碘元素對提高水稻種子活性及發(fā)芽率的影響

汪少敏 周紅海 胡鐵軍

（余姚市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)總站，浙江余姚315400）

種子引發(fā)指控制種子緩慢吸收水分，使其停留在吸脹的第二階段，促使種子進行預(yù)發(fā)芽的生理生化代謝和修復(fù)作用，促進細胞膜、細胞器DNA的修復(fù)酶活化，使種子處于準備發(fā)芽的代謝狀態(tài)，但防止胚根伸出的一項技術(shù)[1-2]。種子引發(fā)的效果明顯，引發(fā)后的農(nóng)作物發(fā)芽整齊，成苗率高，縮短了種子吸脹時間，較沒有經(jīng)過引發(fā)的種子發(fā)芽更迅速，抗逆能力更強[3-6]。目前，種子引發(fā)技術(shù)在糧油、蔬菜、果樹、觀賞植物、藥用植物、林木等作物上都得到了大量的研究，并在蔬菜上已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用。

研究表明，通過種子浸種或包衣的方式對種子進行營養(yǎng)元素（特別是微量元素）處理，除了能彌補由于土壤供應(yīng)不足造成的營養(yǎng)元素缺乏，還能提高逆境脅迫下作物抗逆能力，進而提高作物產(chǎn)量。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硼、鋅、銅、鉬等多種微量元素對作物種子引發(fā)及后續(xù)的生長發(fā)育有重要影響。如Fanooq等[7]發(fā)現(xiàn)，低濃度硼（0.01%）能使水稻種子提早發(fā)芽，提高發(fā)芽率，促進根系生成并著床；李海平等[8]的研究表明，用0.0025%的硫酸銅能提高苦蕎種子的發(fā)芽率、活性以及產(chǎn)量；劉憲明等[9]研究表明，馬鈴薯種子用0.06%的硫酸鋅溶液浸種后，其根長和干物質(zhì)積累明顯增加。

碘能調(diào)節(jié)植物的生長速度，提高植物的抗病蟲害能力。雖然在種子引發(fā)方面其他營養(yǎng)元素研究很多，但是對碘元素的研究尚未見報道。本研究擬通過采用不同濃度碘溶液對水稻種子進行引發(fā)處理，來探索碘元素對水稻種子萌發(fā)的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與種子處理

供試水稻品種為中早39，種子來自浙江省余姚市種子種苗管理站，初始含水量8.96%（高恒溫烘干法）。各取50 g種子在25℃避光條件下分別浸于碘含量為0.00001%、0.0001%、0.001%、0.01%、0.1%、0.5%、1%、5%（W/V）的溶液中24 h，溶液由去離子水配制，溶液和種子比為5∶1（W/V），以未經(jīng)處理的種子作為對照。引發(fā)結(jié)束后，用去離子水洗3遍，再在帶鼓風設(shè)備的培養(yǎng)箱內(nèi)于25℃條件下干燥種子至初始水分含量。

各處理的種子分別置于襯有4層發(fā)芽紙的發(fā)芽盒（12 cm×12 cm）內(nèi)，在紙上發(fā)芽。每個發(fā)芽盒內(nèi)用15 mL去離子水充分濕潤，每個處理100粒種子，4次重復(fù)。將所有處理隨機置于25℃的智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)，光照強度2 000 lux。記錄種子發(fā)芽情況[7]，直至種子發(fā)芽數(shù)達到恒定。

1.2 測定項目及方法

50%發(fā)芽率到達時間（T50）按照Farooq等[10]改進后的公式來計算：

N為種子最終發(fā)芽數(shù)；ni、nj為相鄰2次計數(shù)的發(fā)芽數(shù)為相鄰 2 次計數(shù)對應(yīng)的時間。

根據(jù)Ellis和 Roberts的公式[7]計算平均發(fā)芽時間（MGT）：

D為發(fā)芽天數(shù)；n為第D天種子的發(fā)芽數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)（GI）按照AOSA的方法[7]計算：

D為發(fā)芽天數(shù)；n為第D天種子的發(fā)芽數(shù)。

發(fā)芽勢（GE）為置床3 d后種子的發(fā)芽百分比。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進行方差分析，其中百分比數(shù)據(jù)根據(jù)y=arcsin[sqrt（x/100）] 進行反正弦轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)果與分析

從圖1可見，經(jīng)過碘溶液處理的水稻種子達到50%發(fā)芽率時間（T50）比未經(jīng)碘溶液處理的種子明顯偏低，以濃度0.01%的處理最低；而到了5%的高濃度其達到50%發(fā)芽率時間顯著增加。同樣的，平均發(fā)芽時間（MGT）與碘元素處理的濃度關(guān)系趨勢與T50表現(xiàn)基本一致（圖2）。值得注意的是，T50和MGT都在碘元素濃度為0.1%時有一個小小的回彈。發(fā)芽勢（GE）、發(fā)芽指數(shù)（GI）和最終發(fā)芽率（FGP，）在碘濃度較低（0.0001%、0.001%、0.01%）時較高，在碘濃度為0.1%時有一個較大的回落，之后隨著碘濃度的增加出現(xiàn)回彈，達較高濃度（5%）時回落（圖 3~圖 5）。

圖1 不同碘溶液濃度處理下水稻種子達到50%發(fā)芽率的時間

圖2 不同碘溶液濃度處理下水稻種子的平均發(fā)芽時間

圖3 不同碘溶液濃度處理下水稻種子的發(fā)芽勢

圖4 不同碘溶液濃度處理下水稻種子的發(fā)芽指數(shù)

圖5 不同碘溶液濃度處理下水稻種子的最終發(fā)芽率

3 結(jié)論與討論

在這次研究中發(fā)現(xiàn)，水稻種子用碘溶液浸種后，特別是低濃度的碘（濃度為0.0001%～0.001%）能夠極大的提高水稻種子的活性、提早發(fā)芽時間、提高種子萌發(fā)的同步性和發(fā)芽率。而當濃度達到0.1%時無論是達到50%發(fā)芽率時間、平均發(fā)芽時間、發(fā)芽指數(shù)，還是發(fā)芽勢、最終發(fā)芽率都有不同程度的減弱作用。值得注意的是，在引發(fā)濃度達到0.1%以后，隨著濃度的提高，種子引發(fā)又呈現(xiàn)一個小的波峰，在濃度達到0.5%之前T50、MGT、GE、GI和 FGP效果都接近濃度為 0.00001%~0.001%時的狀態(tài)。而濃度一旦達到或超過5%，則完全呈現(xiàn)抑制發(fā)芽的效果。雖然不是特別清楚其中的作用機制，但有一點可以肯定，碘元素在低濃度（0.00001%~0.001%）條件下可以引起一系列種子萌發(fā)的積極作用，直到達到一個轉(zhuǎn)折點（碘濃度為0.1%），之后在高濃度（0.5%~1%）條件下或許通過滲透勢的作用引起另一條作用機制，從而能夠達到與低濃度下相同的諸如提高水稻種子的活性、提早發(fā)芽時間、提高種子萌發(fā)的同步性和發(fā)芽率等的效果。這有可能是碘在低濃度條件下離子本身對種子萌發(fā)具有活化作用，而在高濃度條件下則由于滲透調(diào)節(jié)起到了主要作用。鹽溶液在種子引發(fā)期間有兩方面的作用：首先，鹽溶質(zhì)作為一個滲透質(zhì)調(diào)節(jié)水分進入種子，從而達到滲透調(diào)節(jié)的目的；另外，鹽離子可能進入胚部細胞參與種子的代謝過程，影響預(yù)發(fā)芽代謝，可以起到一般的滲透調(diào)節(jié)無法實現(xiàn)的作用[11]。碘處理引發(fā)種子呈現(xiàn)雙曲線的作用機理以及對后續(xù)植株生長及產(chǎn)量的作用還有待進一步研究。