Zn2 胁迫对菜用大黄种子萌发和幼苗生长的影响毕业论文.docx

Zn2 胁迫对菜用大黄种子萌发和幼苗生长的影响毕业论文.docx

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Zn2胁迫对菜用大黄种子萌发和幼苗生长的影响毕业论文

河　南　科　技　学　院

2014届本科毕业论文（设计）

Zn2+胁迫对菜用大黄种子萌发和幼苗生长的影响

学生姓名：

所在学院：

园艺园林学院

所学专业：

园艺

导师姓名：

完成时间：

2014年5月9号

Zn2+胁迫对菜用大黄种子萌发和幼苗生长的影响

作者李军丽指导教师姜立娜

（河南科技学院园林学院，河南新乡453003）

摘要：

以菜用大黄的种子为实验材料,研究Zn2+胁迫对种子萌发及幼苗生长和叶绿素含量的影响，从而更好地认识重金属Zn对绿色植物生长发育的影响。

设置Zn2+浓度梯度为20、50、100、150、200、300、500、700mg/L,以去离子水为对照。

结果表明，在Zn2+胁迫条件下，菜用大黄种子的发芽指标随着Zn2+浓度的增加表现为先升高后降低的趋势。

发芽势、发芽率、发芽指数都是在Zn2+浓度为100mg/L时达到最大，电导率在锌浓度为100mg/L时最低，幼苗根长、茎长和叶绿素的含量都随着Zn2+浓度的增加而逐渐降低。

研究表明，适量的Zn2+虽然能促进种子的萌发，但是幼苗的根长、芽长和叶绿素含量将受到不同程度的影响，生产上应该酌量施用锌肥。

关键词：

菜用大黄，种子萌发，幼苗生长，电导率，叶绿素含量

EffectsofZn2+StressonCulinaryrhubarb

SeedsGerminationandSeedlingGrowth

Author：

LiJunliTeacher：

JiangLina

（CollegeofHorticultureandLandscapeArchitecture,HenanInstituteofScienceandTechnology,XinxiangHenan453003）

Abstract：

Bytheseedsofculinaryrhubarbfortheexperimentmaterials,theresearchaimedtostudytheeffectsofZn2+stressonculinaryrhubarbseedsgermination，seedlinggrowthandchlorophyllcontent，tobetterknowthestressingeffectsofheavymetalZn2+ongrowthanddevelopmentofgreenplant.Zn2+concentrationwas20,50,100,150,200,500and700mg/L,respectively.Takedeionizedwaterascontrol.TheresultsindicatedthatallofthedatafirstlyroseandthendroppedwiththeincreasingofZn2+stress.Thegerminationpotential，rateandindexuptotheirmaximumvalueallat100mg/L.ConductivityintheZn2+concentrationis100mg/Lforthelowest.Seedingrootlength，stemlengthandchlorophyllcontentincreasedwiththeconcentrationofZn2+wasdecreased.Researchshowsthat，althoughtheamountofZn2+canpromotethegerminationofseeds，buttheseedingrootlength，shootlengthandchlorophyllcontentwillbeaffectedtovaryingdegrees，theproductionshouldbeapplicationofZn2+fertilizer.

Keywords：

Culinaryrhubarb，Seedsgermination，Seedlinggrowth，Conductivity，Contentofchlorophyll

目录

引言1

1材料与方法1

1.1材料1

1.2方法.2

1.2.1发芽试验.2

1.2.2幼苗根长和茎长的测定.2

1.2.3电解质外渗率的测定.2

1.2.4叶绿素含量的测定.2

2结果与分析2

2.1Zn2+浓度对菜用大黄种子萌发情况的影响3

2.2Zn2+浓度对菜用大黄幼苗根长和茎长的影响3

2.3Zn2+浓度对菜用大黄电解质外渗率的影响4

2.4Zn2+浓度对菜用大黄幼苗叶绿素浓度的影响4

3小结与讨论5

3.1小结5

3.2讨论6

参考文献6

致谢8

引言

菜用大黄（RheumrhaponticumL.）是蓼科（Polygonaceae）大黄属（Rheum）多年生草本植物，以其叶柄为食用部位，根可以入药,全世界有500多个品种[1]。

菜用大黄株高1-1.5m，根状茎粗壮。

茎直立，上部分枝，具稀疏的短柔毛，背面被毛；花期6-7月，果期7-8月。

菜用大黄为瘦果，有3棱，沿棱生3翅，并带有膜状的种翼，其种子千粒重20g左右，发芽力可保持3年以上[2-3]。

菜用大黄具有粗大多汁的叶柄，富含维生素A、C、B1、B2、Ca、P、K等矿质元素，以及人体必须的多种氨基酸、琥珀酸等物质，这些营养物质与大多数蔬菜和水果类似[4]。

据资料显示：

除含有一定量的糖分、蛋白质、及少量的单宁而外，每100g鲜叶柄含胡萝卜素4.05mg、维生素C150mg[5]，果胶含量为1.30g，略高于苹果和梨，有机酸主要为苹果酸。

菜用大黄还可用于制作罐头、甜点、饼派、果酱、糖浆及果酒等食品，已成为西方人日常生活中的传统食品[6-8]，根部含蒽、醌类衍生物及大黄素，具有极高的药用价值。

同时菜用大黄具有株体大、适应性强、产量高、丰产性好、收获期长、管理方便等特点，一次定植可以连续收获4-6年，具有稳定的经济产量性状和较高的经济效益[9]。

为了创造使菜用大黄更好的生长的土壤条件，满足市场需求，对适宜菜用大黄生长的土壤条件进行研究是非常有必要的。

植物的生长发育除需要“大量元素”外，还需要及少量的“微量元素”，这些微量元素在植物体内虽然含量很少，但它对植物的生长发育起着至关重要的作用。

锌是植物生长发育不可缺少的微量元素之一，它可以作为六大类功能酶中不同辅助因子的成分，有调节酶活性的作用。

锌与碳水化合物转化有密切关系，参与叶绿素的合成，促进光合作用。

锌也对作物根系细胞膜、细胞结构的稳定性及功能完整性必不可少，锌起保护根表和根内细胞膜的作用，可提高作物的抗旱能力[10]。

目前，我国对菜用大黄的研究虽有资料介绍，但是还不够成熟，对于菜用大黄生长所需的营养元素方面的介绍更是少之又少。

本试验通过对重金属锌对菜用大黄的种子的发芽特性以及幼苗生长状况进行研究和分析，从而更好地了解重金属锌对菜用大黄生长发育的胁迫作用，为进一步进行土壤修复提供技术依据。

1材料与方法

1.1材料

本试验所用菜用大黄种子资源由河南科技学院菜用大黄引种课题组提供，于2013年6月采自新乡古固寨实验基地，本试验于2013年11月在河南科技学院育种实验室进行，所用种子的千粒重为22.5g。

1.2方法

1.2.1发芽试验

本试验采用的是纸上发芽的方式。

首先选取无病虫害，籽粒饱满一致并且无破损的菜用大黄种子若干粒，用蒸馏水浸泡处理24小时，使种子吸水膨胀。

然后以ZnSO4为基础，配制ZnSO4梯度浓度溶液，浓度分别为0、20、50、100、150、200、300、500、700mg/L的ZnSO4溶液。

取干净的培养皿27个，将浸种后的种子吸干水分，按每皿30粒放入铺有双层滤纸的培养皿中，分别加入不同浓度的ZnSO4溶液，每个浓度重复3次，在培养皿的侧面贴上标签，盖好后放入21℃的恒温培养箱中进行培养。

保证培养箱每天12小时的光照，每天用相应浓度的锌溶液补充蒸发掉的水分，使种子能够在溶液浓度恒定的条件下进行发芽。

每天以胚根突破种皮3mm为标准统计萌发粒数，在5天后计算发芽势，7天后计算发芽率，并计算出发芽指数。

培养14天后测定幼苗的根长、茎长和叶绿素的含量。

发芽势（%）=（规定天数正常发芽种子数/供试种子总数）×100%

发芽率（%）=（全部正常发芽种子数/供试种子总数）×100%

发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt）（Gt为t时间内的发芽数，Dt为相应的发芽天数）[11]

1.2.2幼苗根长和茎长的测定

待培养14天后，分别从各个浓度的样品中随机选取10株幼苗，测量其根长和茎长，最后算出平均值。

1.2.3电解质外渗率的测定

电解质外渗率采用电导仪测定,参照张志良的方法[12]。

用不同浓度的ZnSO4溶液浸种菜用大黄种子24小时后，随机取浸种种子各20粒，用蒸馏水洗净吸干,放入50mL锥形瓶中,加蒸馏水20mL,浸泡4.5h。

摇动锥形瓶,使溶液均匀,过滤到50mL烧杯中,每个处理重复三次，测定滤出溶液的电导率。

1.2.4叶绿素含量的测定

取0.25g培养好的菜用大黄叶片用80%的丙酮提取，以每分6000转离心10分钟，取其上清液，用分光光度计检测在663和645nm处的吸收值，依据Lambert-Beer定律计算叶绿素的含量[13]，单位为mg/g。

2结果与分析

2.1Zn2+浓度对菜用大黄种子萌发情况的影响

发芽率和发芽势是经常用来评价种子发芽常用的指标，反映了种子的发芽速度和发芽整齐度。

由表1可知：

不同浓度的Zn2+溶液处理后的菜用大黄种子的萌发情况不同，以去离子水（0mg/L）为对照，在低浓度的Zn2+溶液处理下，菜用大黄种子的发芽率和发芽势都高于对照，其中，当Zn2+溶液处于100mg/L时，种子的发芽率和发芽势都处于最高状态，分别为86%和82%，对菜用大黄的种子的萌发起到促进作用。

可是在高浓度的Zn2+溶液处理下，菜用大黄种子的发芽率和发芽势都低于对照，当处于200mg/L时种子的发芽率和发芽势急剧下降，对菜用大黄种子的萌发起到抑制作用，且随着Zn2+浓度的提高，抑制作用逐渐增大。

这说明Zn2+溶液对菜用大黄种子萌发的影响呈现低促高抑的现象。

发芽指数可以在一定程度上表示种子在萌发过程中营养物质的分解和重建状态，在一定的Zn2+浓度下，发芽率、发芽势和发芽指数三个指标综合起来可以反映植物在芽期的耐性。

发芽指数越大说明发芽的速度越快，长势也就越好。

发芽指数是反应种子品质好坏的一个重要参数。

从表1可以看出，不同浓度的Zn2+溶液处理对菜用大黄的发芽指数影响比较大。

当Zn2+浓度为100mg/L时，菜用大黄的发芽指数最高，当Zn2+浓度为200mg/L时，种子的发芽指数低于对照，并且随着浓度的逐渐增大，发芽指数也在逐渐变小，菜用大黄种子受到的抑制越大。

再次表明低浓度的Zn2+有利于种子的萌发，高浓度的Zn2+对种子的萌发起到明显的抑制作用。

表1锌浓度对菜用大黄萌发情况以及根长和茎长的影响

Zn2+浓度发芽率发芽势发芽指数根长茎长

（mg/L）（%）（%）（cm）（cm）

0（CK）78707.344.462.29

2074717.674.322.27

5081777.864.042.14

10086827.913.981.89

15080727.463.561.74

20073656.182.691.56

30068645.431.801.62

50067644.891.121.45

70064604.210.561.26

2.2Zn2+浓度对菜用大黄幼苗根长和茎长的影响

Zn2+作为植物正常生命活动必需的营养元素，适量的Zn2+对植物的生长是必不可少的。

由表1可以看出，随着Zn2+浓度的增加，各处理幼苗的根长和茎长在逐渐缩短。

比如在0mg/L的Zn2+溶液处理下，根长达4.46cm，茎长达2.29cm，但是在700mg/L的Zn2+溶液处理下，根长只有0.56cm，茎长也只有1.26cm，在高浓度的条件下几乎看不到正常生长的幼根和幼芽。

在Zn2+浓度低于100mg/L时根长虽有缩短，但缩短没那么明显，当Zn2+浓度超过100mg/L时，根长缩短加剧。

这说明重金属Zn2+对菜用大黄的根长和茎长都具有抑制作用，且随着Zn2+浓度的增加，对根长的抑制作用就越明显。

重金属Zn2+不仅影响种子的发芽率和发芽势，还影响到菜用大黄幼苗的生长，降低了菜用大黄的幼苗的根长和茎长，这说明Zn2+对菜用大黄幼苗的生长具有抑制作用。

2.3Zn2+浓度对菜用大黄电解质外渗率的影响

植物细胞膜是植物细胞与外界环境进行物质交换和信息传递的界面和屏障，它是选择透过性膜。

生物膜系统的稳定性是细胞进行正常生理功能的基础，也是植物遭受伤害的关键部位。

所以可以用细胞膜的透性来评价植物对重金属污染物的反应，细胞膜的透性是反应植物合成代谢与抗逆性的主要的生理指标，它可以通过检测其电导率的变化来反应[14]。

从表2中可以看出，Zn2+浓度不同对菜用大黄种子测出的电导率也不一样，这说明Zn2+浓度对菜用大黄种子的细胞膜透性有影响。

当Zn2+浓度低于100mg/L时，电导率都低于对照（0mg/L），且随着Zn2+浓度的增加，种子的电导率也在逐渐下降。

在100mg/L时，电导率最低。

当Zn2+浓度继续增大时，电导率也逐渐增大，超过200mg/L时，高于对照（0mg/L）。

表2锌浓度对菜用大黄电导率的影响

Zn2+浓度（mg/L）电导率（Us/cm）

0（CK）36.33cBC

2035.67cdC

5034.67dCD

10032.67eD

15034.33dCD

20036.33cBC

30038.00bAB

50039.67aA

70039.33abA

注:

同列数字后的小写字母分别表示在0.05水平上的差异显著性,大写字母分别表示0.01水平上的差异显著性。

2.4Zn2+浓度对菜用大黄幼苗叶绿素浓度的影响

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量的高低直接影响植物的光合作用。

由表3可以看出，当菜用大黄的幼苗生长到第14天时，随着Zn2+浓度的增加，叶绿素a、叶绿素b和叶绿素（a+b）的含量均呈现出降低的趋势，且下降明显。

表3锌浓度对菜用大黄幼苗叶绿素含量的影响

Zn2+浓度叶绿素a叶绿素b叶绿素a+b

（mg/L）Chla（mg/g）Chlb（mg/g）Chla+b（mg/g）

0（CK）0.77830.25041.0287

200.75860.24010.9987

500.73900.22980.9688

1000.72920.23110.9603

1500.68960.19110.8807

2000.66920.18560.8548

3000.60500.16270.7677

5000.60430.15150.7558

7000.61010.14200.7521

3小结与讨论

3.1小结

本试验采用培养皿纸上发芽的方式，对不同浓度Zn2+溶液处理下菜用大黄的种子萌发特性及对幼苗生长的影响进行了研究。

结果表明，Zn2+溶液处理对菜用大黄种子的萌发具有低浓度促进作用和高浓度抑制的作用。

在本实验中，与对照相比，当Zn2+浓度低于150mg/L时，对菜用大黄种子的发芽率、发芽势和发芽指数都具有不同程度的促进作用。

在100mg/L时，发芽率、发芽势和发芽指数都达到最高。

当Zn2+浓度大于150mg/L时，与对照相比，Zn2+浓度越高菜用大黄种子的发芽率、发芽势和发芽指数就越低，可能是高浓度的锌破坏了菜用大黄种子的内部结构及酶的活性，从而抑制了种子的萌发。

种子的电导率在Zn2+浓度为100mg/L时最低，高于150mg/L时逐渐升高。

测定用不同浓度的Zn2+溶液处理后的菜用大黄种子的电解质外渗率，可以反应出重金属Zn2+对种子的膜系统的影响。

电导率越低，种子细胞内物质渗出越少，细胞膜的完整性也就越高。

本实验进一步说明了低浓度的Zn2+能促进种子的萌发。

根长、茎长和叶绿素的含量可以反应出用不同浓度的Zn2+溶液处理后的菜用大黄的幼苗的生长情况。

在本实验中，与对照相比，随着Zn2+浓度的增加，幼苗的根长、茎长和叶绿素的含量在不断减少，这说明Zn2+不仅能抑制菜用大黄的幼根和幼芽的生长，而且对叶绿色的合成也有抑制作用。

3.2讨论

Zn2+是植物生长的必须营养元素，适量的Zn2+对许多关键酶的合成、蛋白质结构的稳定起着非常重要的作用，Zn2+还对氧化胁迫造成的膜脂过氧化、质膜损害、膜渗透性的改变具有稳定和保护效应[15]。

有研究表明，重金属对植物种子的萌发及幼苗的影响存在一个较低浓度下的刺激效应和较高浓度下的抑制效应[16]。

本文针对Zn2+胁迫下菜用大黄种子的萌发进行了进一步研究，从试验结果来看，本次试验结果与前人研究基本一致。

种子在萌发过程中，一定浓度的Zn2+对种子本身的膜系统有修补能力，可以使破损的膜系统得到修复，能够有效地减少萌发种子细胞内物质的渗出，使种子在萌发期间的渗透率有所下降，使低浓度的Zn2+处理后种子的电导率低于对照，膜的完整性也得到了修复。

当Zn2+的浓度过高时，种子的细胞膜选择透性遭到了破坏，种子的电导率随着锌浓度的升高而升高，种子的电解质外渗率也随之增大。

通过对不同浓度Zn2+溶液处理后菜用大黄种子的电导率的测定，进一步说明了适量的Zn2+能够促进菜用大黄种子的萌发。

结果还表明锌可以抑制菜用大黄幼苗的根长、芽长和叶绿素的含量。

Stobart等认为，叶绿素含量降低的原因是重金属抑制叶绿素酸脂还原酶的活性和影响了氨基-r-戊酮酸的合成，而这两者对于叶绿素的合成是必须的，所以导致叶绿素的含量降低[17]，至于锌在哪个浓度能够使幼苗的根长、茎长、叶绿素的含量和种子的萌发情况以及其它生理指标能够更好的协调，还有待进一步研究。

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293-298.

致谢

毕业在即,毕业设计是我们大学生活最后一项工作,也是最重要的。

在论文完成之际，衷心感谢我的指导老师姜立娜老师在我毕业论文选题、论证、实施和撰写过程中给予的精心指导和帮助。

感谢在试验过程中，我的同学郭巧燕给我的帮助。

在此，对以上给予我大力支持和帮助的老师和同学表示最衷心的感谢！

同时，诚挚的感谢院系领导及各位老师大学五年来的关心支持和教导！