硫酸銅溶液浸種對(duì)鹽脅迫下糯玉米種子萌發(fā)的影響

朱虹宇，于添一，張 欣，杜 錦，向春陽(yáng)

（天津農(nóng)學(xué)院 農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300392）

銅元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育中不可缺少的微量元素，作為許多代謝酶的組分，其對(duì)植株的正常生長(zhǎng)發(fā)育起著重要的作用。研究表明，鹽脅迫會(huì)降低糯玉米的生理代謝活動(dòng)[1]，抑制玉米種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[2]。不同濃度的銅溶液在一定程度上能有效提高干旱脅迫下玉米的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和苗高等生長(zhǎng)指標(biāo)，增加玉米幼苗的干物質(zhì)質(zhì)量[3]。低濃度的銅溶液對(duì)玉米種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用[4]，但銅溶液過(guò)量會(huì)造成植物生長(zhǎng)損傷，高濃度的銅離子不僅會(huì)降低植物種子的發(fā)芽率，而且顯著抑制幼苗和根系生長(zhǎng)[5]。

由于銅溶液對(duì)鹽脅迫下糯玉米種子萌發(fā)方面的研究較少，因此采用不同濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子，在不同濃度NaCl溶液下，分析銅溶液對(duì)糯玉米種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，為鹽漬化地區(qū)糯玉米種子萌發(fā)和生長(zhǎng)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

糯玉米品種：“津糯1+1”，由天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院種子科學(xué)與工程系提供。

1.2 試驗(yàn)方法

隨機(jī)數(shù)取籽粒飽滿和大小均勻一致的糯玉米種子3 200粒，在1.2%的次氯酸鈉溶液中浸泡10 min后，用蒸餾水沖洗3次，再把種子分成4組，每組800粒，分別用0.0（空白對(duì)照）、1.0、1.2、1.4 mmol·L-1的硫酸銅溶液浸泡 12 h。設(shè)置 0、40、80、120 mmol·L-14 種濃度的 NaCl溶液，將浸泡好的糯玉米種子分別均勻置于加入等量4種濃度NaCl溶液的紙床發(fā)芽盒中，每盒50粒，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，第4天置換發(fā)芽床，重新加入等量4種濃度的NaCl溶液。試驗(yàn)重復(fù)4次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

測(cè)定項(xiàng)目為種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗的地上部干質(zhì)量和根干質(zhì)量。

每天測(cè)定種子的發(fā)芽數(shù)，發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)采用胚根≥種子長(zhǎng)、同時(shí)達(dá)到胚芽≥1/2種子長(zhǎng)，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的計(jì)算方法參見(jiàn)《種子學(xué)》[6]。發(fā)芽的第7天取幼苗地上部和根，分別置于80 ℃烘干箱中烘干1 h后于60 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量，分別稱(chēng)取幼苗的地上部干質(zhì)量和根干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件分析數(shù)據(jù)并繪圖，用SPSS 25軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 硫酸銅溶液浸種對(duì)不同濃度NaCl溶液條件下糯玉米種子萌發(fā)的影響

由圖1可見(jiàn)，糯玉米種子的發(fā)芽勢(shì)隨著NaCl溶液濃度的升高而下降。在40 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽勢(shì)顯著高于空白對(duì)照的種子發(fā)芽勢(shì)；在 0、80、120 mmol·L-1濃度的 NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽勢(shì)和空白對(duì)照沒(méi)有差異；1.2 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽勢(shì)與空白對(duì)照相比，只在無(wú)鹽條件下沒(méi)有差異，但在40、80、120 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，均呈顯著下降趨勢(shì)；在所有濃度的NaCl溶液條件下，1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽勢(shì)均比空白對(duì)照顯著降低。

圖1 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子的發(fā)芽勢(shì)

糯玉米種子的發(fā)芽率隨著NaCl溶液濃度的升高也表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)（圖2）。在0和40 mmol·L-1濃度 NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽率均顯著高于空白對(duì)照的發(fā)芽率；在0和40 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.2 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽率和空白對(duì)照均沒(méi)有差異，在80和120 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，種子的發(fā)芽率均顯著低于空白對(duì)照；1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽率在不同濃度NaCl溶液條件下，均比空白對(duì)照顯著降低。

圖2 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子的發(fā)芽率

2.2 硫酸銅溶液浸種對(duì)不同濃度NaCl溶液條件下糯玉米種子活力的影響

發(fā)芽指數(shù)是種子活力高低的參考指標(biāo)之一。由圖3可見(jiàn)，在0和40 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽指數(shù)均顯著高于空白對(duì)照的發(fā)芽指數(shù)；1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽指數(shù)在80 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，與空白對(duì)照的發(fā)芽指數(shù)沒(méi)有差異，但在120 mmol·L-1濃度的NaCl溶液下，比空白對(duì)照的發(fā)芽指數(shù)顯著降低；在80和120mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.2 和1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的發(fā)芽指數(shù)均比空白對(duì)照的發(fā)芽指數(shù)顯著降低；在所有濃度的NaCl溶液條件下，1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子發(fā)芽指數(shù)均比空白對(duì)照顯著降低。

圖3 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子的發(fā)芽指數(shù)

種子活力指數(shù)也是判定種子活力高低的重要參照指標(biāo)之一。由圖4可見(jiàn)，在0和40 mmol·L-1濃度的 NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子活力指數(shù)均顯著高于空白對(duì)照的種子活力指數(shù)；在80和120 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子活力指數(shù)與空白對(duì)照的種子活力指數(shù)均無(wú)差異；在所有不同濃度的NaCl溶液條件下，1.2和1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的種子活力指數(shù)均比空白對(duì)照的種子活力指數(shù)下降顯著。

圖4 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米種子的活力指數(shù)

2.3 硫酸銅溶液浸種對(duì)不同濃度NaCl溶液條件下糯玉米幼苗干質(zhì)量的影響

糯玉米幼苗的地上部干質(zhì)量隨著NaCl溶液濃度的升高表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)（圖5），表明高濃度鹽溶液會(huì)嚴(yán)重抑制糯玉米幼苗的生長(zhǎng)。由圖5可見(jiàn)，在0 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的糯玉米幼苗的地上部干質(zhì)量顯著高于空白對(duì)照；1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的幼苗地上部干質(zhì)量在其他濃度的NaCl溶液條件下均與空白對(duì)照的幼苗地上部干質(zhì)量沒(méi)有差異；在所有濃度的NaCl溶液條件下，1.2和1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的幼苗地上部干質(zhì)量均比空白對(duì)照降低顯著。

圖5 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米幼苗的地上部干質(zhì)量

由圖6可見(jiàn)，在所有濃度的NaCl溶液下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的糯玉米幼苗根干質(zhì)量均與空白對(duì)照的幼苗根干質(zhì)量沒(méi)有差異；在所有濃度的NaCl溶液條件下，1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的幼苗根干質(zhì)量均比空白對(duì)照的幼苗根干質(zhì)量降低顯著；用1.2 mmol·L-1硫酸銅溶液處理的幼苗根干質(zhì)量在0、40、80 mmol·L-1濃度的NaCl溶液條件下，與空白對(duì)照相比下降顯著，與120 mmol·L-1濃度NaCl溶液條件下的幼苗根干質(zhì)量沒(méi)有差異。

圖6 不同濃度NaCl溶液條件下4種濃度硫酸銅溶液處理糯玉米幼苗的根干質(zhì)量

3 結(jié)論與討論

本研究表明，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸泡糯玉米種子12 h后，由于提高了糯玉米種子的細(xì)胞膜透性，降低了細(xì)胞的滲透脅迫，所以顯著提高了糯玉米種子在低鹽脅迫下的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。在較高濃度80 mmol·L-1的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種對(duì)糯玉米種子的萌發(fā)沒(méi)有促進(jìn)作用，而且隨著NaCl溶液濃度的進(jìn)一步增加，會(huì)顯著降低糯玉米種子的萌發(fā)能力和種子活力，這一結(jié)果與胡娜等[7]的研究結(jié)果一致。

本研究結(jié)果表明，不同濃度硫酸銅溶液浸種對(duì)糯玉米幼苗生長(zhǎng)具有顯著影響。在0 mmol·L-1的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種顯著增加了糯玉米幼苗的地上部干質(zhì)量，但幼苗的根干質(zhì)量沒(méi)有差異。在80 mmol·L-1以上濃度的NaCl溶液條件下，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種的糯玉米幼苗干質(zhì)量與空白對(duì)照比較，雖然沒(méi)有差異，但也沒(méi)有降低幼苗干質(zhì)量，說(shuō)明1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種能緩解鹽對(duì)糯玉米幼苗生長(zhǎng)的影響。用1.4 mmol·L-1硫酸銅溶液浸種處理，在不同濃度的NaCl溶液條件下，均顯著降低了糯玉米幼苗的地上部干質(zhì)量和根干質(zhì)量。

綜合分析表明，1.0 mmol·L-1硫酸銅溶液浸泡糯玉米種子12 h，能顯著提高40 mmol·L-1濃度的NaCl溶液下糯玉米種子的發(fā)芽能力，促進(jìn)糯玉米幼苗生長(zhǎng)。