碘元素对提高水稻种子活性及发芽率的影响

汪少敏 周红海 胡铁军

（余姚市农业技术推广服务总站，浙江余姚315400）

种子引发指控制种子缓慢吸收水分，使其停留在吸胀的第二阶段，促使种子进行预发芽的生理生化代谢和修复作用，促进细胞膜、细胞器DNA的修复酶活化，使种子处于准备发芽的代谢状态，但防止胚根伸出的一项技术[1-2]。种子引发的效果明显，引发后的农作物发芽整齐，成苗率高，缩短了种子吸胀时间，较没有经过引发的种子发芽更迅速，抗逆能力更强[3-6]。目前，种子引发技术在粮油、蔬菜、果树、观赏植物、药用植物、林木等作物上都得到了大量的研究，并在蔬菜上已经实现了商业化应用。

研究表明，通过种子浸种或包衣的方式对种子进行营养元素（特别是微量元素）处理，除了能弥补由于土壤供应不足造成的营养元素缺乏，还能提高逆境胁迫下作物抗逆能力，进而提高作物产量。目前已经发现硼、锌、铜、钼等多种微量元素对作物种子引发及后续的生长发育有重要影响。如Fanooq等[7]发现，低浓度硼（0.01%）能使水稻种子提早发芽，提高发芽率，促进根系生成并着床；李海平等[8]的研究表明，用0.0025%的硫酸铜能提高苦荞种子的发芽率、活性以及产量；刘宪明等[9]研究表明，马铃薯种子用0.06%的硫酸锌溶液浸种后，其根长和干物质积累明显增加。

碘能调节植物的生长速度，提高植物的抗病虫害能力。虽然在种子引发方面其他营养元素研究很多，但是对碘元素的研究尚未见报道。本研究拟通过采用不同浓度碘溶液对水稻种子进行引发处理，来探索碘元素对水稻种子萌发的作用。

1 材料与方法

1.1 材料与种子处理

供试水稻品种为中早39，种子来自浙江省余姚市种子种苗管理站，初始含水量8.96%（高恒温烘干法）。各取50 g种子在25℃避光条件下分别浸于碘含量为0.00001%、0.0001%、0.001%、0.01%、0.1%、0.5%、1%、5%（W/V）的溶液中24 h，溶液由去离子水配制，溶液和种子比为5∶1（W/V），以未经处理的种子作为对照。引发结束后，用去离子水洗3遍，再在带鼓风设备的培养箱内于25℃条件下干燥种子至初始水分含量。

各处理的种子分别置于衬有4层发芽纸的发芽盒（12 cm×12 cm）内，在纸上发芽。每个发芽盒内用15 mL去离子水充分湿润，每个处理100粒种子，4次重复。将所有处理随机置于25℃的智能光照培养箱内，光照强度2 000 lux。记录种子发芽情况[7]，直至种子发芽数达到恒定。

1.2 测定项目及方法

50%发芽率到达时间（T50）按照Farooq等[10]改进后的公式来计算：

N为种子最终发芽数；ni、nj为相邻2次计数的发芽数为相邻 2 次计数对应的时间。

根据Ellis和 Roberts的公式[7]计算平均发芽时间（MGT）：

D为发芽天数；n为第D天种子的发芽数。

发芽指数（GI）按照AOSA的方法[7]计算：

D为发芽天数；n为第D天种子的发芽数。

发芽势（GE）为置床3 d后种子的发芽百分比。

1.3 数据处理

数据采用SPSS 19.0软件进行方差分析，其中百分比数据根据y=arcsin[sqrt（x/100）] 进行反正弦转换。

2 结果与分析

从图1可见，经过碘溶液处理的水稻种子达到50%发芽率时间（T50）比未经碘溶液处理的种子明显偏低，以浓度0.01%的处理最低；而到了5%的高浓度其达到50%发芽率时间显著增加。同样的，平均发芽时间（MGT）与碘元素处理的浓度关系趋势与T50表现基本一致（图2）。值得注意的是，T50和MGT都在碘元素浓度为0.1%时有一个小小的回弹。发芽势（GE）、发芽指数（GI）和最终发芽率（FGP，）在碘浓度较低（0.0001%、0.001%、0.01%）时较高，在碘浓度为0.1%时有一个较大的回落，之后随着碘浓度的增加出现回弹，达较高浓度（5%）时回落（图 3~图 5）。

图1 不同碘溶液浓度处理下水稻种子达到50%发芽率的时间

图2 不同碘溶液浓度处理下水稻种子的平均发芽时间

图3 不同碘溶液浓度处理下水稻种子的发芽势

图4 不同碘溶液浓度处理下水稻种子的发芽指数

图5 不同碘溶液浓度处理下水稻种子的最终发芽率

3 结论与讨论

在这次研究中发现，水稻种子用碘溶液浸种后，特别是低浓度的碘（浓度为0.0001%～0.001%）能够极大的提高水稻种子的活性、提早发芽时间、提高种子萌发的同步性和发芽率。而当浓度达到0.1%时无论是达到50%发芽率时间、平均发芽时间、发芽指数，还是发芽势、最终发芽率都有不同程度的减弱作用。值得注意的是，在引发浓度达到0.1%以后，随着浓度的提高，种子引发又呈现一个小的波峰，在浓度达到0.5%之前T50、MGT、GE、GI和 FGP效果都接近浓度为 0.00001%~0.001%时的状态。而浓度一旦达到或超过5%，则完全呈现抑制发芽的效果。虽然不是特别清楚其中的作用机制，但有一点可以肯定，碘元素在低浓度（0.00001%~0.001%）条件下可以引起一系列种子萌发的积极作用，直到达到一个转折点（碘浓度为0.1%），之后在高浓度（0.5%~1%）条件下或许通过渗透势的作用引起另一条作用机制，从而能够达到与低浓度下相同的诸如提高水稻种子的活性、提早发芽时间、提高种子萌发的同步性和发芽率等的效果。这有可能是碘在低浓度条件下离子本身对种子萌发具有活化作用，而在高浓度条件下则由于渗透调节起到了主要作用。盐溶液在种子引发期间有两方面的作用：首先，盐溶质作为一个渗透质调节水分进入种子，从而达到渗透调节的目的；另外，盐离子可能进入胚部细胞参与种子的代谢过程，影响预发芽代谢，可以起到一般的渗透调节无法实现的作用[11]。碘处理引发种子呈现双曲线的作用机理以及对后续植株生长及产量的作用还有待进一步研究。