锌离子对矮杆波斯菊种子萌发及幼苗生长的影响

俞明惠

程玉

范志强*郭佳佳

朱锡红孟书琴

丁婕

徐甜甜

渊安庆师范大学生命科学学院袁安徽安庆246133冤

摘要用不同浓度的Zn2+溶液渊0尧10尧50尧100尧200尧400mg/L冤对矮杆波斯菊种子进行处理袁研究矮杆波斯菊种子萌发及幼苗生长情况遥结果表明袁随着Zn2+浓度的增大袁矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势尧发芽率和相对发芽率尧发芽指数和相对发芽指数均大致表现出先上升尧后下降的趋势遥当Zn2+浓度为10mg/L时袁其对种子发芽势和相对发芽势尧发芽率和相对发芽率尧发芽指数和相对发芽指数的促进作用最明显遥随着Zn2+浓度的增大袁矮杆波斯菊幼苗根长大致表现出下降趋势袁苗高大致表现出先上升尧后下降的趋势袁且其对根系和苗高的抑制作用也增强遥

关键词矮杆波斯菊曰Zn2+曰种子萌发曰幼苗生长中图分类号S2.2文献标识码A文章编号1007-5739渊2020冤01-0116-02开放科学渊资源服务冤标识码渊OSID冤

渊SchoolofLifeSciences袁AnqingNormalUniversity袁AnqingAnhui246133冤

AbstractTheseedsofCosmosbipinnataweretreatedwithdifferentconcentrationsofZn2+solution渊0袁10袁50袁100袁200袁400mg/L冤tostudytheseedgerminationandseedlinggrowth.Theresultsshowedthatthegerminationenergyandrelativegerminationenergy袁germinationrateandrelativegerminationrate袁germinationindexandrelativegerminationindexofC.bipinnataallshowedatrendoffirstrisingandthenfalling.Whentheconcentra-tionofZn2+was10mg/L袁itspromotingeffectonseedgerminationenergyandrelativegerminationenergy袁germinationrateandrelativegerminationrate袁germinationindexandrelativegerminationindexwasthemostobvious.WiththeincreaseoftheconcentrationofZn2+袁therootlengthoftheseedlingsshowedatrendofdecreasing袁andtheseedlingheightshowedatrendoffirstrisingandthendecreasing袁anditsinhibitoryeffectontherootsystemandseedlingheightwasalsostrengthened.

KeywordsCosmosbipinnata曰Zn2+曰seedgermination曰seedlinggrowth

YUMing-hui

EffectsofZn2+onSeedGerminationandSeedlingGrowthofCosmosbipinnataCHENGYuFANZhi-qiang*GUOJia-jiaZHUXi-hongMENGShu-qinDINGJie

XUTian-tian

随着工业发展及城市化进程加快袁城市土壤重金属污染越来越严重遥重金属进入土壤通常不能被土壤微生物分解袁具有明显的生物富集作用袁其在土壤中累积会对植物生长造成危害[1]遥在重金属污染中袁锌的污染比较严重袁其影响作物生长发育袁降低作物产量和品质[2]遥有研究表明袁过量的锌会重金属尤其是锌胁迫影响下植物生长反应越来越受到人们重视遥

波斯菊别名秋英尧大波斯菊袁是菊科秋英属的一年生草本花卉袁自然花期6~10个月袁喜温暖尧凉爽的气候袁耐贫瘠土壤袁花期长尧花大色粉袁观赏价值高遥目前袁波斯菊广泛应用于城市园林绿化袁是城市绿化的重要园林花卉品种之一遥波斯菊在城市园林绿化中的应用广泛遥本试验研究不同浓度锌胁迫对矮杆波斯菊种子萌发与幼苗生长情况的影响袁以期为城市污染环境中绿化品种选择提供参考遥1材料与方法1.1

试验材料试验于2019年3要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遥供试材料为矮杆波斯菊种子袁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遥1.2

试验设计本试验共设6个处理袁即使用Zn2+不同浓度渊10尧50尧100尧破坏细胞膜的完整性袁使得植物无法正常生长[3]遥因此袁研究1.3试验方法选取籽粒饱满尧大小均匀的矮杆波斯菊种子袁用1.0%硫酸铜溶液对种子表面喷洒5~10min[4]袁然后用清水反复冲洗多次遥取出后于40益的恒温水浴锅中钝化病毒8min袁放在水中浸泡3h袁用滤纸把种子表面的水吸干遥取直径为9cm的培养皿袁先用水把培养皿内表面湿润袁然后在其底部铺2层滤纸袁紧贴培养皿底部展开袁排除气泡袁将处理过的矮杆波斯菊种子参照培养皿大小袁均匀地摆放在滤纸上遥每个培养皿中放置30粒矮杆波斯菊种子袁注意摆放均匀整齐袁以便观察筛选遥种子数目不宜过多袁以免影响种子后期长势袁也不宜过少袁以便于对霉变的种子进行替换[5]遥分别加入含有不同重金属浓度的霍格兰营养液渊pH值5.5冤2mL袁使滤纸完全湿透遥然后把种子放置于渊25依1冤益智能光照培养箱内进行培养袁依据滤纸湿度状况每1耀2d补充适量相应质量浓度的重金属溶液袁使滤纸和矮杆波斯菊种子保持湿润状态袁且滤纸周围不出现任何水膜[6]遥每隔24h袁观察并记录矮杆波斯菊种子萌发情况袁统计发芽数袁第3天统计种子发芽势袁第7天统计种子发芽率袁并计算发芽指数曰第7天同时统计种子根和芽生长情况遥1.4统计指标在观测种子萌发情况时期袁统计指标主要包括发芽数尧发芽率尧发芽势尧发芽指数尧相对发芽率尧相对发芽势尧相对发芽指数曰在观测幼苗生长情况时期袁统计指标主要包括有苗高尧根长遥种子萌发以及幼苗生长过程中各项指标的计算公式如下[7-8]院

发芽势渊%冤=3d内籽粒萌发数/相应的籽粒总数伊100曰相对发芽势渊%冤=重金属处理组发芽势/对照组发芽势伊

100曰

对照渊CK冤遥每个处理重复3次遥

200尧400mg/L冤对矮杆波斯菊处理袁以不添加Zn2+渊0mg/L冤为基金项目安徽省大学生创新创业计划项目渊2018103720086冤遥

*通信作者

收稿日期2019-07-31

116俞明惠等院锌离子对矮杆波斯菊种子萌发及幼苗生长的影响发芽率渊%冤=萌发数/籽粒总数伊100曰

相对发芽率渊%冤=重金属100曰

处理组萌发率/对照组萌发率伊发芽指数渊%冤=第n天的萌发数/相应的萌发天数伊100曰相对发芽指数渊%冤=重金属处理组发芽指数/对照组发芽指数伊100遥

1.5数据统计运用Excel2010进行数据处理袁运用SPSS17.0统计软件进行统计分析遥2

结果与分析2.1锌胁迫对矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势的影响由表1可以看出袁锌胁迫下矮杆波斯菊种子发芽势与相对发芽势随Zn2+浓度升高先略有上升遥Zn2+浓度为10mg/L时116.90%袁矮杆波斯菊种子遥当Zn发芽势和相对发芽势分别为60.00%和2+浓度为10~100mg/L时袁不同浓度下矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势差异不显著遥当Zn2+100相对发mg/L芽势时袁显随著Zn浓度大于2+浓度的提高袁矮杆波斯菊种子发芽势和下降遥当Zn2+浓度为400mg/L时袁矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势分别为16.70%和32.50%遥统计分析表明袁不同浓度锌处理下矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势之间差异达显著水平渊P约0.05冤遥

表1不同浓度Zn2+处理种子的发芽势及相对发芽势Zn2+浓度-1100/mg渊CK窑冤L51.30发芽势/%相对发芽势/%

60.00依依0.050.01aba100.00116.90依依0.100.01aba1005041.70依0.08ab81.10依0.16ab20051.7035.00依0.05ab100.70依0.09ab注院同列400不同小写字母表示16.70依处理依0.05间差异0.07bcc68.20显著渊P约0.0532.50依冤遥下同依0.090.13bc遥

c2.2锌胁迫对矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率的影响由表2可知袁当Zn2+浓度较低渊臆10mg/L冤时袁矮杆波斯菊种子Zn的发芽率和相对发芽率随Zn2+浓度升高而升高遥当2+浓度为10mg/L时袁矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率分别为91.70%和117.00%遥当Zn2+浓度跃10mg/L时袁矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率均随Zn2+浓度的升高而下降遥当Zn2+浓度为400mg/L时袁矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率分别为46.70%和59.60%遥统计分析表明袁不同浓度锌处理下矮杆波斯菊种子发芽率和相对发芽率之间差异达显著水平渊P约0.05冤遥

表2不同Zn2+

浓度处理种子的发芽率和相对发芽率Zn2+浓度/mg窑L100.00相对发芽率100渊CK冤-178.30发芽率91.70依/%78.20依0.050.05cd117.00依0.06/%cd10050100.00依0.06d20070.00依0.08dcd.40依40058.30依0.01bc46.70依依0.170.01aba74.50依0.11cd依0.010.02bc2.3锌胁迫对矮杆波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数的59.60依0.01aba影响在各种测定种子发芽的指标中袁发芽率表示重金属离子对植物生长发育的阻碍程度遥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袁比发芽率更能灵敏地表现种子活力遥

由表3可知袁当Zn2+浓度增大时袁矮杆波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数表现出先上升后下降的趋势遥当Zn2+浓度为10mg/L时袁种子发芽指数和相对发芽指数达到最大值袁分别为31.00%和138.50%遥此后袁种子发芽指数和相对发芽指数随Zn2+浓度的增加而下降遥当Zn2+浓度为100mg/L时袁矮杆波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数均与对照相近袁分别为22.60%和100.80%遥当Zn2+浓度为400mg/L时袁矮杆波斯菊种子发芽指数和相对发芽指数分别为12.30%和54.80%袁结果说明高浓度的Zn2+对矮杆波斯菊种子发芽的抑制作用较强遥表3

不同Zn2+浓度处理种子的发芽指数和发芽指数Zn2+浓度/mg窑L22.50发芽指数/%相100渊CK冤-131.00依依4.2bc100.00对发芽指数1005022.70138.50依0.18bc/%20022.60依1.8101.40依0.08c40019.20依3.2c1.3bcbc100.80依12.30依依1.71.6aba85.60依0.14bc54.80依0.06依0.07bc0.07aba2.4锌胁迫对矮杆波斯菊幼苗根长尧苗高的影响由表4可知袁矮杆波斯菊幼苗根长大致表现出随Zn2+

浓度4.0mm升袁高是而对下降照处理的趋的势75%遥当遥Zn2+苗高浓度随为Zn100mg/L时袁根长为2+浓度升高大致表现出先4.0逐步mm上升下降袁为尧遥对后当照处理下降的趋Zn2+浓度的势为111%遥当100遥Zn2+当浓度mg/LZn为10mg/L时袁苗高为2+浓度继续升高时袁苗高时袁苗高为3.4mm袁是对照处理的94%遥当Zn2+浓度过高渊跃200mg/L冤时袁矮杆波斯菊幼苗的根长和苗高生长均被完全抑制袁出现不长根尧不长芽的情况遥统计分析表明袁不同浓度锌处理下矮杆波斯菊幼苗根长和苗高之间差异均达显著水平渊P约0.05冤遥

表4

不同Zn2+浓度处理幼苗的根长尧苗高Zn2+浓度/mg幼苗5.30根长/mm幼苗苗高100渊CK窑冤L-15.00依3.603.80依1.300.10c4.00依100504.00依依0.05cbc3.20依0.19/mm0.05bc200-1.00bc

3.40依依0.07b400--0.21b

-3结论与讨论锌既是植物生长必需的微量元素袁又是土壤污染的主要重金属袁不同浓度锌离子对植物生长发育有重要影响遥种子是植物生长的起点袁在重金属污染情况下袁植物种子能否萌发及幼苗生长情况是植物能否进行有性繁殖的先决条件[9]遥发芽率尧发芽势等是评价种子萌发的常用指标遥本试验结果表明袁锌处理对矮杆波斯菊种子萌发有显著影响遥随着Zn2+浓度的增大袁矮杆波斯菊种子发芽势和相对发芽势尧发芽率和相对发芽势尧发芽指数和相对发芽指数表现出先上升尧后下降的趋势遥Zn2+浓度为10mg/L的处理对种子发芽势尧相对发芽势尧发芽率和相对发芽势尧发芽指数和相对发芽指数的促进作用最为明显袁这与锌对豆科植物影响的试验结果一致[10]遥有研究认为袁重金属对种子萌发影响一般表现为低浓渊下转第119页冤

117

郭晓荣等院山西省自然保护区建设成效调查表1山西省自然保护区数量及面积统计行政区域晋中市大同市晋城市运城市太原市朔州市临汾市忻州市吕梁治市阳泉市

土地面积km2100141769490141066999107002027525472211401384452

保护区数量/个省级国家级7050414120506151523110

保护区面积/km2省级国家级800.070985.080308.2455.73587.52242.00778.160810.030953.67206.17082.77214.535.51348.59482.0513.34110.170

省级保护区面积占市土地总面积比例

%17.114.113.811.311.17..74.34.23.52.5

2111

1

的目的是实现最大生态效益袁优化经济效益袁发挥最佳的管理效益遥3.1

实现了濒危野生植物的优先保护山西省重点保护野生植物共包括57种重点保护野生植物袁其中国家玉级保护植物2种袁国家域级保护植物6种袁省级保护植物49种遥山西省自然保护区总面积占全省国土面积为7.37%袁自然保护区在建设和发展过程中采用了科学的保护对策袁实现了对濒危野生植物的优先保护遥国家玉级保护植物南方红豆杉渊Taxusmairei冤尧国家域级保护植物连香树渊Cercidiphyllumjaponicum冤尧翅果油树渊Elaeagnusmoll-is冤尧水曲柳渊Fraxinusmandschurica冤尧核桃楸渊Juglansmands-hurica冤尧紫椴渊Tiliaamurensis冤等全部分布在自然保护区遥灵空山尧历山尧山西阳城蟒河尧山西黑茶山4个保护区中山西省级重点保护植物的占比分别为16.3%尧44.9%尧71.4%和10.2%遥3.2

建设质量稳步提升增长阶段建成的9个省级自然保护区中有6个晋升为国家级保护区遥2002要2007年保护区数量快速增长阶段建成的36个省级自然保护区中只有黑茶山晋升为国家级保护区遥其中袁庞泉沟保护区1980年建成后袁用了6年建设时间于1986年晋升为国家级保护区遥1983年建成的历山保护区于1988年晋升为国家级保护区遥黑茶山和灵空山保护区晋升为国家级保护区用了10年时间袁五鹿山和蟒阳城河猕猴保护区晋升为国家级保护区经过了13~14年袁芦芽山保护区建成国家级保护区用了17年遥

山西省的自然保护区建设取得了明显成效袁但数量和面积在全国处于中下的水平袁尚有新建尧扩建保护区的空间袁同时保护区仍需加强人才与管理队伍建设尧科研与监测体系建设尧信息系统建设等方面的工作袁以更好地发挥保护区在生态环境建设中的作用遥

[1]马建章袁贾竞波.野生动物管理学[M].哈尔滨院东北林业大学出版社袁1990.

[2]吕世丽袁李新平袁袁等.牛背梁自然保护区不同海拔高度森林土壤养分特征分析[J].西北农林科技大学学报袁2013袁41渊4冤院161-168.[3]张晓妮.中国自然保护区及其社区管理模式研究[D].杨凌院西北农林科技大学袁2012.

[4]李贞袁徐丽花袁罗邱生.山西省自然保护区管理现状尧问题与对策[J].生态经济袁2007渊6冤院144-146援

[5]SUNXB袁LIUHY.ResearchprogressofcoastalwetlandsinJiangsuPro-vince[J].MarineEnvironmentalScience袁2011袁30渊4冤院599-602.

[6]谢志红袁徐永新.湖南省自然保护区管理有效性评价[J].湖南林业科技袁2003袁30渊2冤院7-10.[4]霍炳宏袁阳小玲.花卉种子处理技术[J].安徽农学通报袁2007袁13渊24冤院138-139.

[5]常云霞袁陈璨袁阮先乐袁等.Hg2+尧Pb2+对野生型绿豆种子萌发尧幼苗生长及抗氧化酶活性的影响[J].河南农业科学袁2012袁41渊7冤院37-41.[6]李瑞莉袁齐淑艳袁刘娜袁等援铅尧镉尧铜对4种入侵植物种子萌发及幼苗生长的影响[J].东北师大学报渊自然科学版冤袁2017袁49渊4冤院102-108.[7]闰芳袁张春梅袁王勤礼袁等.赤霉素和6-BA对苦豆子种子萌发生理特性的影响[J].中国野生植物资源袁2012袁31渊6冤院28-31.

[8]任安芝袁高玉葆.铅尧镉尧铬单一和复合污染对青菜种子萌发的生物学效应[J].生态学杂志袁2000袁19渊1冤院19-22.

[9]罗珊袁康玉凡袁夏祖灵.种子萌发及幼苗生长的调节效应研究进展[J].中国农学通报袁2009袁25渊2冤院28-32.

[10]赵玉红袁拉巴曲吉袁罗布袁等.铜尧镉尧铅尧锌对4种豆科植物种子萌发

的影响[J].种子袁2017袁36渊1冤院22-28.

[11]张春荣袁李红袁夏立江袁等.镉尧锌对紫花苜蓿种子萌发及幼苗的影

响[J].华北农学报袁2005袁20渊1冤院96-99.

[12]宋玉芳袁许华夏袁任丽萍袁等.重金属对西红柿种子发芽与根伸长的

抑制效应[J].中国环境科学2001袁21渊5冤院7-11.

[13]毛学文袁张海林.重金属镉对南瓜种子发芽和出苗的影响[J].种子袁

2003渊1冤70-71.

4参考文献生物资源和自然环境整体状况优劣表现的关键在于保护区管理袁保护区的实际状况也体现了保护区的管理水平袁同时管理能力和管理效率决定着管理效果[6]遥山西省自然保护区建设虽然起步晚袁建设速度受林业行业发展的影响袁但是由于管理机构尧基础设施建设尧制度建设尧总体规划落实执行尧宣教工作尧经费保障等方面规范有序袁使得保护区的管理成效显著遥通过建设与发展袁先后有7个省级自然保护区晋升为国家级保护区遥1980要1993年保护区数量缓慢渊上接第117页冤

度促进和高浓度抑制[11-13]遥在Zn2+对植物生长的影响方面袁其表现出对根系生长的影响大于对苗高的影响遥在本研究中袁矮杆波斯菊幼苗根长随Zn2+浓度升高而下降袁而苗高随Zn2+浓度升高大致表现为先上升尧后下降袁说明Zn2+对根长的影响更大遥当Zn2+浓度为10mg/L时袁苗高达到峰值袁之后下降遥随着Zn2+浓度增加袁其对根系和苗高的抑制作用也加强遥当Zn2+浓度逸200mg/L时袁矮杆波斯菊幼苗根系和苗高都受到抑制袁无法生长遥4参考文献[1]李永涛袁吴启堂.土壤重金属污染治理措施综述[J].生态环境学报袁1997渊2冤院134-139.

[2]孙建云袁沈振国.铜胁迫下甘蓝幼苗生长和铜吸收的基因型差异[J].西北植物学报袁2005袁25渊10冤院2003-2009.

[3]李淑艳袁郭微.Cu2+尧Zn2+胁迫对黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响[J].中国种业袁2006渊1冤院33-34.

119