毛偉偉 王僮 王勃翰 鄭安 隋子庚 韓雨

摘要? ? 離子液體普遍具有一定毒性，本文主要研究1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽對(duì)荊條種子生長(zhǎng)發(fā)育的影響。由低到高設(shè)置不同濃度1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽的離子液體，對(duì)荊條種子進(jìn)行脅迫處理，觀察不同濃度離子液體處理后的荊條種子的發(fā)芽率與幼苗初期生長(zhǎng)情況。結(jié)果表明，離子液體對(duì)荊條幼苗根生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，對(duì)芽生長(zhǎng)有一定抑制作用。

關(guān)鍵詞? ? 離子液體;荊條;種子發(fā)芽率

中圖分類(lèi)號(hào)? ? S793.7? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A? ? ? ? 文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）10-0109-01

離子液體是一類(lèi)完全由離子組成的液體，具有熔點(diǎn)較低、不易揮發(fā)、性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，在許多化學(xué)和生物反應(yīng)中被用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑。由于離子液體作為工業(yè)溶劑大規(guī)模使用，不可避免地流失到環(huán)境中，會(huì)對(duì)環(huán)境和生物體造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽[BMIm][TfO]屬于咪唑類(lèi)離子液體，咪唑類(lèi)離子液體雖然為綠色合成物質(zhì)，但近年來(lái)已被驗(yàn)證對(duì)植物和動(dòng)物有一定毒性影響，且其生物降解率很低，對(duì)環(huán)境和生物安全有一定威脅[1-2]。

荊條（Vitex negundo L.var.heterophylla）為馬鞭草科牡荊屬落葉灌木，是華北地區(qū)重要的水土保持樹(shù)種，也是具有多種用途的山區(qū)綠化樹(shù)種[3]，在我國(guó)遼寧、河北、山東、河南、山西、陜西、內(nèi)蒙古等地均有分布[4]。荊條作為抗性與適應(yīng)力強(qiáng)的植物，廣泛應(yīng)用于礦山廢棄地等惡劣環(huán)境的生態(tài)修復(fù)工程中。本文探究了不同濃度1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽離子液體對(duì)荊條種子生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期為有關(guān)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與生態(tài)修復(fù)植物選擇提供參考。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗(yàn)材料

荊條種子于2018年秋季采自沈陽(yáng)市法庫(kù)縣包家屯鄉(xiāng)三合成村北山的荊條灌叢。

1.2? ?試驗(yàn)方法

1.2.1? ? 含水量測(cè)定。種子含水量是種子檢驗(yàn)項(xiàng)目和種子質(zhì)量指標(biāo)之一[5-6]。種子內(nèi)所含水包括游離水、束縛水和化合水3種。取3份樣品測(cè)定后取平均值，為了避免測(cè)定誤差，應(yīng)盡量縮短檢驗(yàn)樣品暴露在空氣中的時(shí)間。含水量計(jì)算公式為種子含水量（%）=（干燥前供檢種子質(zhì)量-干燥后供檢種子質(zhì)量）/干燥前供檢種子質(zhì)量×100。經(jīng)測(cè)定，試驗(yàn)所用荊條種子平均含水量為3.89%，表明所采集的荊條種子合格。

1.2.2? ? 種子預(yù)處理。初步打磨：選擇飽滿(mǎn)的種子，用240目砂紙輕輕打磨1 min，去除種子外面的宿萼。清洗和消毒：用自來(lái)水沖洗種子后，用2%過(guò)氧化氫溶液浸泡種子5 min，后用去離子水清洗數(shù)次，于陰涼處晾干待用。

1.2.3? ? 種子脅迫處理。共設(shè)7個(gè)處理，分別為1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸鹽離子液體50 mg/L（A）、100 mg/L（B）、200 mg/L（C）、300 mg/L（D）、500 mg/L（E）、1 000 mg/L（F）和空白對(duì)照（CK）。3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)30粒種子。將種子放入各個(gè)燒杯，用等量去離子水和不同濃度的離子液體分別浸泡種子12 h。12 h后將種子從燒杯中撈出，用去離子水反復(fù)沖洗以除去表面溶液，濾干后分別置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中。

1.2.4? ? 種子培養(yǎng)。將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中，設(shè)置28 ℃ 8 h、15 ℃ 16 h，每日補(bǔ)加等量去離子水，以保持種子發(fā)芽所需的濕潤(rùn)環(huán)境。

1.3? ? 調(diào)查統(tǒng)計(jì)

連續(xù)記錄種子15 d發(fā)芽情況并記錄幼苗芽長(zhǎng)與根長(zhǎng)。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 不同處理對(duì)種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，處理C荊條發(fā)芽率最高，為100.00%，較CK處理提高了3.33個(gè)百分點(diǎn);處理A、D、E、F荊條發(fā)芽率均為97.78%，較CK處理提高了1.11個(gè)百分點(diǎn);處理B荊條發(fā)芽率為98.89%，較CK提高了2.22個(gè)百分點(diǎn)。分析發(fā)現(xiàn)，用離子液體處理過(guò)的荊條種子發(fā)芽率均高于CK，處理 A～C發(fā)芽率不斷升高，處理D～F發(fā)芽率降低并保持穩(wěn)定。上述現(xiàn)象表明，離子液體可相對(duì)提高荊條種子發(fā)芽率，而毒性表現(xiàn)并不明顯。

2.2? ? 不同處理對(duì)幼苗芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)的影響

由圖2可知，荊條種子經(jīng)培養(yǎng)箱培養(yǎng)15 d后，各處理幼苗芽長(zhǎng)均小于CK;除處理B外，各處理幼苗根長(zhǎng)都大于CK。分析發(fā)現(xiàn)，離子液體對(duì)荊條根的生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用，而對(duì)芽的生長(zhǎng)有一定抑制作用，離子液體的梯度變化并沒(méi)有對(duì)幼苗的芽長(zhǎng)和根長(zhǎng)生長(zhǎng)產(chǎn)生有規(guī)律的影響。

3? ? 結(jié)論與討論

近年來(lái)，荊條良好的生態(tài)特性受到越來(lái)越多的關(guān)注且應(yīng)用廣泛，但由于荊條種子具有較深度休眠特性，果包對(duì)種子發(fā)芽起著嚴(yán)重阻礙作用[7-9]，導(dǎo)致種子發(fā)芽時(shí)間長(zhǎng)且發(fā)芽率低（約50%）。本文中對(duì)照組荊條種子發(fā)芽率高達(dá)96.67%，較野外荊條種子正常發(fā)芽率高1倍，其原因可能是采收的種子成熟度高，挑選了顆粒飽滿(mǎn)的種子并進(jìn)行了浸泡處理。經(jīng)離子液體處理的荊條種子發(fā)芽率較對(duì)照略高，并未表現(xiàn)出毒性。荊條幼苗的根長(zhǎng)普遍長(zhǎng)于對(duì)照組，而芽長(zhǎng)普遍低于對(duì)照組，說(shuō)明離子液體對(duì)荊條幼苗根的生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用，對(duì)芽的生長(zhǎng)有一定抑制作用。試驗(yàn)的不足之處為離子液體的濃度梯度設(shè)置較少，荊條的種皮較厚，離子液體對(duì)荊條種子發(fā)芽與生長(zhǎng)的毒性影響表現(xiàn)不明顯，有待進(jìn)一步研究。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 吳波，張玉梅，王華平.離子液體的安全性研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2008，6（27）：814-818.

[2] COULING D J，BERNOT R J，DOCHERTY K M，et al.Assessing the factors responsible for ionic liquids toxicity to aquatic organisms via qu-antitative structure-property relationship modeling[J].Green Chem，2006（8）：82-90.

[3] 李義強(qiáng)，宋桂龍，郭宇.水浸與赤霉素處理對(duì)荊條種子萌發(fā)影響研究[J].種子，2012，31（3）：10-12.

[4] 王曉蓓.優(yōu)良護(hù)坡植物：荊條的種子萌發(fā)及護(hù)坡性能研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2007：1-45.

[5] 張春霞.水土保持灌木：荊條的生物生態(tài)學(xué)特性初步研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2007.

[6] 馮常喜，李鐵信，鄭觀玉.荊條[J].中國(guó)水土保持，1985（2）：43.

[7] 楊芬芬，孟洪，李春喜，等.離子液體對(duì)三種農(nóng)作物發(fā)芽和生長(zhǎng)的毒性研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2009（4）：751-754.

[8] 陳忠林，王洋，關(guān)偉，等.離子液體[C2min][Val]對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)及生理特性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011（8）：1508-1513.

[9] 楊藝曉，趙繼紅，張宏忠.離子液體對(duì)高等植物的毒性及其生物降解性研究綜述[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（6）：35-38.

基金項(xiàng)目? ?遼寧大學(xué)2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“離子液體對(duì)荊條生長(zhǎng)發(fā)育的影響”。

作者簡(jiǎn)介? ?毛偉偉（1979-），男，山東平度人，副研究員，從事生態(tài)修復(fù)、生態(tài)園林和森林生態(tài)等生態(tài)學(xué)方面的研究工作。

收稿日期? ?2019-02-01