花鼠尾草根長(zhǎng)和苗高呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)。濃度為20 mg/L時(shí)，根長(zhǎng)達(dá)到最大值。苗高在鋅溶液濃度為80 mg/L時(shí)達(dá)到最大，為1.133 cm。鋅溶液濃度為160 mg/L時(shí)，苗高最矮，為0.125 cm。觀察發(fā)現(xiàn)，鋅溶液濃度為160 mg/L時(shí)，大多數(shù)幼苗在未達(dá)到測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就已發(fā)生死亡現(xiàn)象。

3? ?結(jié)論

低濃度鋅溶液對(duì)藍(lán)花鼠尾草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)有促進(jìn)作用，而高濃度鋅對(duì)其都有抑制作用。鋅溶液濃度為20 mg/L時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)以及活力指數(shù)最好。不同濃度的鋅對(duì)種子根、苗發(fā)育的影響也有不同作用，促進(jìn)根生長(zhǎng)的適宜鋅溶液濃度為20 mg/L，而苗生長(zhǎng)的最適宜鋅溶液濃度為80 mg/L。在鋅鋅溶液濃度高于120 mg/L時(shí)，藍(lán)花鼠尾草種子生長(zhǎng)發(fā)育受到了明顯的毒害。

參考文獻(xiàn)：

[1] SINCLAIR S A，KR？魧MER U.? The zinc homeostasis network of land plants[J].? BBA-Molecular Cell Research，2012，1823（9）：1553-1567.

[2] 龔紅梅，李衛(wèi)國(guó).? 鋅對(duì)植物的毒害及機(jī)理研究進(jìn)展[J].? 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（29）：14009-14015.

[3] MICHAEL P I，KRISHNASWAMY M.? The effect of zinc stress combined with high irradiance stress membrane damage and antioxidative response in bean seedlings[J].? Environmental and Experimental Botany，2011，74：171-177.

[4] 楊建玉，陳洪偉，劉克鋒，等.? 北京地區(qū)常見藍(lán)花鼠尾草屬植物AFLP親緣關(guān)系分析[J].? 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（8）：3938-3940.

[5] 陸嘉惠，呂? ?新，吳? ?玲，等.? 三種藥用甘草種子對(duì)鹽漬環(huán)境的萌發(fā)響應(yīng)及其適宜生態(tài)種植區(qū)[J].? 草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22（2）：195-202.

[6] 馬學(xué)才，孫麗霞，方? ?彥，等.? NaCl脅迫對(duì)白菜型冬油菜種子萌發(fā)的影響[J].? 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2020（11）：30-36.

[7] 楊曉平，陳修斌，李翊華，等.? 外源SA對(duì)鹽脅迫下黃瓜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].? 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2019（1）：43-47.

[8] 向明龍，易自力，鄭? ?鋮，等.? 環(huán)境因子和播種深度對(duì)南荻種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].? 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，44（1）：45-50.

（本文責(zé)編：鄭丹丹）