铜对波斯菊种子萌发及幼苗生长的影响

俞明惠 程玉 范志强

摘 要：以波斯菊为试验材料，用不同浓度的Cu2+浓度溶液（0，10，20，50，100，200mg/L）对波斯菊种子进行处理，研究波斯菊种子萌发及幼苗生长情况。结果表明：随Cu2+浓度的增大，波斯菊种子的发芽势和相对发芽势、发芽率和相对发芽势、发芽指数和相对发芽指数均表现出先上升后下降的趋势;波斯菊幼苗的根长表现出下降的趋势，苗高表现出先上升后下降的趋势，并且随着Cu2+浓度的增加，对根系和苗高的抑制作用也在加强。

关键词：铜;波斯菊;种子萌发;幼苗生长

中图分类号 S642.2文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）21-0056-03

Abstracts：The seeds of Cosmos bipinnatus were treated with different concentrations of Cu2+ solution （0，10，20，50，100，200 mg/L） to study the seed germination and seedling growth of Cosmos bipinnatus. The results showed that the germination potential and relative germination potential，germination rate and relative germination potential，germination index and relative germination index of Cosmos bipinnatus seeds increased first and then decreased with the increase of Cu2+ concentration. With the increase of Cu2+ concentration，the root length of Cosmos bipinnatus seedlings showed a downward trend，and the seedling height first increased and then decreased. With the increase of Cu2+ concentration，the inhibition of root and seedling height was also strengthened.

Key words：Cu;Cosmos bipinnatus;Seed germination;Seedling growth

随着工业发展及城市化进程的加快，城市土壤重金属污染愈来愈严重。重金属进入土壤后，通常不能被土壤微生物分解，具有明显的生物富集作用，在土壤中累积到一定的量后，会对植物生长造成危害[1]。在众多重金属中，铜的污染比较严重，铜污染影响着作物的生长发育，降低产量和品质[2]。研究表明，过量的铜会破坏细胞膜的完整性，使得植物无法正常生长[3]。因此，研究重金属尤其是铜影响下的植物生长反应，越来越受到人们重视。

波斯菊（Cosmos bipinnatus Cav.）又名秋英、大波斯菊，为菊科秋英属一年生草本花卉，喜温暖、凉爽的气候，耐贫瘠土壤。自然花期6～10个月，花期长、花大色粉，觀赏价值高。目前，波斯菊已广泛应用于城市园林绿化中，是城市绿化的重要的园林花卉品种之一。本试验开展了对不同浓度的铜胁迫对波斯菊种子萌发与幼苗生长的影响研究，以期为城市污染环境中绿化品种的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 实验于2019年3—5月在安庆师范大学皖西南生物多样性研究与生态保护安徽省重点实验室进行。供试验用的波斯菊种子为矮杆波斯菊，通过网络购买于江苏省宿迁市沭阳县沭阳斗研种业有限公司。

1.2 试验方法 选取籽粒饱满、大小均匀的波斯菊种子，用1.0%的硫酸铜溶液对种子表面进行喷洒5～10min[4]，然后用清水反复冲洗多次。取出后于40℃的恒温水浴锅中钝化病毒8min，放在水中浸泡3h，用滤纸把种子表面的水吸干。取9cm的培养皿，先用水把培养皿内表面湿润，然后在其底部铺上2层滤纸，紧贴培养皿底部展开，排除气泡，将处理过的波斯菊种子参照培养皿的大小，均匀地摆放在滤纸上。每个培养皿中放置30粒波斯菊种子，注意摆放均匀整齐，以便观察筛选，种子数目不宜过多，以免影响种子后期长势，也不宜过少，便于对霉变的种子进行替换[5]。分别加入含有不同重金属浓度的Hogland营养液（pH5.5）2mL，使滤纸完全湿透，重复3次。铜处理的质量浓度设置为10、20、50、100、200mg/L。然后把种子放置于（25±1）℃智能光照培养箱内进行培养，依据滤纸湿度状况，每隔1～2d补充适量相应质量浓度的重金属溶液，使滤纸和波斯菊种子保持湿润状态，且滤纸周围不出现任何水膜[6]。每隔24h，用肉眼观察并记录波斯菊种子的萌发情况，统计发芽数，第3天统计种子发芽势，第7天统计种子发芽率，并计算发芽指数;第7天同时统计种子根和芽生长情况。

1.3 统计指标及计算公式 在观测种子萌发情况时，统计指标主要包括发芽数、发芽率、发芽势、发芽指数、相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数;在观测幼苗生长情况时，统计指标主要是根系形态，包括苗高、根长。种子萌发以及幼苗生长过程中的各项指标的计算公式如下[7-8]：

发芽势=3d内籽粒萌发数/相应的籽粒总数×100;

相对发芽势（%）=重金属处理组发芽势/对照组发芽势×100;

发芽率（%）=萌发数/籽粒总数×100;

相对发芽率（%）=重金属处理组萌发率/对照组萌发率×100;

发芽指数（%）=第n天的萌发数/相应的萌发天数×100;

相对发芽指（%）数=重金属处理组发芽指数/对照组发芽指数×100。

1.4 数据的统计分析 运用Excel 2010进行数据处理，运用SPSS 17.0统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 铜胁迫对波斯菊种子发芽势及相对发芽势的影响 从表1可以看出，在0～100mg/L浓度范围内，随着Cu2+的增加，波斯菊种子的发芽势和相对发芽势逐渐增加，Cu2+浓度为10mg/L时，波斯菊种子的发芽势和相对发芽势分别为78%、152%。而Cu2+浓度在10～50mg/L时，波斯菊种子的发芽势和相对发芽势变化不大。当Cu2+浓度超过50mg/L时，发芽势和相对发芽势开始下降。当Cu2+浓度为200mg/L时，发芽势和相对发芽势分别为48%、93.8%。统计分析表明，不同浓度铜处理下波斯菊种子的发芽势和相对发芽势之间的差异呈显著水平（P<0.05）。

2.2 铜胁迫对波斯菊种子发芽率和相对发芽率的影响 由表2可知，当Cu2+浓度在0～50mg/L时，对波斯菊种子的发芽率和相对发芽率有促进作用。当Cu2+浓度为50mg/L时，波斯菊种子的发芽率和相对发芽率分别为90%、114%。当Cu2+浓度继续升高时，波斯菊种子的发芽率和相对发芽率均有所下降。当Cu2+浓度为200mg/L时，波斯菊种子发芽率和相对发芽率分别为59%、76%。统计分析表明，不同浓度铜处理下波斯菊种子的发芽率和相对发芽率之间的差异呈显著水平（P<0.05）。

2.3 铜胁迫对波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数的影响 在各种测定种子发芽的指标中，发芽率表示重金属离子对植物生长发育的阻碍程度。发芽指数可以综合性地表现重金属离子阻碍种子萌发的程度，比发芽率更能灵敏地表现种子活力。从表3可以看出，当Cu2+浓度增大时，种子发芽指数和相对发芽指数呈现先上升再下降的变化趋势;当Cu2+浓度为20mg/L时，发芽指数和相对发芽指数明显增高，并达到峰值，分别为36.8%、164%。这说明低浓度（<20mg/L）铜处理对波斯菊种子的发芽指数和相对发芽指数有明显的促进作用，当Cu2+浓度在50mg/L以上时，发芽指数和相对发芽指数逐渐下降。当Cu2+浓度为200mg/L时，波斯菊种子的发芽指数和相对发芽指数分别为24.1%、107.4%，与对照相近。

2.4 铜胁迫对波斯菊幼苗根长、苗高的影响 从表4可以看出，随着Cu2+浓度的提高，波斯菊幼苗的根部长度总体表现出下降的趋势。当Cu2+浓度为100mg/L时，根长为0.3mm，为对照下苗高的6%。当Cu2+浓度为200mg/L时，根的伸长生长被完全抑制，只有幼苗而没有幼根。随Cu2+浓度的升高，苗高的变化表现出先上升后下降的趋势。当Cu2+浓度为10mg/L时，苗高达到最大值5.6mm。此后，随Cu2+浓度上升，苗高呈现下降的变化，当Cu2+浓度为200mg/L时，苗高为2.0mm，是对照处理下苗高的56%。统计分析表明不同铜处理下根长和苗高之间差异呈显著水平（P<0.05）。

3 讨论

铜不仅是植物生长必需的微量元素，也是土壤污染的主要重金属之一，不同浓度的铜对植物生长发育有着重要影响。种子是植物生长的起点，在重金属污染情况下，植物种子能否萌发及幼苗的生长情况是植物能否进行有性繁殖的先决条件[8]。发芽率、发芽势是评价种子萌发的常用指标。

本实验结果表明，铜处理对波斯菊种子的萌发有着显著的影响。随着铜浓度的增加，波斯菊种子发芽势、发芽率和发芽指数均表现出先上升后下降的变化趋势，这与豆科植物对铜处理的试验结果一致[9]。研究认为，对重金属对种子萌发的影响一般表现为低浓度促进和高浓度抑制[10]。在本研究中，Cu2+对植物影响的浓度不一致，Cu2+浓度在低于50mg/L时，对种子发芽势、发芽率和发芽指数均表现为促进作用。在Cu2+对植物生长的影响方面，表现出对根系生长的影响大于对苗高的影响。在本实验中，根长随Cu2+浓度升高而下降，而苗高随Cu2+浓度升高表现为先上升后下降，说明Cu2+对根长的影响更大。当Cu2+浓度大于200mg/L时，根系完全受到抑制无法生长，而苗高仍有一定的生长量。

4 结论

随着Cu2+浓度的增大，波斯菊种子的发芽势和相对发芽势、发芽率和相对发芽势、发芽指数和相对发芽指数均表现出先上升后下降的趋势。在Cu2+浓度低于50mg/L下，各项指标随Cu2+浓度的增加而增加，在Cu2+浓度高于50mg/L时，各项指标随Cu2+浓度的增加而降低。随着Cu2+浓度的增大，波斯菊幼苗根长表现出下降的趋势，苗高表现出先上升后下降的趋势。在Cu2+浓度为10mg/L时，苗高达到峰值，之后下降。随着Cu2+浓度的增加，对根系和苗高的抑制作用也在加强。

参考文献

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[10]張春荣，李红，夏立江，等.镉、锌对紫花苜蓿种子萌发及幼苗的影响[J].华北农学报，2005，20（1）：96-99.

（责编：张宏民）