EDTA-硫酸亞鐵對東北地區水稻幼苗生長的影響

郭 薇，王建華

中國農業大學農學與生物技術學院/種子科學中心 北京 100193

EDTA-硫酸亞鐵對東北地區水稻幼苗生長的影響

郭 薇，王建華

中國農業大學農學與生物技術學院/種子科學中心 北京 100193

本研究以東北地區水稻市場收集來的粳稻種子作為試驗材料，使用多種安全、常見的試劑對種子進行處理，以期獲得“促萌發、助生長”的處理方案。

EDTA-硫酸亞鐵；水稻幼苗；粳稻；葉綠素含量；整齊度

水稻是亞洲地區主要糧食作物之一，分為秈稻與粳稻兩個亞種。其中因粳稻口感好、品質佳，粳米市場日益興盛，粳米的生產也受到了更多的重視。我國東北地區是優質粳稻的主產區之一，品種以自交種為主，且種類繁多。糧食生產基地常常也是種子繁育基地，糧種混用的情況較為普遍，種子質量得不到保障，時常以超量用種為代價來保證成活秧苗的數量[1]。

在種子期或者幼苗期進行適當處理，可以促進水稻幼苗的生長，對種子活力的保持和對種苗潛力的激發有明顯作用，同時優化幼苗在旱育秧條件下的生長狀況，適時早插秧，積極預防自然災害，最終達到增產增收的目的[2~19]。

鐵是一種具有多種價態的金屬元素，土壤中亞鐵的存在形式也是復雜多樣，而水溶態亞鐵是其中最為活潑的部分，與作物的生長密切相關。水溶態亞鐵包括螯合態和離子態兩種形式。在過去的20年間，已有不少研究者利用不同的處理方法，對雜交水稻種子施用硫酸亞鐵，研究其對雜交水稻種子萌發的影響[20~23]。但是關于亞鐵離子對東北地區粳稻種子或幼苗的研究還未見報道。本研究以東北水稻種子為試驗材料，探索螯合態亞鐵離子對粳稻種子萌發與幼苗生長的影響，研究結果對水稻育秧和直播稻獲得高活力秧苗具有一定的參考價值與指導意義。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為30份東北地區市場的水稻種子，具體材料名稱見附表。

1.2 試驗條件與方法

1.2.1 紙床發芽試驗

在硫酸亞鐵濃度篩選和驗證階段，采用紙上發芽的方法。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，用分樣板劃兩條對角線，使樣品分成4個三角形，再取兩個對頂三角形內的樣品繼續按上述方法分取，直到兩個三角形內的樣品接近4份試驗樣品的重量為止，然后隨機數取50粒水稻種子，4個重復。對種子進行消毒（1%次氯酸鈉浸泡3 min，用蒸餾水沖洗3次），發芽紙裁剪成發芽盒大小，用滅菌鍋進行高壓蒸汽滅菌（121℃，30 min），將配制好的處理液倒入發芽盒中，墊入雙層發芽紙，排出氣泡，保證發芽期間水分和空氣供給。用消過毒的鑷子把種子以5×10的排列方式碼放整齊，蓋上盒蓋，在25℃、16 h光照、8 h黑暗的恒溫光照發芽室中進行發芽，從第5天開始，每天補充5 mL對應的處理液。第5天查發芽勢，第14天查發芽率，選取長勢一致、能代表普遍生長情況的水稻幼苗進行根長、苗長、鮮重、干重的測定生長評價。

生長勢評分的基準分為5分，分別從整齊度、葉色、株高3個方面進行評分。以整齊度為例進行說明，若整齊度與對照基本一致，則評0分；若整齊度略優于對照，評1分；若整齊度明顯優于對照，則評2分；若整齊度略遜于對照，評-1分；明顯劣于對照，則評-2分。葉色與株高的評分方法類似，最后將基準分與各項分相加，得到最終的長勢評分。

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

1.2.2 土間發芽試驗

在探究單一硫酸亞鐵濃度對不同水稻幼苗生長的影響時，采用土間發芽，在營養缽中進行發芽試驗，其中蛭石∶營養土=1∶2，每盆裝入80 g混合土。水稻種子經消毒 （1%次氯酸鈉浸泡3 min，用蒸餾水沖洗3次），用經過高壓蒸汽滅菌（121℃，30 min）的發芽紙利用卷紙法進行催芽，催芽48 h后用消過毒的鑷子進行置床，每個樣品一個處理、一個對照，處理和對照均設4個重復，每個重復16粒。每天澆施對應的硫酸亞鐵溶液或蒸餾水，每缽30 mL，在25℃、16 h光照、8 h黑暗的恒溫光照發芽室中進行發芽，第14天進行查苗，觀察幼苗整體長勢，并使用葉綠素測定儀（CCM-300）測定水稻幼苗葉片的葉綠素含量，每缽任意取5株幼苗，測定第一葉和第二葉中部葉片的葉綠素含量。

2 結果與討論

2.1 篩選對水稻幼苗生長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，水稻的長勢呈現先上升后下降的趨勢，如圖1所示。與對照相比，在0.05%、0.10%、0.15%和0.20%濃度下，水稻幼苗的長勢均優于對照，其中0.10%長勢評分的均值最高，為7.75±0.50。

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

圖1 不同EDTA-硫酸亞鐵濃度溶液處理水稻幼苗長勢評分結果

圖2 不同EDTA-硫酸亞鐵濃度溶液處理根長、苗長結果

2.2 驗證0.10%EDTA-亞鐵溶液處理濃度對水稻幼苗的影響

如圖3所示，不同水稻品種處理后，水稻幼苗的苗長、根長和全長不同水平品種間有差異。1~4號材料處理后，苗長與對照無明顯差異，5~ 10號樣品則顯著高于對照。從根長部分可以看出，3號、10號樣品根生長受到抑制，其余材料則無明顯差異。從全長結果中可以看出，7號、8號材料優于對照，其余則無明顯差異。

如表1所示，水稻葉片的葉綠素含量測定結果表明，1號材料對照與處理之間沒有差異；2號、4號材料差異顯著，即處理組葉片中葉綠素含量顯著高于對照組；其余材料對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高于對照組。

2.3 EDTA-硫酸亞鐵濃度對不同品種水稻幼苗生長的影響

試驗使用18個不同品種的水稻樣品，如圖4所示。5號材料對照與處理之間的葉綠素含量差異達到極顯著，處理組葉片中葉綠素含量遠高于對照，2、3、6、8、9、13、14、15和17號樣品差異達到顯著水平，處理組葉綠素含量高于對照組，其余樣品未存在統計學意義的差異。

圖3 0.10%EDTA-硫酸亞鐵溶液處理水稻幼苗結果

表1 4種作物發芽勢及超弱發光的相關度

圖4 EDTA-硫酸亞鐵濃度溶液處理不同品種水稻幼苗生長的結果

3 結論

從試驗結果可知，粳稻種子經過EDTA-硫酸亞鐵溶液處理后促進水稻幼苗地上部分的生長，對根部的生長有一定的抑制作用。0.10%的EDTA-硫酸亞鐵溶液能夠促進水稻幼苗葉片中葉綠素的合成，使葉色顯著加深，在一定程度上促進水稻幼苗的生長。

不同品種的粳稻樣品對相同濃度的EDTA-硫酸亞鐵溶液具有不同的反應，且反應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品種墾稻12、東農428、龍稻10、北稻四和綏稻4的生長，苗長、全長指標均達到顯著水平，品種吉粳88和綏稻4的根生長會明顯受到抑制；而所有品種葉片葉綠素水平都有提高，其中墾稻12、東農428、龍稻10、北稻四和綏稻4處理與對照相比，差異達到極其顯著。

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

附表1 硫酸亞鐵濃度驗證所用樣品信息表

附表2 探究單一硫酸亞鐵濃度對不同水稻幼苗生長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，研究方向為提高作物幼苗素質的種子處理方法。

王建華（1963-），女，漢族，甘肅酒泉人，博士，教授，博士生導師，研究方向為玉米種子性狀的基因組學研究；種子逆境萌發的遺傳調控機理研究；高質量種子生產技術研究。

2015-10-06

農業部公益性行業（農業）科研專項“主要農作物高活力種子生產關鍵技術研究與示范”