鈍葉酸模種子萌發(fā)研究

翁貴英， 謝 斐， 李艷梅

（1.六盤水師范學(xué)院生命科學(xué)系， 貴州 六盤水553004； 2.六盤水市生物研究所， 貴州 六盤水553004）

礦區(qū)廢棄地是一個極端的生態(tài)環(huán)境，土壤貧瘠，干旱，植物一般難以生存。只有對重金屬具有耐性的植物種類容易成為礦區(qū)廢棄地的先鋒植物種，對土壤的污染治理和生態(tài)的修復(fù)具有重要意義。鈍葉酸模（Rumex obtusifolius L.）別名血三七、化血蓮［1］，是鉛、鋅耐性植物，可做鉛、鋅污染的修復(fù)植物［2］。目前對酸模屬種子萌發(fā)研究主要有齒果酸模（R.dentatus L.）［3］、戟 葉 酸 模 （R.hastatusD.Don）［4］、長 刺 酸 模（R.trisetiferStokes）［5］、雜交酸模（R.patientia x R.tianschanicus cv.Rumex）［6］、酸模 （R.acetosa L.）［7］、水生酸模（R.aquaticus.L.）尼泊爾酸模（R.nepalensis Spreng.var.nepalensis）皺葉酸模（R.crispus L.）［8－9］巴天酸模（R.patientia L.）［10－11］、羊蹄（R.japonicus Houtt）［12］等的研究。對鈍葉酸模種子萌發(fā)的研究鮮見報道。為了探討鈍葉酸模對重金屬污染進行生態(tài)修復(fù)的可行性，本試驗通過尋找鈍葉酸模種子萌發(fā)的適宜條件，研究在不同重金屬濃度條件對鈍葉酸模種子的萌發(fā)影響，旨在為鈍葉酸模進一步開發(fā)利用和種植提供參考。

1 材料和方法

1.1 材 料

鈍葉酸模種子于2014年8月采自貴州省六盤水市鐘山區(qū)六盤水師范學(xué)院校園內(nèi)。采回后及時晾干，室溫儲藏備用。

1.2 儀器和試劑

SANYO三洋高壓蒸汽滅菌器（日本 MLS－3750）；101A－1型數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司）；DHP－9270B智能型電熱恒溫培養(yǎng)箱（上?，槴\實驗設(shè)備有限公司）；艾柯超純水機（成都唐氏康寧科技發(fā)展有限公司）；游標卡尺（貴州省安順市科教儀器廠）；電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、Pb（NO3）2均為分析純。

1.3 方 法

1.3.1 千粒重的測定

隨機選取健康飽滿的種子，每1 000粒為1組，用四分法分成4份，隨機從每份中選取250粒種子，重復(fù)3次，然后用電子天平分別稱重后，計算其平均值［14］。

1.3.2 不同培養(yǎng)溫度處理

種子發(fā)芽選擇種子均在25℃下浸種24h。選取直徑為9cm的培養(yǎng)皿，內(nèi)用1層紗布和1層濾紙為發(fā)芽床，分別在室溫，20，25，30℃溫度下培養(yǎng)。每皿30粒種子，每個培養(yǎng)溫度設(shè)置3個重復(fù)。

1.3.3 不同浸種時間的處理

方法同上，在25℃恒溫培養(yǎng)箱中分別浸種3，6，12，24h，浸種結(jié)束后，用上述選取的最佳培養(yǎng)溫度在恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。

1.3.4 不同浸種溫度的處理

方法同上，分別在室溫，20，25，30℃條件下用上述最佳浸種時間和溫度在恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。

1.3.5 不同濃度的Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋重金屬溶液處理

在上述篩選的種子最適發(fā)芽條件下，選飽滿均勻一致、無病蟲害的鈍葉酸模種子去離子水沖洗后，每皿加入10mL相應(yīng)處理液見表1，在恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，以去離子水處理作為對照（ck），每個處理3次重復(fù)。試驗期間保持濾紙的濕潤和清潔，每隔2d加1次處理液（每皿等量）。

表1 重金屬濃度

1.3.6 數(shù)據(jù)的處理

發(fā)芽試驗每皿30粒種子，設(shè)3次重復(fù)。以胚根突破種皮作為萌發(fā)標志。每24h觀察記錄種子發(fā)芽情況，連續(xù)4d種子的發(fā)芽數(shù)無增長視為發(fā)芽結(jié)束，并統(tǒng)計發(fā)芽率，計算發(fā)芽指數(shù)，于第6天統(tǒng)計發(fā)芽勢。發(fā)芽結(jié)束后，隨機選取15株發(fā)芽的植株，用游標卡尺進行胚根長度的測量。采用Microsoft Excel軟件作圖，采用SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

發(fā)芽率（%）＝發(fā)芽種子數(shù)／供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢（%）＝發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)／供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)＝∑（Gt／Dt），式中：Gt為第t日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)［15］。

2 結(jié)果與分析

2.1 千粒重的測定結(jié)果

鈍葉酸模種子用電子天平3次重復(fù)測定的千粒重分別為2.731，2.878，2.970g，將3組數(shù)據(jù)平均得到鈍葉酸模的千粒重為2.860g。

2.2 培養(yǎng)溫度對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響

培養(yǎng)溫度對鈍葉酸模種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響，見圖1（A和B）。鈍葉酸模種子在30℃條件下發(fā)芽率最高，為89.90%，在室溫條件下培養(yǎng)，發(fā)芽率為11%～85.33%，20℃時發(fā)芽率為8%～15.43%，25℃條件下發(fā)芽率為8.8%～82%，30℃條件下發(fā)芽率為6.7%～89.90%。室溫和20℃條件下培養(yǎng)第3天開始發(fā)芽，25℃和30℃條件下培養(yǎng)第2天開始發(fā)芽，30℃高溫可促進鈍葉酸模種子提前萌發(fā)。

4個培養(yǎng)溫度下結(jié)果見表2。20℃時發(fā)芽率、發(fā)芽勢最低，分別為15.43%和14.20%，30℃條件下發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高，分別為89.90%和89.90%，胚根長25℃時最長，為2.69cm，發(fā)芽指數(shù)25℃時最高，為27.08，胚根長在20℃時最短，為2.10cm，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和胚根長與其余3個溫度均有顯著差異。

圖1 培養(yǎng)溫度對發(fā)芽率（A）和發(fā)芽勢（B）的影響

表2 培養(yǎng)溫度對鈍葉酸模發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和根長的影響

2.3 浸種時間對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響

浸種時間對鈍葉酸模種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響，見圖2（C和 D）。浸種3h發(fā)芽率為6.6%～84.46%，浸種6h發(fā)芽率為1%～88.8%，浸種12h發(fā)芽率為6%～85.56%，浸種24h發(fā)芽率為35.6%～92%，浸種3h處理種子從第3天開始發(fā)芽，浸種6，12h和24h處理第2天開始發(fā)芽，表明浸種時間短可以延遲種子萌發(fā)。

圖2 浸種時間對發(fā)芽率（C）和發(fā)芽勢（D）的影響

表3 浸種時間對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和根長的影響

4個浸種時間處理結(jié)果見表3，浸種24h處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和根長最大，分別為92%、92%、32.78和3.55cm。4個浸種時間的發(fā)芽率、發(fā)芽勢差異不顯著。發(fā)芽指數(shù)在浸種24h時與其余3個浸種時間有顯著差異，根長24h和12h沒有顯著差異，與3h和6h有顯著差異。

2.4 浸種溫度對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響

浸種溫度對鈍葉酸模發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響，見圖3（E和F）。室溫浸種發(fā)芽率為12%～33.23%，20℃浸種發(fā)芽率為24%～44.33%，25℃浸種發(fā)芽率為26.7%～54.33%，30℃浸種發(fā)芽率為35.6%～61.13%?？梢钥闯?，發(fā)芽率和發(fā)芽勢隨浸種溫度的升高而升高。在這幾個浸種溫度下發(fā)芽都從第2天開始，說明浸種溫度對鈍葉酸模種子發(fā)芽時間無影響。

圖3 浸種溫度對發(fā)芽率（E）和發(fā)芽勢（F）的影響

表4 浸種溫度對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和根長的影響

4個浸種溫度處理結(jié)果見表4，在30℃浸種時發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)達到最大，分別為61.13%、61.13%、28.51，胚根長30℃與25℃的差別不大，分別為3.34cm、3.43cm，表明在30℃浸種時可促進鈍葉酸模種子的萌發(fā)。室溫、20℃與25℃、30℃發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)差異顯著，室溫條件下根長與其余3個溫度相比差異顯著。

2.5 重金屬Pb2＋ 、Zn2＋、Cu2＋對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響

2.5.1 鉛對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響

由表5可以看出，不同濃度鉛處理種子發(fā)芽都從第2天開始，種子的發(fā)芽率為68.90%～85.56%，當鉛濃度為50mg／L時發(fā)芽率最高可達到85.56%，與對照組（ck）差異顯著。隨著Pb2＋濃度的升高，其種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)都降低，當Pb2＋濃度為50，100，400mg／L時發(fā)芽勢與對照組（ck）差異顯著。發(fā)芽指數(shù)與對照組（ck）差異不顯著，當Pb2＋濃度為400 mg／L和800mg／L時，根的生長受到抑制縮短，胚根長與對照組（ck）差異顯著。低濃度（50mg／L）Pb2＋對其種子萌發(fā)有促進作用，高濃度Pb2＋對其種子萌發(fā)有抑制作用。

表5 重金屬Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋對種子萌發(fā)的影響

2.5.2 Zn2＋對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響

Zn2＋對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響，結(jié)果見表5。不同鋅濃度處理種子發(fā)芽都從第2天開始，其種子發(fā)芽率在56.66%～66.70%之間，發(fā)芽率、發(fā)芽勢均略低于對照組（ck）。Zn2＋的濃度為50mg／L和800mg／L時發(fā)芽率與對照組（ck）相比差異顯著。發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與對照組（ck）之間不存在顯著差異，胚根長與對照組（ck）之間存在顯著差異，當Zn2＋濃度達到200 mg／L時，根的生長受到明顯的抑制作用。

2.5.3 Cu2＋對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響

Cu2＋對鈍葉酸模種子萌發(fā)的影響，結(jié)果見表5。不同Cu2＋濃度處理種子發(fā)芽都從第2天開始，其種子發(fā)芽率在54.33%～68.66%之間，其種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢均低于對照組（ck），在Cu2＋濃度≤200mg／L時發(fā)芽率與對照組（ck）存在顯著差異。Cu2＋濃度≤100 mg／L時發(fā)芽勢與對照組（ck）存在顯著差異。Cu2＋濃度為50mg／L時發(fā)芽指數(shù)與對照組（ck）存在顯著差異。在相同濃度下，Cu2＋對根的抑制作用比Zn2＋和Pb2＋的抑制作用強，在Cu2＋濃度達到50mg／L時，根的生長就受到明顯的抑制作用，達到100mg／L時只有芽沒有根，芽發(fā)黃，超過100mg／L其幼苗幾乎只能看到子葉，根十分短小，很難觀察出。Cu2＋對其幼芽和幼根具有較強的毒害作用。

3 結(jié)論與討論

鈍葉酸模種子的千粒重為2.860g，齒果酸模的為1.067g［3］，羊蹄的為1.799 3g，巴天酸模、皺葉酸模、水生酸模、尼 泊 爾 酸模 分 別 為 3.757 1g、3.213 5g、2.894 8g、3.694 6g、7.308 0g［8］，酸模屬不同種植物種子千粒重有一定的差異。

鈍葉酸模種子萌發(fā)的最適培養(yǎng)溫度為30℃，發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別可以達到89.90%和89.90%，發(fā)芽從第2天開始。20℃種子萌發(fā)受到明顯的抑制，發(fā)芽率和發(fā)芽勢最低，發(fā)芽是從第3天開始，表明低溫可以延遲種子發(fā)芽的時間，適宜高溫可促進種子提前發(fā)芽；浸種24h能顯著提高鈍葉酸模種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，浸種3h種子是從第3天開始發(fā)芽，其它3個浸種時間種子都是從第2天開始發(fā)芽，浸種時間能影響種子的發(fā)芽時間；浸種溫度為30℃時，發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高，發(fā)芽從第2天開始，但是浸種溫度不影響發(fā)芽時間。

在試驗設(shè)計的濃度范圍內(nèi)，從低濃度到高濃度重金屬Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋處理鈍葉酸模種子均能萌發(fā)，且萌發(fā)率在54.33%～85.56%之間，萌發(fā)率均大于50%，表明鈍葉酸模種子對重金屬 Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋均有一定耐性，當Pb2＋濃度為50mg／L時對種子萌發(fā)有促進作用，當Pb2＋濃度超過100mg／L則表現(xiàn)出抑制作用。當Pb2＋的濃度為400mg／L和800mg／L，根的生長受到抑制縮短。低濃度的Pb2＋能促進其種子萌發(fā)，高濃度Pb2＋對鈍葉種子萌發(fā)有抑制作用，這與前人的研究相符，重金屬對種子萌發(fā)，存在一個較低濃度的刺激和高濃度的抑制效應(yīng)［16］。但重金屬對種子萌發(fā)的影響與種子的自身結(jié)構(gòu)及種間差異有很大關(guān)系［17］，Zn2＋、Cu2＋從低濃度到高濃度，對鈍葉 酸 模 種子萌發(fā)均起到抑制作用，在相同濃度下，Cu2＋對根的抑制作用比Zn2＋和Pb2＋的抑制作用強，在Cu2＋的濃度達到50mg／L時，根的生長就受到明顯的作用，而當Pb2＋的濃度為400mg／L，Zn2＋的濃度為200mg／L時，根的生長才受到明顯抑制，表明Cu2＋對其幼芽和幼根具有較強的毒害作用。不同重金屬對鈍葉酸模種子的毒性不相同，其中Pb2＋產(chǎn)生抑制的濃度最高，與鈍葉酸模對鉛具有一定的富集能力和較強的抗性有關(guān)。在重金屬脅迫下鈍葉酸模種子各部分受毒害程度而言，根部大于芽。幼苗在生長過程中，根吸收水分和溶液中的重金屬，因此，種子萌發(fā)在高濃度重金屬處理下，毒害作用最先發(fā)生在根部，根十分短小，會出現(xiàn)無根苗現(xiàn)象。

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