不同濃度銅處理對西瓜萌發(fā)的影響

過凱倫 胡春

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，礦產(chǎn)開發(fā)以及冶金等產(chǎn)業(yè)也逐漸發(fā)展起來，大量的重金屬Cu、Pb、Zn、As等進(jìn)入環(huán)境，造成嚴(yán)重環(huán)境污染。重金屬進(jìn)入生態(tài)環(huán)境循環(huán)中，大量積累于水體、土壤中。植物由根、莖、葉通過對水分以及營養(yǎng)物質(zhì)吸收的方式，吸收入重金屬物質(zhì)，使之在體內(nèi)大量積累。環(huán)境中的金屬很難降解，并通過食物鏈富集放大。隨著食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)蓄積，最終威脅人類健康。

銅是人體必需的元素，廣泛分布在人體的臟器組織 ，人體銅過量，肝內(nèi)含銅時會增加數(shù)倍，超過忍受限度時，紅細(xì)胞不能攝取全部銅，銅突然釋放到血清內(nèi)，結(jié)果發(fā)生溶血，銅引起溶血有多種原因。Cu2+與血紅蛋白、紅細(xì)胞以及其他細(xì)胞膜的SH基有親合力，結(jié)果增加了紅細(xì)胞的通透性而發(fā)生溶血，此外，銅抑制谷胱甘肽還原酶，并使細(xì)胞內(nèi)還原型谷胱甘肽減少，銅使血紅蛋白變性，發(fā)生溶血性貧血。銅過量還表現(xiàn)為引起Wilson氏癥，其主要癥狀是膽汁排泄銅的功能紊亂，造成組織中銅貯留，首先蓄積于肝臟內(nèi)，引起肝臟損害，出現(xiàn)慢性、活動性肝炎癥狀。當(dāng)銅沉積于腦部引起神經(jīng)組織病變時，則出現(xiàn)小腦運(yùn)動失常和帕金氏綜合癥。銅沉積在近側(cè)腎小管，引起氨基酸尿、糖尿、蛋白尿和尿酸尿。

為研究重金屬銅對人體的潛在危害，研究了不同濃度銅離子對西瓜萌發(fā)以及出芽的部分生理狀況的影響。

2? 材料與方法

2.1? 實(shí)驗(yàn)材料

供試材料為西瓜，種子為的品種為京欣2號。

2.2? 種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)

挑選飽滿、無蟲害的西瓜種子。準(zhǔn)備15個大小相等，且充分滅菌的培養(yǎng)皿，在培養(yǎng)皿底部墊2層濾紙。用五水硫酸銅配成銅離子為50mg/L，80mg/L，150mg/L，300mg/L4個不同梯度的溶液待用。將培養(yǎng)皿分為5組，每組3個，每一組分別用同一種濃度的銅離子溶液均勻潤濕，其中一組為對照組，用純凈水潤濕。在每個潤濕的培養(yǎng)皿中均勻的放入30顆西瓜種子放入培養(yǎng)箱觀察。在觀察期間保持培養(yǎng)皿的濕潤度，以確保西瓜種子生長環(huán)境的適宜。在處理后3、5、7天觀察記錄種子的發(fā)芽率與胚芽的長度。

發(fā)芽率（%）=供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%? （1）

發(fā)芽勢（%）=7d內(nèi)供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100% （2）

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑Gt/Dt，式中Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽天數(shù)? ? ?（3）

發(fā)芽抑制率=（對照組發(fā)芽率-處理組發(fā)芽率）/對照組發(fā)芽率×100%? ? ? （4）

芽伸長抑制率=（對照組芽長-處理組芽長）/對照組芽長×100%? ? ? ?（5）

根伸長抑制率=（對照組根長-處理組根長）/對照組根長×100%? ? ? （6）

2.3? 盆栽實(shí)驗(yàn)

挑選每組培養(yǎng)7天后長勢良好的西瓜種子，種入土壤中，在相同的環(huán)境下培養(yǎng)觀察。每6d測定苗的根長、株高、總重量以及吸光度。

3? 結(jié)果與分析

3.1? 銅離子對西瓜萌發(fā)的影響

實(shí)驗(yàn)組的發(fā)芽率與發(fā)芽勢均高于對照組。發(fā)芽指數(shù)是指種子活力高低的重要指標(biāo)，它可較客觀的反應(yīng)種子發(fā)芽速度和整齊度。西瓜在銅離子的脅迫下變化趨勢與發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率、發(fā)芽勢相似，在銅離子低濃度處理下有所下降，濃度升高后有所升高。比對照組增加了8.34%。表明銅離子對西瓜的萌發(fā)可能有促進(jìn)作用。

3.2? 銅離子對西瓜芽和胚根的抑制率的影響

低濃度的銅離子對西瓜的胚根的生長有一定促進(jìn)作用，而對于芽的生長有較輕的抑制作用。隨著銅離子處理濃度增加對芽與根的生長都呈一直作用，并且濃度越高抑制作用越明顯。在銅離子濃度達(dá)到300mg/L時對胚根是100%抑制，對芽的抑制率也達(dá)到87.83%，可說明銅離子對于西瓜種子的生長有明顯的一直作用，但對西瓜種子的萌發(fā)有一定促進(jìn)作用。

3.3? 銅離子對西瓜幼苗個生物量的影響

低濃度的銅離子對西瓜幼苗的根生長有少許促進(jìn)作用，但隨著濃度升高則是抑制。對地上部分的生長均是抑制作用，隨著濃度增加抑制程度也增加。因此幼苗的總重量受銅離子的影響隨著濃度升高重量也逐漸減少。在銅離子達(dá)到一定濃度后種植的幼苗均死亡。說明總體來說銅離子對西瓜幼苗有抑制作用。

3.4? 銅離子對西瓜葉綠素含量的影響

在整個實(shí)驗(yàn)濃度梯度內(nèi)，葉綠素含量隨著銅離子濃度的增加而下降，呈劑量-效應(yīng)關(guān)系。

4? 討論

4.1? 在銅離子的影響下，西瓜的萌發(fā)率沒有受到抑制，反而有促進(jìn)作用。低濃度處理下有所下降，濃度升高后有所升高。據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察西瓜種子的培養(yǎng)皿中有輕微的青霉污染，而隨著銅離子濃度的升高青霉的感染程度降低，所以可以推測銅離子對西瓜萌發(fā)有促進(jìn)作用源于對周圍環(huán)境的殺菌作用。

4.2? 銅離子對胚芽的生長有抑制作用，且濃度升高抑制率增加。而低濃度的銅離子對胚根的生長有輕微促進(jìn)作用，但隨著濃度升高也成了抑制作用。隨著銅離子濃度的增加對胚根生長的抑制作用大于對胚芽生長的抑制作用。這是由于種子吸漲萌動時，胚根吸水速度最快，最先突破種皮，這使銅離子在胚根的積累量上以及脅迫時間上大于芽從而胚根對重金屬的反應(yīng)更直接和敏感。

4.3? 實(shí)驗(yàn)中葉綠素的含量隨重金屬的濃度增加而降低，這可能是重金屬被植物吸收后，細(xì)胞內(nèi)的重金屬離子作用于葉綠素合成相關(guān)的幾種酶肽鏈富含-SH的部分結(jié)合，抑制酶的活性阻止的葉綠素的合成。

5? 綜上所述

5.1? 受銅離子的影響，西瓜的發(fā)芽率有所增加，且促進(jìn)作用在低濃度處理下有所下降，濃度升高后有所升高。但對于胚芽與胚根的影響均為抑制作用，且隨著濃度的增高抑制加重。

5.2? 在土培幼苗階段，低濃度的銅離子對西瓜幼苗的根生長有少許促進(jìn)作用，但隨著濃度升高則是抑制。對地上部分的生長均是抑制作用，隨著濃度增加抑制程度也增加。

5.3? 西瓜幼苗的葉綠素a、葉綠素b含量隨著銅離子處理濃度的增大而降低。銅離子對葉綠素的合成有抑制作用。

（作者單位：625400 四川省雅安市石棉縣農(nóng)業(yè)局）