不同质量浓度Zn2+对小麦种子活力和幼苗生长的影响

钟婷玮，裴世娟，武晋涛，胡君霞，韩金玲

(河北科技师范学院农学与生物科技学院，河北省作物逆境生物学重点实验室 河北 秦皇岛，066600)

经典论点认为，种子达到生理成熟时，其活力达到最高值，以后随着种子的老化，活力逐渐降低，其产生的代谢变化是不可逆的[1]。然而，随着现代种子处理技术的发展，各种处理能在一定范围有效提高种子活力水平，因而可以认为种子活力具有可逆性[2]。化学试剂处理是目前处理种子、提高种子活力的主要方法[3～5]。已有的研究表明，锌是植物生长必需的营养元素之一，对植物的生长发育具有重要的作用[6～8]。锌对小麦种子活力和幼苗生长的影响方面，王培等[9]研究认为，质量浓度为50 mg/L的Zn2+促进小麦种子萌发和生长，但Taoufik等[10]研究认为，Zn2+质量浓度为10～100 mg/L范围会抑制小麦种子萌发和幼苗生长。不同的研究结果差异较大，这可能是与发芽条件或基因型不同有关。为此，笔者以北方大面积推广种植的小麦品种轮选103为材料，探讨标准发芽条件下锌对该小麦品种种子活力及幼苗生长的影响，以期为该小麦品种高产栽培提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验以北方大面积推广的冬小麦品种轮选103(由中国农业科学院作物研究所和赵县农业科学研究所共同培育)为材料，精选完整饱满的小麦籽粒，用体积分数为0.70的乙醇表面消毒8 min，用蒸馏水冲洗干净，腹面朝下整齐摆放在铺有2层滤纸的培养皿中，每皿120粒，分别加入等量质量浓度分别为0(CK)，5，10，20，40，80，160 mg/L的Zn2+溶液，置于RXZ型智能人工气候箱中进行培养(白天20 ℃，晚上17 ℃，白天黑夜每12 h交换1次)，每个处理5次重复，2020年7月20日为籽粒萌发的开始时间，持续培养至第12天。

1.2 测定项目、方法及计算

籽粒萌发的前7d，每天记录各培养皿中种子发芽数，并计算发芽势、发芽率、平均发芽时间等。在籽粒萌发的第4天开始，每天每个培养皿中随机取有代表性的幼苗10株。测其苗长，之后将其分离成芽和根两部分，用蒸馏水洗净，滤纸擦干，并分别称其鲜质量，烘干后分别称取干质量。

发芽指数(GI)=Σ(Gt/Dt)[11]

Dt—发芽日数，Gt—与Dt对应的每天发芽种子数。

活力指数(VI)=GI*S[11]

S—一定时期内幼苗长度。

试验数据用DPS统计软件进行分析，利用Microsoft Excel 2010进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同质量浓度Zn2+对小麦种子活力的影响

在5～160 mg/L质量浓度范围内，随着Zn2+质量浓度的增加，小麦种子发芽势、发芽率、发芽指数有增加的趋势，且均在Zn2+质量浓度为20 mg/L时达到最大值，之后均有下降趋势，但均未达显著差异(表1)。种子活力指数随Zn2+质量浓度的增加有增加趋势，在Zn2+质量浓度为20 mg/L时达到最大值，之后随Zn2+质量浓度增加活力指数显著下降。

表1 不同质量浓度Zn2+对小麦种子活力指标的影响

2.2 不同质量浓度Zn2+对小麦幼苗生长的影响

2.2.1不同质量浓度Zn2+对小麦幼苗苗长的影响 随着培养时间的增加，小麦幼苗苗长增加(表2)。不同处理间比较，只要添加Zn2+的处理幼苗长度均不大于(统计学意义上的)对照处理的幼苗长度，且随着Zn2+质量浓度的增加，幼苗长度缩短。籽粒萌发第4天时，Zn2+质量浓度>20 mg/L的处理对苗长有显著的抑制作用；幼苗长至第5～10天时，Zn2+质量浓度>40 mg/L的处理对小麦幼苗的抑制作用较大，但仍未达到显著水平；幼苗长至第11～12 天时，Zn2+质量浓度上升到160 mg/L时，才出现显著的抑制作用。这也说明随着苗龄的增加，幼苗耐锌程度增强。

表2 不同质量浓度Zn2+对小麦幼苗苗长的影响 cm

2.2.2不同质量浓度Zn2+对小麦芽鲜质量的影响 随着培养时间的延长，小麦芽鲜质量增加。不同处理间比较，以对照鲜质量最高，且随着Zn2+质量浓度增加，芽鲜质量降低(表3)。小麦芽鲜质量受Zn2+影响随培养时间的延长发生变化，培养时间在4～5 d时，Zn2+质量浓度>20 mg/L对小麦芽鲜质量有显著的抑制作用，培养时间在6～7 d时，Zn2+质量浓度>40 mg/L对小麦芽鲜质量的抑制作用达到显著水平；之后随着培养时间的延长，虽然小麦芽鲜质量仍有随着Zn2+质量浓度增加而下降的趋势，但未达到显著水平。

表3 不同质量浓度Zn2+对小麦芽鲜质量的影响 g

2.2.3不同质量浓度 Zn2+对小麦根鲜质量的影响 随着培养时间的延长，小麦根鲜质量增加，且小麦根鲜质量在不同培养时间对Zn2+质量浓度响应不同，在培养至第4天，Zn2+质量浓度为10 mg/L的处理根鲜质量达到最大值，且显著高于Zn2+质量浓度≥40 mg/L的处理，之后随着培养时间的延长，处理间没有显著差异(表4)。

表4 不同质量浓度Zn2+对小麦根鲜质量的影响 g

2.2.4不同质量浓度 Zn2+对小麦芽及根干质量的影响 随着培养时间的延长，小麦芽干质量增加，与对照相比差异不显著(表5)。培养时间在4～12 d内，虽然随着Zn2+质量浓度的升高，小麦芽干质量有下降的趋势，但与对照相比差异不显著。而不同质量浓度Zn2+对小麦根干质量的影响规律与对小麦芽干质量的影响规律相似(表6)。

表5 不同质量浓度Zn2+对小麦芽干质量的影响 g

表6 不同质量浓度Zn2+对小麦根干质量的影响 g

3 结论与讨论

种子萌发过程中需要进行一系列复杂生命活动，是一个需要大量的物质、能量、酶参与的过程。刘自成等[12]研究发现，浓度为0.1%的Zn2+对小麦种子发芽表现为促进作用，浓度为0.3%，0.5%的Zn2+对小麦种子发芽有抑制作用；邵云等[13]、王培等[9]研究认为，低浓度的Zn2+供应对小麦种子萌发有一定的促进作用；而刘建新[14]则发现，1×10-6，1×10-5，1×10-4mol/L的Zn2+浓度对种子萌发影响不大，Zn2+浓度大于1×10-4mol/L时显著抑制小麦种子的萌发。本次试验发现，Zn2+质量浓度≤20 mg/L时，小麦种子的发芽势、发芽率、发芽指数和种子活力指数均有提高的趋势，在Zn2+质量浓度>20 mg/L时对小麦发芽具有抑制的趋势，尤其活力指数受抑制作用显著。与已有的研究相比，本次试验结论同样为较低质量浓度Zn2+能促进小麦的生长发育，而较高质量浓度则抑制小麦生长发育，但具体浓度范围不同，这可能是由于所用小麦品种基因型不同所致。

锌是作物生长发育所必需的微量元素，缺锌对小麦生长发育有重要影响。姜丽娜等[15]研究表明，Zn2+质量浓度为30 mg/L时能促进小麦幼苗根和芽的生长，尤其对根的促进作用更为明显，Zn2+质量浓度为60 mg/L时对小麦幼苗芽的促进作用最明显，对小麦幼苗根的影响表现为前期促进后期有所抑制；邵云等[13]研究认为，随着Zn2+质量浓度的提高，对小麦根系和地上部生长的抑制作用加强，已有的研究结果不同差异可能与品种有关。保琼莉等[16]认为，Zn2+质量浓度为0.5 mg/L对小麦正常生长影响较小，但在10 mg/L及以上时严重抑制小麦分蘖、根的生长及地上部生长等。本次试验发现，Zn2+质量浓度在5～160 mg/L的范围内，添加锌处理的幼苗长度缩短，小麦芽鲜质量降低。前期在Zn2+质量浓度为20 mg/L时，抑制作用达到显著水平，但随着苗龄的增加，幼苗耐锌程度增强，抑制达显著水平的Zn2+质量浓度提高。这与邵云等[13]和保琼莉等[16]的研究结果类似。

郑雅潞等[17]研究表明，各小麦基因型间种子活力水平存在明显差异，基因型对种子活力起着主导作用。已有的研究发现，不同基因型小麦对锌的反应不同[18～21]。在受锌影响方面，可归因于小麦品种基因型不同，具体作用机制有待于进一步试验研究。

综上所述，一定质量浓度Zn2+可以提高小麦品种轮选103的种子活力，但抑制其幼苗生长。因此，在进行该品种幼苗水培研究时，不建议添加锌元素，而大田施用时应结合大田锌肥施用试验结果确定。