錳脅迫對兩個水稻品種種子發(fā)芽的影響試驗研究

董麗平 扶勝蘭 李淑梅 劉書含 王付娟

文章編號： 1005-2690（2018）07-0109-03 中圖分類號： X171.5； S511.041 文獻標志碼： B

摘 要：本試驗選用兩個水稻品種黔兩優(yōu)58和岡優(yōu)737，進行不同錳濃度處理，研究了在不同錳濃度脅迫下兩個品種種子的發(fā)芽情況，對不同錳濃度脅迫下兩種水稻品種的發(fā)芽率、株高、根長、鮮重等指標進行測定。結果表明：一定范圍內，隨著錳濃度的增加，錳對水稻的生長會產生毒害作用，水稻的長勢會變弱，葉片根系變?yōu)楹稚２煌i濃度處理下，不同水稻品種對錳的敏感程度也不同。試驗表明：99.0%氯化錳濃度為8 mmol/L時，黔兩優(yōu)58（桂農業(yè)公告[2013]4號）即出現(xiàn)藥害，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、株高、根長、鮮重與對照相比均顯著下降；岡優(yōu)737（豫審稻2010010）在MnCl2處理濃度低于24 mmol/L時，相關指標與對照相比差異不顯著。試驗表明：岡優(yōu)737對錳的脅迫抗性要優(yōu)于黔兩優(yōu)58。

關鍵詞：水稻；錳脅迫；發(fā)芽；影響

水稻是我國乃至世界重要的糧食作物之一，水稻的生產關系到整個農業(yè)的發(fā)展。錳是工業(yè)生產中應用十分廣泛的一種重要金屬，工業(yè)生產過程中產生的大量錳元素可以通過江河、湖泊、雨水沖刷等途徑進入農田生態(tài)系統(tǒng)，對作物產量和品質產生一定影響[1]，錳污染已成為制約水稻產量和品質的一大因素[2，3]。

近年來，國內外關于錳毒及植物耐錳機理的研究取得了一定的進展[4，5]。研究證明，錳會對水稻的光合作用產生影響[6]，錳還是超氧化物歧化酶的重要組成成分[7]；但過量的錳對水稻的生長發(fā)育具有毒性[8]，在世界許多地方，錳毒成為酸性土壤中限制作物產量的重要因素[9]。我國酸性土壤占全國耕地面積的21%，除了鋁毒對作物生產影響最大外，錳毒則是酸性土壤上僅次于鋁毒的限制因素[10]。本課題對信陽地區(qū)種植面積較大的兩個水稻品種進行了錳脅迫測定，旨在通過不同品種對錳的脅迫耐性比較，探索水稻耐錳機制。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料：2個水稻品種——黔兩優(yōu)58和岡優(yōu)737，由信陽農林學院農學院水稻研究所提供。

試驗藥品：99.0%氯化錳（MnCl2·4H2O），中國天津市巴斯夫化工有限公司生產。

1.2 試驗設計

種子用0.5%次氯酸鈉消毒15 min后用蒸餾水浸泡處理12 h。將消毒種子置床培養(yǎng)，每培養(yǎng)皿（15 mm×15 mm）放置種子50粒。99.0%氯化錳（（MnCl2·4H2O））設5個濃度處理，每個處理設3個重復。

發(fā)芽試驗條件嚴格按照《農作物種子檢驗》規(guī)程進行[11]。觀察兩個品種水稻在不同錳濃度下的生長反應。錳濃度設置情況如表1。

1.3 測定項目

1.3.1 種子發(fā)芽測定

種子發(fā)芽測定按照GB/T 3543.4—1995農作物種子檢驗規(guī)程進行，水稻種子置床后3 d開始每天記載種子發(fā)芽率直至第7天，并計算發(fā)芽指數(shù)GI=∑Gt/Dt、活力指數(shù)VI=GI×W（ 指幼苗單株平均重）。

1.3.2 水稻幼苗株高測定

幼苗株高：測量從根部至幼苗頂部最長葉長度，以cm計。水稻幼苗根長：從根尖到幼苗底部，以cm計。單株測量，每個處理均測定10個植株[12，13]。

1.3.3 幼苗鮮重測定

結合發(fā)芽試驗活力指數(shù)測定，在發(fā)芽結束時利用電子天平測定水稻幼苗的鮮重，以mg計。幼苗先用清水洗凈后用吸水紙吸干表面水分后，每個處理測定10個植株，計算平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件及SAS軟件對數(shù)據(jù)進行處理。

2 結果與分析

2.1 錳處理對水稻發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響

由表2可知，兩個水稻品種在MnCl2濃度為0～32 mmol/L時，種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率會發(fā)生不同的變化。黔兩優(yōu)58的發(fā)芽勢、發(fā)芽率在比較低的錳濃度下（8 mmol/L）即與對照產生顯著差異，而岡優(yōu)737在濃度4（24 mmol/L）時與對照相比差異不明顯。

對兩個品種在不同錳濃度脅迫下的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)進行分析可以看出，在低錳（8 mmol/L）脅迫下，黔兩優(yōu)58與對照相比即產生顯著差異，且隨著錳濃度的增加，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)具有顯著降低的趨勢。而岡優(yōu)737在濃度4（24 mmol/L）時，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與對照相比差異不明顯。只有當錳濃度增加到濃度5（32 mmol/L）時，才會產生顯著差異。

2.2 錳處理對水稻幼苗根長、株高的影響

由表3可知，在MnCl2濃度為0～32 mmol/L時，不同處理對兩個品種的根長、株高的影響是不同的。黔兩優(yōu)58在MnCl2濃度≥8 mmol/L時，與對照相比，在發(fā)芽7 d后其根長、株高在0.05水平上差異顯著，且隨著錳濃度的增加差異顯著增加。水稻發(fā)芽第9天、第11天測定的結果與第7天相似，這說明錳濃度加高時會對黔兩優(yōu)58的生長產生一定的影響，且錳對水稻產生毒害后，毒害作用不會因水稻生長發(fā)育時間的推移而消減，也就是說錳對黔兩優(yōu)58的毒害作用具有不可逆性，可能會影響到水稻的后期生長。岡優(yōu)737在錳濃度低于16 mmol/L處理下，與對照相比，各濃度在根長、株高指標上，在0.05水平上差異不顯著；濃度24 mmol/L處理下，水稻根長與對照相比在0.05水平上差異顯著，但株高與對照相比沒有顯著差異。只有當錳濃度達到32 mmol/L時，水稻的株高、根長與對照相比才呈現(xiàn)顯著差異。對比兩個品種在不同錳濃度處理下幼苗株高、根長情況可以看出，岡優(yōu)737較黔兩優(yōu)58耐錳脅迫的能力較強。

2.3 錳處理對水稻幼苗鮮重的影響

課題研究組對不同錳濃度脅迫下兩個水稻品種在苗期生長的鮮重進行了測定，結果表明，在MnCl2濃度為8 mmol/L時，黔兩優(yōu)58在發(fā)芽7 d后鮮重與對照相比在0.05水平上差異不顯著，但9 d、11 d后鮮重與對照相比顯著下降。當MnCl2濃度≥16 mmol/L時，黔兩優(yōu)58在發(fā)芽7 d、9 d、11 d測得鮮重與對照相比在0.05水平上差異顯著，且錳濃度越高，與對照相鮮重呈顯著降低的趨勢。岡優(yōu)737在MnCl2處理濃度

≤24 mmol/L時，第7、9、11天測得的鮮重與對照相比在0.05水平上差異不顯著，但當MnCl2處理濃度增加至32 mmol/L時，與對照相比，第7、9天測得的鮮重與對照相比差異不顯著，但第11天的鮮重測定與對照相比存在顯著差異。

3 討論

隨著工業(yè)生產的發(fā)展，錳作為工業(yè)化生產運用廣泛的一種金屬，正在以各種形式進入到農田生態(tài)環(huán)境中，并對作物生產產生一定的影響。水稻是中國乃至全世界主要的糧食作物之一，降低錳脅迫對水稻的傷害，研究錳脅迫下水稻的早期生理狀態(tài)，探討水稻耐錳機制，為改良和培育耐錳品種提供理論依據(jù)，是本課題研究的重點。

本試驗采用信陽地區(qū)兩種常規(guī)種植水稻品種進行不同錳濃度脅迫處理，并對各種處理下水稻發(fā)芽期各項形態(tài)指標進行測定。試驗表明，黔兩優(yōu)58在錳濃度脅迫下，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、株高、根長、鮮重都受到了一定的影響，當MnCl2濃度≥8 mmol/L時與對照相比表現(xiàn)出顯著差異；岡優(yōu)737在MnCl2處理濃度≤16 mmol/L，與對照相比各項指標沒有顯著差異，只有在MnCl2濃度≥24 mmol/L，才表現(xiàn)出一定的差異。

本試驗表明，99.0%氯化錳濃度為8～32 mmol/L時，岡優(yōu)737對錳脅迫的耐性要優(yōu)于黔兩優(yōu)58，在錳污染嚴重的地區(qū)，能否優(yōu)先選擇岡優(yōu)737，還需要進一步進行大田試驗。岡優(yōu)737的耐錳生理機制，也是值得課題組今后繼續(xù)探討的一個課題。

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（收稿日期：2018-04-10）