EDTA-硫酸亚铁对东北地区水稻幼苗生长的影响

2016-12-27王建华

种子科技 2016年1期

关键词：亚铁硫酸亚铁粳稻

郭薇，王建华

中国农业大学农学与生物技术学院/种子科学中心北京 100193

EDTA-硫酸亚铁对东北地区水稻幼苗生长的影响

郭薇，王建华

中国农业大学农学与生物技术学院/种子科学中心北京 100193

本研究以东北地区水稻市场收集来的粳稻种子作为试验材料，使用多种安全、常见的试剂对种子进行处理，以期获得“促萌发、助生长”的处理方案。

EDTA-硫酸亚铁；水稻幼苗；粳稻；叶绿素含量；整齐度

水稻是亚洲地区主要粮食作物之一，分为籼稻与粳稻两个亚种。其中因粳稻口感好、品质佳，粳米市场日益兴盛，粳米的生产也受到了更多的重视。我国东北地区是优质粳稻的主产区之一，品种以自交种为主，且种类繁多。粮食生产基地常常也是种子繁育基地，粮种混用的情况较为普遍，种子质量得不到保障，时常以超量用种为代价来保证成活秧苗的数量[1]。

在种子期或者幼苗期进行适当处理，可以促进水稻幼苗的生长，对种子活力的保持和对种苗潜力的激发有明显作用，同时优化幼苗在旱育秧条件下的生长状况，适时早插秧，积极预防自然灾害，最终达到增产增收的目的[2~19]。

铁是一种具有多种价态的金属元素，土壤中亚铁的存在形式也是复杂多样，而水溶态亚铁是其中最为活泼的部分，与作物的生长密切相关。水溶态亚铁包括螯合态和离子态两种形式。在过去的20年间，已有不少研究者利用不同的处理方法，对杂交水稻种子施用硫酸亚铁，研究其对杂交水稻种子萌发的影响[20~23]。但是关于亚铁离子对东北地区粳稻种子或幼苗的研究还未见报道。本研究以东北水稻种子为试验材料，探索螯合态亚铁离子对粳稻种子萌发与幼苗生长的影响，研究结果对水稻育秧和直播稻获得高活力秧苗具有一定的参考价值与指导意义。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为30份东北地区市场的水稻种子，具体材料名称见附表。

1.2 试验条件与方法

1.2.1 纸床发芽试验

在硫酸亚铁浓度筛选和验证阶段，采用纸上发芽的方法。将水稻种子倒在光滑、清洁的桌面上，用分样板将样品混合均匀，然后将种子摊平成正方形，用分样板划两条对角线，使样品分成4个三角形，再取两个对顶三角形内的样品继续按上述方法分取，直到两个三角形内的样品接近4份试验样品的重量为止，然后随机数取50粒水稻种子，4个重复。对种子进行消毒（1%次氯酸钠浸泡3 min，用蒸馏水冲洗3次），发芽纸裁剪成发芽盒大小，用灭菌锅进行高压蒸汽灭菌（121℃，30 min），将配制好的处理液倒入发芽盒中，垫入双层发芽纸，排出气泡，保证发芽期间水分和空气供给。用消过毒的镊子把种子以5×10的排列方式码放整齐，盖上盒盖，在25℃、16 h光照、8 h黑暗的恒温光照发芽室中进行发芽，从第5天开始，每天补充5 mL对应的处理液。第5天查发芽势，第14天查发芽率，选取长势一致、能代表普遍生长情况的水稻幼苗进行根长、苗长、鲜重、干重的测定生长评价。

生长势评分的基准分为5分，分别从整齐度、叶色、株高3个方面进行评分。以整齐度为例进行说明，若整齐度与对照基本一致，则评0分；若整齐度略优于对照，评1分；若整齐度明显优于对照，则评2分；若整齐度略逊于对照，评-1分；明显劣于对照，则评-2分。叶色与株高的评分方法类似，最后将基准分与各项分相加，得到最终的长势评分。

另外，验证阶段使用叶绿素测定仪（OPTISCIENHCE，型号CCM-300，可测定细小叶片的叶绿素含量）测定水稻叶片的平均叶绿素含量，每盒任意取5株幼苗，测定第一叶和第二叶中部叶片的叶绿素含量。

1.2.2 土间发芽试验

在探究单一硫酸亚铁浓度对不同水稻幼苗生长的影响时，采用土间发芽，在营养钵中进行发芽试验，其中蛭石∶营养土=1∶2，每盆装入80 g混合土。水稻种子经消毒（1%次氯酸钠浸泡3 min，用蒸馏水冲洗3次），用经过高压蒸汽灭菌（121℃，30 min）的发芽纸利用卷纸法进行催芽，催芽48 h后用消过毒的镊子进行置床，每个样品一个处理、一个对照，处理和对照均设4个重复，每个重复16粒。每天浇施对应的硫酸亚铁溶液或蒸馏水，每钵30 mL，在25℃、16 h光照、8 h黑暗的恒温光照发芽室中进行发芽，第14天进行查苗，观察幼苗整体长势，并使用叶绿素测定仪（CCM-300）测定水稻幼苗叶片的叶绿素含量，每钵任意取5株幼苗，测定第一叶和第二叶中部叶片的叶绿素含量。

2 结果与讨论

2.1 筛选对水稻幼苗生长有影响的硫酸亚铁处理浓度

随着EDTA-硫酸亚铁溶液浓度的提高，水稻的长势呈现先上升后下降的趋势，如图1所示。与对照相比，在0.05%、0.10%、0.15%和0.20%浓度下，水稻幼苗的长势均优于对照，其中0.10%长势评分的均值最高，为7.75±0.50。

水稻幼苗的根长和苗长情况如图2所示。随着EDTA-硫酸亚铁溶液浓度的提高，苗长呈现先上升后下降的趋势，在0.05%~0.10%的区间及其附近达到最大值20.7±0.4 cm和20.7± 1.0 cm。根长则是先处于一定的水平，在0.10% EDTA-硫酸亚铁浓度下达到10.5±0.8 cm后，根长平均值开始下降。

图1 不同EDTA-硫酸亚铁浓度溶液处理水稻幼苗长势评分结果

图2 不同EDTA-硫酸亚铁浓度溶液处理根长、苗长结果

2.2 验证0.10%EDTA-亚铁溶液处理浓度对水稻幼苗的影响

如图3所示，不同水稻品种处理后，水稻幼苗的苗长、根长和全长不同水平品种间有差异。1~4号材料处理后，苗长与对照无明显差异，5~ 10号样品则显著高于对照。从根长部分可以看出，3号、10号样品根生长受到抑制，其余材料则无明显差异。从全长结果中可以看出，7号、8号材料优于对照，其余则无明显差异。

如表1所示，水稻叶片的叶绿素含量测定结果表明，1号材料对照与处理之间没有差异；2号、4号材料差异显著，即处理组叶片中叶绿素含量显著高于对照组；其余材料对照与处理之间差异极其显著，即处理组水稻叶片叶绿素含量远高于对照组。

2.3 EDTA-硫酸亚铁浓度对不同品种水稻幼苗生长的影响

试验使用18个不同品种的水稻样品，如图4所示。5号材料对照与处理之间的叶绿素含量差异达到极显著，处理组叶片中叶绿素含量远高于对照，2、3、6、8、9、13、14、15和17号样品差异达到显著水平，处理组叶绿素含量高于对照组，其余样品未存在统计学意义的差异。

图3 0.10%EDTA-硫酸亚铁溶液处理水稻幼苗结果

表1 4种作物发芽势及超弱发光的相关度

图4 EDTA-硫酸亚铁浓度溶液处理不同品种水稻幼苗生长的结果

3 结论

从试验结果可知，粳稻种子经过EDTA-硫酸亚铁溶液处理后促进水稻幼苗地上部分的生长，对根部的生长有一定的抑制作用。0.10%的EDTA-硫酸亚铁溶液能够促进水稻幼苗叶片中叶绿素的合成，使叶色显著加深，在一定程度上促进水稻幼苗的生长。

不同品种的粳稻样品对相同浓度的EDTA-硫酸亚铁溶液具有不同的反应，且反应程度上也存在明显的差异，这可能是由于不同水稻材料遗传背景存在差异。0.10%的EDTA-硫酸亚铁溶液能显著促进品种垦稻12、东农428、龙稻10、北稻四和绥稻4的生长，苗长、全长指标均达到显著水平，品种吉粳88和绥稻4的根生长会明显受到抑制；而所有品种叶片叶绿素水平都有提高，其中垦稻12、东农428、龙稻10、北稻四和绥稻4处理与对照相比，差异达到极其显著。

稻田中存在亚铁，毒害水稻根的发育，进而影响植株的整体生长，研究者对亚铁的作用机制和应用前景进行了充分的研究：过量的铁会造成铁毒害，而少量的铁有利于叶绿素的形成，并促进氮素的吸收。例如，在溶液培养的条件下，高浓度的螯合态亚铁（EDTA-Fe2+）胁迫会明显抑制杂交水稻地上和根系的生长；而在盐碱地进行水稻田间育苗时，适当使用硫酸亚铁能改善土壤的营养状况，提高秧苗的综合素质，秧苗粗壮、叶色浓郁，但过量施用会抑制秧苗生长。本文利用螯合态亚铁（EDTA-Fe2＋）分别采用纸上发芽和土间发芽的方法处理粳稻种子，研究其对粳稻幼苗生长的影响，结果与前人基本一致。