锰胁迫对两个水稻品种种子发芽的影响试验研究

2018-09-10董丽平扶胜兰李淑梅刘书含王付娟

种子科技 2018年7期

董丽平扶胜兰李淑梅刘书含王付娟

文章编号： 1005-2690（2018）07-0109-03 中图分类号： X171.5； S511.041 文献标志码： B

摘要：本试验选用两个水稻品种黔两优58和冈优737，进行不同锰浓度处理，研究了在不同锰浓度胁迫下两个品种种子的发芽情况，对不同锰浓度胁迫下两种水稻品种的发芽率、株高、根长、鲜重等指标进行测定。结果表明：一定范围內，随着锰浓度的增加，锰对水稻的生长会产生毒害作用，水稻的长势会变弱，叶片根系变为褐色。不同锰浓度处理下，不同水稻品种对锰的敏感程度也不同。试验表明：99.0%氯化锰浓度为8 mmol/L时，黔两优58（桂农业公告[2013]4号）即出现药害，发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、株高、根长、鲜重与对照相比均显著下降；冈优737（豫审稻2010010）在MnCl2处理浓度低于24 mmol/L时，相关指标与对照相比差异不显著。试验表明：冈优737对锰的胁迫抗性要优于黔两优58。

关键词：水稻；锰胁迫；发芽；影响

水稻是我国乃至世界重要的粮食作物之一，水稻的生产关系到整个农业的发展。锰是工业生产中应用十分广泛的一种重要金属，工业生产过程中产生的大量锰元素可以通过江河、湖泊、雨水冲刷等途径进入农田生态系统，对作物产量和品质产生一定影响[1]，锰污染已成为制约水稻产量和品质的一大因素[2，3]。

近年来，国内外关于锰毒及植物耐锰机理的研究取得了一定的进展[4，5]。研究证明，锰会对水稻的光合作用产生影响[6]，锰还是超氧化物歧化酶的重要组成成分[7]；但过量的锰对水稻的生长发育具有毒性[8]，在世界许多地方，锰毒成为酸性土壤中限制作物产量的重要因素[9]。我国酸性土壤占全国耕地面积的21%，除了铝毒对作物生产影响最大外，锰毒则是酸性土壤上仅次于铝毒的限制因素[10]。本课题对信阳地区种植面积较大的两个水稻品种进行了锰胁迫测定，旨在通过不同品种对锰的胁迫耐性比较，探索水稻耐锰机制。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料：2个水稻品种——黔两优58和冈优737，由信阳农林学院农学院水稻研究所提供。

试验药品：99.0%氯化锰（MnCl2·4H2O），中国天津市巴斯夫化工有限公司生产。

1.2 试验设计

种子用0.5%次氯酸钠消毒15 min后用蒸馏水浸泡处理12 h。将消毒种子置床培养，每培养皿（15 mm×15 mm）放置种子50粒。99.0%氯化锰（（MnCl2·4H2O））设5个浓度处理，每个处理设3个重复。

发芽试验条件严格按照《农作物种子检验》规程进行[11]。观察两个品种水稻在不同锰浓度下的生长反应。锰浓度设置情况如表1。

1.3 测定项目

1.3.1 种子发芽测定

种子发芽测定按照GB/T 3543.4—1995农作物种子检验规程进行，水稻种子置床后3 d开始每天记载种子发芽率直至第7天，并计算发芽指数GI=∑Gt/Dt、活力指数VI=GI×W（指幼苗单株平均重）。

1.3.2 水稻幼苗株高测定

幼苗株高：测量从根部至幼苗顶部最长叶长度，以cm计。水稻幼苗根长：从根尖到幼苗底部，以cm计。单株测量，每个处理均测定10个植株[12，13]。

1.3.3 幼苗鲜重测定

结合发芽试验活力指数测定，在发芽结束时利用电子天平测定水稻幼苗的鲜重，以mg计。幼苗先用清水洗净后用吸水纸吸干表面水分后，每个处理测定10个植株，计算平均值。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件及SAS软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 锰处理对水稻发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数的影响

由表2可知，两个水稻品种在MnCl2浓度为0～32 mmol/L时，种子的发芽势、发芽率会发生不同的变化。黔两优58的发芽势、发芽率在比较低的锰浓度下（8 mmol/L）即与对照产生显著差异，而冈优737在浓度4（24 mmol/L）时与对照相比差异不明显。

对两个品种在不同锰浓度胁迫下的发芽指数、活力指数进行分析可以看出，在低锰（8 mmol/L）胁迫下，黔两优58与对照相比即产生显著差异，且随着锰浓度的增加，发芽指数、活力指数具有显著降低的趋势。而冈优737在浓度4（24 mmol/L）时，发芽指数和活力指数与对照相比差异不明显。只有当锰浓度增加到浓度5（32 mmol/L）时，才会产生显著差异。

2.2 锰处理对水稻幼苗根长、株高的影响

由表3可知，在MnCl2浓度为0～32 mmol/L时，不同处理对两个品种的根长、株高的影响是不同的。黔两优58在MnCl2浓度≥8 mmol/L时，与对照相比，在发芽7 d后其根长、株高在0.05水平上差异显著，且随着锰浓度的增加差异显著增加。水稻发芽第9天、第11天测定的结果与第7天相似，这说明锰浓度加高时会对黔两优58的生长产生一定的影响，且锰对水稻产生毒害后，毒害作用不会因水稻生长发育时间的推移而消减，也就是说锰对黔两优58的毒害作用具有不可逆性，可能会影响到水稻的后期生长。冈优737在锰浓度低于16 mmol/L处理下，与对照相比，各浓度在根长、株高指标上，在0.05水平上差异不显著；浓度24 mmol/L处理下，水稻根长与对照相比在0.05水平上差异显著，但株高与对照相比没有显著差异。只有当锰浓度达到32 mmol/L时，水稻的株高、根长与对照相比才呈现显著差异。对比两个品种在不同锰浓度处理下幼苗株高、根长情况可以看出，冈优737较黔两优58耐锰胁迫的能力较强。

2.3 锰处理对水稻幼苗鲜重的影响

课题研究组对不同锰浓度胁迫下两个水稻品种在苗期生长的鲜重进行了测定，结果表明，在MnCl2浓度为8 mmol/L时，黔两优58在发芽7 d后鲜重与对照相比在0.05水平上差异不显著，但9 d、11 d后鲜重与对照相比显著下降。当MnCl2浓度≥16 mmol/L时，黔两优58在发芽7 d、9 d、11 d测得鲜重與对照相比在0.05水平上差异显著，且锰浓度越高，与对照相鲜重呈显著降低的趋势。冈优737在MnCl2处理浓度

≤24 mmol/L时，第7、9、11天测得的鲜重与对照相比在0.05水平上差异不显著，但当MnCl2处理浓度增加至32 mmol/L时，与对照相比，第7、9天测得的鲜重与对照相比差异不显著，但第11天的鲜重测定与对照相比存在显著差异。

3 讨论

随着工业生产的发展，锰作为工业化生产运用广泛的一种金属，正在以各种形式进入到农田生态环境中，并对作物生产产生一定的影响。水稻是中国乃至全世界主要的粮食作物之一，降低锰胁迫对水稻的伤害，研究锰胁迫下水稻的早期生理状态，探讨水稻耐锰机制，为改良和培育耐锰品种提供理论依据，是本课题研究的重点。

本试验采用信阳地区两种常规种植水稻品种进行不同锰浓度胁迫处理，并对各种处理下水稻发芽期各项形态指标进行测定。试验表明，黔两优58在锰浓度胁迫下，发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、株高、根长、鲜重都受到了一定的影响，当MnCl2浓度≥8 mmol/L时与对照相比表现出显著差异；冈优737在MnCl2处理浓度≤16 mmol/L，与对照相比各项指标没有显著差异，只有在MnCl2浓度≥24 mmol/L，才表现出一定的差异。

本试验表明，99.0%氯化锰浓度为8～32 mmol/L时，冈优737对锰胁迫的耐性要优于黔两优58，在锰污染严重的地区，能否优先选择冈优737，还需要进一步进行大田试验。冈优737的耐锰生理机制，也是值得课题组今后继续探讨的一个课题。

参考文献：

[ 1 ] 饶玉春，郑婷婷，马伯军，等.微量元素铁、锰、铜对水稻生长的

影响及缺素防治[J].中国稻米，2012，18（04）：31-35.

[ 2 ] 李萍，宋阿琳，李兆君，等.硅对过量锰胁迫下水稻根系抗氧化

系统和膜脂质过氧化作用的调控机理[J].环境科学学报，2011，

31（07）：1 542-1 549.

[ 3 ] Foy C D.Physiological effects of hydrogen， aluminum， and mang-

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ing[C].Madison，Wisconsin： American Society of Agronomy，1984：

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[ 4 ] 任立民，刘鹏.锰毒及植物耐性机理研究进展[J].生态学报，2007，