EDTA-硫酸亞鐵對(duì)東北地區(qū)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

郭 薇，王建華

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院/種子科學(xué)中心 北京 100193

EDTA-硫酸亞鐵對(duì)東北地區(qū)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

郭 薇，王建華

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院/種子科學(xué)中心 北京 100193

本研究以東北地區(qū)水稻市場(chǎng)收集來(lái)的粳稻種子作為試驗(yàn)材料，使用多種安全、常見(jiàn)的試劑對(duì)種子進(jìn)行處理，以期獲得“促萌發(fā)、助生長(zhǎng)”的處理方案。

EDTA-硫酸亞鐵；水稻幼苗；粳稻；葉綠素含量；整齊度

水稻是亞洲地區(qū)主要糧食作物之一，分為秈稻與粳稻兩個(gè)亞種。其中因粳稻口感好、品質(zhì)佳，粳米市場(chǎng)日益興盛，粳米的生產(chǎn)也受到了更多的重視。我國(guó)東北地區(qū)是優(yōu)質(zhì)粳稻的主產(chǎn)區(qū)之一，品種以自交種為主，且種類繁多。糧食生產(chǎn)基地常常也是種子繁育基地，糧種混用的情況較為普遍，種子質(zhì)量得不到保障，時(shí)常以超量用種為代價(jià)來(lái)保證成活秧苗的數(shù)量[1]。

在種子期或者幼苗期進(jìn)行適當(dāng)處理，可以促進(jìn)水稻幼苗的生長(zhǎng)，對(duì)種子活力的保持和對(duì)種苗潛力的激發(fā)有明顯作用，同時(shí)優(yōu)化幼苗在旱育秧?xiàng)l件下的生長(zhǎng)狀況，適時(shí)早插秧，積極預(yù)防自然災(zāi)害，最終達(dá)到增產(chǎn)增收的目的[2~19]。

鐵是一種具有多種價(jià)態(tài)的金屬元素，土壤中亞鐵的存在形式也是復(fù)雜多樣，而水溶態(tài)亞鐵是其中最為活潑的部分，與作物的生長(zhǎng)密切相關(guān)。水溶態(tài)亞鐵包括螯合態(tài)和離子態(tài)兩種形式。在過(guò)去的20年間，已有不少研究者利用不同的處理方法，對(duì)雜交水稻種子施用硫酸亞鐵，研究其對(duì)雜交水稻種子萌發(fā)的影響[20~23]。但是關(guān)于亞鐵離子對(duì)東北地區(qū)粳稻種子或幼苗的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本研究以東北水稻種子為試驗(yàn)材料，探索螯合態(tài)亞鐵離子對(duì)粳稻種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的影響，研究結(jié)果對(duì)水稻育秧和直播稻獲得高活力秧苗具有一定的參考價(jià)值與指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為30份東北地區(qū)市場(chǎng)的水稻種子，具體材料名稱見(jiàn)附表。

1.2 試驗(yàn)條件與方法

1.2.1 紙床發(fā)芽試驗(yàn)

在硫酸亞鐵濃度篩選和驗(yàn)證階段，采用紙上發(fā)芽的方法。將水稻種子倒在光滑、清潔的桌面上，用分樣板將樣品混合均勻，然后將種子攤平成正方形，用分樣板劃兩條對(duì)角線，使樣品分成4個(gè)三角形，再取兩個(gè)對(duì)頂三角形內(nèi)的樣品繼續(xù)按上述方法分取，直到兩個(gè)三角形內(nèi)的樣品接近4份試驗(yàn)樣品的重量為止，然后隨機(jī)數(shù)取50粒水稻種子，4個(gè)重復(fù)。對(duì)種子進(jìn)行消毒（1%次氯酸鈉浸泡3 min，用蒸餾水沖洗3次），發(fā)芽紙裁剪成發(fā)芽盒大小，用滅菌鍋進(jìn)行高壓蒸汽滅菌（121℃，30 min），將配制好的處理液倒入發(fā)芽盒中，墊入雙層發(fā)芽紙，排出氣泡，保證發(fā)芽期間水分和空氣供給。用消過(guò)毒的鑷子把種子以5×10的排列方式碼放整齊，蓋上盒蓋，在25℃、16 h光照、8 h黑暗的恒溫光照發(fā)芽室中進(jìn)行發(fā)芽，從第5天開(kāi)始，每天補(bǔ)充5 mL對(duì)應(yīng)的處理液。第5天查發(fā)芽勢(shì)，第14天查發(fā)芽率，選取長(zhǎng)勢(shì)一致、能代表普遍生長(zhǎng)情況的水稻幼苗進(jìn)行根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、鮮重、干重的測(cè)定生長(zhǎng)評(píng)價(jià)。

生長(zhǎng)勢(shì)評(píng)分的基準(zhǔn)分為5分，分別從整齊度、葉色、株高3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分。以整齊度為例進(jìn)行說(shuō)明，若整齊度與對(duì)照基本一致，則評(píng)0分；若整齊度略優(yōu)于對(duì)照，評(píng)1分；若整齊度明顯優(yōu)于對(duì)照，則評(píng)2分；若整齊度略遜于對(duì)照，評(píng)-1分；明顯劣于對(duì)照，則評(píng)-2分。葉色與株高的評(píng)分方法類似，最后將基準(zhǔn)分與各項(xiàng)分相加，得到最終的長(zhǎng)勢(shì)評(píng)分。

另外，驗(yàn)證階段使用葉綠素測(cè)定儀（OPTISCIENHCE，型號(hào)CCM-300，可測(cè)定細(xì)小葉片的葉綠素含量）測(cè)定水稻葉片的平均葉綠素含量，每盒任意取5株幼苗，測(cè)定第一葉和第二葉中部葉片的葉綠素含量。

1.2.2 土間發(fā)芽試驗(yàn)

在探究單一硫酸亞鐵濃度對(duì)不同水稻幼苗生長(zhǎng)的影響時(shí)，采用土間發(fā)芽，在營(yíng)養(yǎng)缽中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，其中蛭石∶營(yíng)養(yǎng)土=1∶2，每盆裝入80 g混合土。水稻種子經(jīng)消毒 （1%次氯酸鈉浸泡3 min，用蒸餾水沖洗3次），用經(jīng)過(guò)高壓蒸汽滅菌（121℃，30 min）的發(fā)芽紙利用卷紙法進(jìn)行催芽，催芽48 h后用消過(guò)毒的鑷子進(jìn)行置床，每個(gè)樣品一個(gè)處理、一個(gè)對(duì)照，處理和對(duì)照均設(shè)4個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)16粒。每天澆施對(duì)應(yīng)的硫酸亞鐵溶液或蒸餾水，每缽30 mL，在25℃、16 h光照、8 h黑暗的恒溫光照發(fā)芽室中進(jìn)行發(fā)芽，第14天進(jìn)行查苗，觀察幼苗整體長(zhǎng)勢(shì)，并使用葉綠素測(cè)定儀（CCM-300）測(cè)定水稻幼苗葉片的葉綠素含量，每缽任意取5株幼苗，測(cè)定第一葉和第二葉中部葉片的葉綠素含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 篩選對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)有影響的硫酸亞鐵處理濃度

隨著EDTA-硫酸亞鐵溶液濃度的提高，水稻的長(zhǎng)勢(shì)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，如圖1所示。與對(duì)照相比，在0.05%、0.10%、0.15%和0.20%濃度下，水稻幼苗的長(zhǎng)勢(shì)均優(yōu)于對(duì)照，其中0.10%長(zhǎng)勢(shì)評(píng)分的均值最高，為7.75±0.50。

水稻幼苗的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)情況如圖2所示。隨著EDTA-硫酸亞鐵溶液濃度的提高，苗長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在0.05%~0.10%的區(qū)間及其附近達(dá)到最大值20.7±0.4 cm和20.7± 1.0 cm。根長(zhǎng)則是先處于一定的水平，在0.10% EDTA-硫酸亞鐵濃度下達(dá)到10.5±0.8 cm后，根長(zhǎng)平均值開(kāi)始下降。

圖1 不同EDTA-硫酸亞鐵濃度溶液處理水稻幼苗長(zhǎng)勢(shì)評(píng)分結(jié)果

圖2 不同EDTA-硫酸亞鐵濃度溶液處理根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)結(jié)果

2.2 驗(yàn)證0.10%EDTA-亞鐵溶液處理濃度對(duì)水稻幼苗的影響

如圖3所示，不同水稻品種處理后，水稻幼苗的苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)和全長(zhǎng)不同水平品種間有差異。1~4號(hào)材料處理后，苗長(zhǎng)與對(duì)照無(wú)明顯差異，5~ 10號(hào)樣品則顯著高于對(duì)照。從根長(zhǎng)部分可以看出，3號(hào)、10號(hào)樣品根生長(zhǎng)受到抑制，其余材料則無(wú)明顯差異。從全長(zhǎng)結(jié)果中可以看出，7號(hào)、8號(hào)材料優(yōu)于對(duì)照，其余則無(wú)明顯差異。

如表1所示，水稻葉片的葉綠素含量測(cè)定結(jié)果表明，1號(hào)材料對(duì)照與處理之間沒(méi)有差異；2號(hào)、4號(hào)材料差異顯著，即處理組葉片中葉綠素含量顯著高于對(duì)照組；其余材料對(duì)照與處理之間差異極其顯著，即處理組水稻葉片葉綠素含量遠(yuǎn)高于對(duì)照組。

2.3 EDTA-硫酸亞鐵濃度對(duì)不同品種水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)使用18個(gè)不同品種的水稻樣品，如圖4所示。5號(hào)材料對(duì)照與處理之間的葉綠素含量差異達(dá)到極顯著，處理組葉片中葉綠素含量遠(yuǎn)高于對(duì)照，2、3、6、8、9、13、14、15和17號(hào)樣品差異達(dá)到顯著水平，處理組葉綠素含量高于對(duì)照組，其余樣品未存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差異。

圖3 0.10%EDTA-硫酸亞鐵溶液處理水稻幼苗結(jié)果

表1 4種作物發(fā)芽勢(shì)及超弱發(fā)光的相關(guān)度

圖4 EDTA-硫酸亞鐵濃度溶液處理不同品種水稻幼苗生長(zhǎng)的結(jié)果

3 結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果可知，粳稻種子經(jīng)過(guò)EDTA-硫酸亞鐵溶液處理后促進(jìn)水稻幼苗地上部分的生長(zhǎng)，對(duì)根部的生長(zhǎng)有一定的抑制作用。0.10%的EDTA-硫酸亞鐵溶液能夠促進(jìn)水稻幼苗葉片中葉綠素的合成，使葉色顯著加深，在一定程度上促進(jìn)水稻幼苗的生長(zhǎng)。

不同品種的粳稻樣品對(duì)相同濃度的EDTA-硫酸亞鐵溶液具有不同的反應(yīng)，且反應(yīng)程度上也存在明顯的差異，這可能是由于不同水稻材料遺傳背景存在差異。0.10%的EDTA-硫酸亞鐵溶液能顯著促進(jìn)品種墾稻12、東農(nóng)428、龍稻10、北稻四和綏稻4的生長(zhǎng)，苗長(zhǎng)、全長(zhǎng)指標(biāo)均達(dá)到顯著水平，品種吉粳88和綏稻4的根生長(zhǎng)會(huì)明顯受到抑制；而所有品種葉片葉綠素水平都有提高，其中墾稻12、東農(nóng)428、龍稻10、北稻四和綏稻4處理與對(duì)照相比，差異達(dá)到極其顯著。

稻田中存在亞鐵，毒害水稻根的發(fā)育，進(jìn)而影響植株的整體生長(zhǎng)，研究者對(duì)亞鐵的作用機(jī)制和應(yīng)用前景進(jìn)行了充分的研究：過(guò)量的鐵會(huì)造成鐵毒害，而少量的鐵有利于葉綠素的形成，并促進(jìn)氮素的吸收。例如，在溶液培養(yǎng)的條件下，高濃度的螯合態(tài)亞鐵（EDTA-Fe2+）脅迫會(huì)明顯抑制雜交水稻地上和根系的生長(zhǎng)；而在鹽堿地進(jìn)行水稻田間育苗時(shí)，適當(dāng)使用硫酸亞鐵能改善土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況，提高秧苗的綜合素質(zhì)，秧苗粗壯、葉色濃郁，但過(guò)量施用會(huì)抑制秧苗生長(zhǎng)。本文利用螯合態(tài)亞鐵（EDTA-Fe2＋）分別采用紙上發(fā)芽和土間發(fā)芽的方法處理粳稻種子，研究其對(duì)粳稻幼苗生長(zhǎng)的影響，結(jié)果與前人基本一致。

附表1 硫酸亞鐵濃度驗(yàn)證所用樣品信息表

附表2 探究單一硫酸亞鐵濃度對(duì)不同水稻幼苗生長(zhǎng)的影響所用樣品信息表

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1005-2690（2016）01-0041-04

S511

B

郭薇 （1992-），女，漢族，四川成都人，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)樘岣咦魑镉酌缢刭|(zhì)的種子處理方法。

王建華（1963-），女，漢族，甘肅酒泉人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橛衩追N子性狀的基因組學(xué)研究；種子逆境萌發(fā)的遺傳調(diào)控機(jī)理研究；高質(zhì)量種子生產(chǎn)技術(shù)研究。

2015-10-06

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)“主要農(nóng)作物高活力種子生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”