不同浓度铜处理对西瓜萌发的影响

过凯伦 胡春

随着国内经济的迅猛发展，矿产开发以及冶金等产业也逐渐发展起来，大量的重金属Cu、Pb、Zn、As等进入环境，造成严重环境污染。重金属进入生态环境循环中，大量积累于水体、土壤中。植物由根、茎、叶通过对水分以及营养物质吸收的方式，吸收入重金属物质，使之在体内大量积累。环境中的金属很难降解，并通过食物链富集放大。随着食物链进入人体内蓄积，最终威胁人类健康。

铜是人体必需的元素，广泛分布在人体的脏器组织 ，人体铜过量，肝内含铜时会增加数倍，超过忍受限度时，红细胞不能摄取全部铜，铜突然释放到血清内，结果发生溶血，铜引起溶血有多种原因。Cu2+与血红蛋白、红细胞以及其他细胞膜的SH基有亲合力，结果增加了红细胞的通透性而发生溶血，此外，铜抑制谷胱甘肽还原酶，并使细胞内还原型谷胱甘肽减少，铜使血红蛋白变性，发生溶血性贫血。铜过量还表现为引起Wilson氏症，其主要症状是胆汁排泄铜的功能紊乱，造成组织中铜贮留，首先蓄积于肝脏内，引起肝脏损害，出现慢性、活动性肝炎症状。当铜沉积于脑部引起神经组织病变时，则出现小脑运动失常和帕金氏综合症。铜沉积在近侧肾小管，引起氨基酸尿、糖尿、蛋白尿和尿酸尿。

为研究重金属铜对人体的潜在危害，研究了不同浓度铜离子对西瓜萌发以及出芽的部分生理状况的影响。

2  材料与方法

2.1  实验材料

供试材料为西瓜，种子为的品种为京欣2号。

2.2  种子萌发实验

挑选饱满、无虫害的西瓜种子。准备15个大小相等，且充分灭菌的培养皿，在培养皿底部垫2层滤纸。用五水硫酸铜配成铜离子为50mg/L，80mg/L，150mg/L，300mg/L4个不同梯度的溶液待用。将培养皿分为5组，每组3个，每一组分别用同一种浓度的铜离子溶液均匀润湿，其中一组为对照组，用纯净水润湿。在每个润湿的培养皿中均匀的放入30颗西瓜种子放入培养箱观察。在观察期间保持培养皿的湿润度，以确保西瓜种子生长环境的适宜。在处理后3、5、7天观察记录种子的发芽率与胚芽的长度。

发芽率（%）=供试种子的发芽数/供试种子数×100%  （1）

发芽势（%）=7d内供试种子的发芽数/供试种子数×100% （2）

发芽指数（GI）=∑Gt/Dt，式中Gt为在t日的发芽数，Dt为发芽天数     （3）

发芽抑制率=（对照组发芽率-处理组发芽率）/对照组发芽率×100%      （4）

芽伸长抑制率=（对照组芽长-处理组芽长）/对照组芽长×100%       （5）

根伸长抑制率=（对照组根长-处理组根长）/对照组根长×100%      （6）

2.3  盆栽實验

挑选每组培养7天后长势良好的西瓜种子，种入土壤中，在相同的环境下培养观察。每6d测定苗的根长、株高、总重量以及吸光度。

3  结果与分析

3.1  铜离子对西瓜萌发的影响

实验组的发芽率与发芽势均高于对照组。发芽指数是指种子活力高低的重要指标，它可较客观的反应种子发芽速度和整齐度。西瓜在铜离子的胁迫下变化趋势与发芽指数与发芽率、发芽势相似，在铜离子低浓度处理下有所下降，浓度升高后有所升高。比对照组增加了8.34%。表明铜离子对西瓜的萌发可能有促进作用。

3.2  铜离子对西瓜芽和胚根的抑制率的影响

低浓度的铜离子对西瓜的胚根的生长有一定促进作用，而对于芽的生长有较轻的抑制作用。随着铜离子处理浓度增加对芽与根的生长都呈一直作用，并且浓度越高抑制作用越明显。在铜离子浓度达到300mg/L时对胚根是100%抑制，对芽的抑制率也达到87.83%，可说明铜离子对于西瓜种子的生长有明显的一直作用，但对西瓜种子的萌发有一定促进作用。

3.3  铜离子对西瓜幼苗个生物量的影响

低浓度的铜离子对西瓜幼苗的根生长有少许促进作用，但随着浓度升高则是抑制。对地上部分的生长均是抑制作用，随着浓度增加抑制程度也增加。因此幼苗的总重量受铜离子的影响随着浓度升高重量也逐渐减少。在铜离子达到一定浓度后种植的幼苗均死亡。说明总体来说铜离子对西瓜幼苗有抑制作用。

3.4  铜离子对西瓜叶绿素含量的影响

在整个实验浓度梯度内，叶绿素含量随着铜离子浓度的增加而下降，呈剂量-效应关系。

4  讨论

4.1  在铜离子的影响下，西瓜的萌发率没有受到抑制，反而有促进作用。低浓度处理下有所下降，浓度升高后有所升高。据实验观察西瓜种子的培养皿中有轻微的青霉污染，而随着铜离子浓度的升高青霉的感染程度降低，所以可以推测铜离子对西瓜萌发有促进作用源于对周围环境的杀菌作用。

4.2  铜离子对胚芽的生长有抑制作用，且浓度升高抑制率增加。而低浓度的铜离子对胚根的生长有轻微促进作用，但随着浓度升高也成了抑制作用。随着铜离子浓度的增加对胚根生长的抑制作用大于对胚芽生长的抑制作用。这是由于种子吸涨萌动时，胚根吸水速度最快，最先突破种皮，这使铜离子在胚根的积累量上以及胁迫时间上大于芽从而胚根对重金属的反应更直接和敏感。

4.3  实验中叶绿素的含量随重金属的浓度增加而降低，这可能是重金属被植物吸收后，细胞内的重金属离子作用于叶绿素合成相关的几种酶肽链富含-SH的部分结合，抑制酶的活性阻止的叶绿素的合成。

5  综上所述

5.1  受铜离子的影响，西瓜的发芽率有所增加，且促进作用在低浓度处理下有所下降，浓度升高后有所升高。但对于胚芽与胚根的影响均为抑制作用，且随着浓度的增高抑制加重。

5.2  在土培幼苗阶段，低浓度的铜离子对西瓜幼苗的根生长有少许促进作用，但随着浓度升高则是抑制。对地上部分的生长均是抑制作用，随着浓度增加抑制程度也增加。

5.3  西瓜幼苗的叶绿素a、叶绿素b含量随着铜离子处理浓度的增大而降低。铜离子对叶绿素的合成有抑制作用。

（作者单位：625400 四川省雅安市石棉县农业局）