董麗平 扶勝蘭 李淑梅 劉書含 王付娟

文章編號： 1005-2690（2018）07-0109-03 中圖分類號： X171.5； S511.041 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

摘 要：本試驗(yàn)選用兩個水稻品種黔兩優(yōu)58和岡優(yōu)737，進(jìn)行不同錳濃度處理，研究了在不同錳濃度脅迫下兩個品種種子的發(fā)芽情況，對不同錳濃度脅迫下兩種水稻品種的發(fā)芽率、株高、根長、鮮重等指標(biāo)進(jìn)行測定。結(jié)果表明：一定范圍內(nèi)，隨著錳濃度的增加，錳對水稻的生長會產(chǎn)生毒害作用，水稻的長勢會變?nèi)?，葉片根系變?yōu)楹稚?。不同錳濃度處理下，不同水稻品種對錳的敏感程度也不同。試驗(yàn)表明：99.0%氯化錳濃度為8 mmol/L時(shí)，黔兩優(yōu)58（桂農(nóng)業(yè)公告[2013]4號）即出現(xiàn)藥害，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、株高、根長、鮮重與對照相比均顯著下降；岡優(yōu)737（豫審稻2010010）在MnCl2處理濃度低于24 mmol/L時(shí)，相關(guān)指標(biāo)與對照相比差異不顯著。試驗(yàn)表明：岡優(yōu)737對錳的脅迫抗性要優(yōu)于黔兩優(yōu)58。

關(guān)鍵詞：水稻；錳脅迫；發(fā)芽；影響

水稻是我國乃至世界重要的糧食作物之一，水稻的生產(chǎn)關(guān)系到整個農(nóng)業(yè)的發(fā)展。錳是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛的一種重要金屬，工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量錳元素可以通過江河、湖泊、雨水沖刷等途徑進(jìn)入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生一定影響[1]，錳污染已成為制約水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的一大因素[2，3]。

近年來，國內(nèi)外關(guān)于錳毒及植物耐錳機(jī)理的研究取得了一定的進(jìn)展[4，5]。研究證明，錳會對水稻的光合作用產(chǎn)生影響[6]，錳還是超氧化物歧化酶的重要組成成分[7]；但過量的錳對水稻的生長發(fā)育具有毒性[8]，在世界許多地方，錳毒成為酸性土壤中限制作物產(chǎn)量的重要因素[9]。我國酸性土壤占全國耕地面積的21%，除了鋁毒對作物生產(chǎn)影響最大外，錳毒則是酸性土壤上僅次于鋁毒的限制因素[10]。本課題對信陽地區(qū)種植面積較大的兩個水稻品種進(jìn)行了錳脅迫測定，旨在通過不同品種對錳的脅迫耐性比較，探索水稻耐錳機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料：2個水稻品種——黔兩優(yōu)58和岡優(yōu)737，由信陽農(nóng)林學(xué)院農(nóng)學(xué)院水稻研究所提供。

試驗(yàn)藥品：99.0%氯化錳（MnCl2·4H2O），中國天津市巴斯夫化工有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

種子用0.5%次氯酸鈉消毒15 min后用蒸餾水浸泡處理12 h。將消毒種子置床培養(yǎng)，每培養(yǎng)皿（15 mm×15 mm）放置種子50粒。99.0%氯化錳（（MnCl2·4H2O））設(shè)5個濃度處理，每個處理設(shè)3個重復(fù)。

發(fā)芽試驗(yàn)條件嚴(yán)格按照《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)》規(guī)程進(jìn)行[11]。觀察兩個品種水稻在不同錳濃度下的生長反應(yīng)。錳濃度設(shè)置情況如表1。

1.3 測定項(xiàng)目

1.3.1 種子發(fā)芽測定

種子發(fā)芽測定按照GB/T 3543.4—1995農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，水稻種子置床后3 d開始每天記載種子發(fā)芽率直至第7天，并計(jì)算發(fā)芽指數(shù)GI=∑Gt/Dt、活力指數(shù)VI=GI×W（ 指幼苗單株平均重）。

1.3.2 水稻幼苗株高測定

幼苗株高：測量從根部至幼苗頂部最長葉長度，以cm計(jì)。水稻幼苗根長：從根尖到幼苗底部，以cm計(jì)。單株測量，每個處理均測定10個植株[12，13]。

1.3.3 幼苗鮮重測定

結(jié)合發(fā)芽試驗(yàn)活力指數(shù)測定，在發(fā)芽結(jié)束時(shí)利用電子天平測定水稻幼苗的鮮重，以mg計(jì)。幼苗先用清水洗凈后用吸水紙吸干表面水分后，每個處理測定10個植株，計(jì)算平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件及SAS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 錳處理對水稻發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響

由表2可知，兩個水稻品種在MnCl2濃度為0～32 mmol/L時(shí)，種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率會發(fā)生不同的變化。黔兩優(yōu)58的發(fā)芽勢、發(fā)芽率在比較低的錳濃度下（8 mmol/L）即與對照產(chǎn)生顯著差異，而岡優(yōu)737在濃度4（24 mmol/L）時(shí)與對照相比差異不明顯。

對兩個品種在不同錳濃度脅迫下的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)進(jìn)行分析可以看出，在低錳（8 mmol/L）脅迫下，黔兩優(yōu)58與對照相比即產(chǎn)生顯著差異，且隨著錳濃度的增加，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)具有顯著降低的趨勢。而岡優(yōu)737在濃度4（24 mmol/L）時(shí)，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與對照相比差異不明顯。只有當(dāng)錳濃度增加到濃度5（32 mmol/L）時(shí)，才會產(chǎn)生顯著差異。

2.2 錳處理對水稻幼苗根長、株高的影響

由表3可知，在MnCl2濃度為0～32 mmol/L時(shí)，不同處理對兩個品種的根長、株高的影響是不同的。黔兩優(yōu)58在MnCl2濃度≥8 mmol/L時(shí)，與對照相比，在發(fā)芽7 d后其根長、株高在0.05水平上差異顯著，且隨著錳濃度的增加差異顯著增加。水稻發(fā)芽第9天、第11天測定的結(jié)果與第7天相似，這說明錳濃度加高時(shí)會對黔兩優(yōu)58的生長產(chǎn)生一定的影響，且錳對水稻產(chǎn)生毒害后，毒害作用不會因水稻生長發(fā)育時(shí)間的推移而消減，也就是說錳對黔兩優(yōu)58的毒害作用具有不可逆性，可能會影響到水稻的后期生長。岡優(yōu)737在錳濃度低于16 mmol/L處理下，與對照相比，各濃度在根長、株高指標(biāo)上，在0.05水平上差異不顯著；濃度24 mmol/L處理下，水稻根長與對照相比在0.05水平上差異顯著，但株高與對照相比沒有顯著差異。只有當(dāng)錳濃度達(dá)到32 mmol/L時(shí)，水稻的株高、根長與對照相比才呈現(xiàn)顯著差異。對比兩個品種在不同錳濃度處理下幼苗株高、根長情況可以看出，岡優(yōu)737較黔兩優(yōu)58耐錳脅迫的能力較強(qiáng)。

2.3 錳處理對水稻幼苗鮮重的影響

課題研究組對不同錳濃度脅迫下兩個水稻品種在苗期生長的鮮重進(jìn)行了測定，結(jié)果表明，在MnCl2濃度為8 mmol/L時(shí)，黔兩優(yōu)58在發(fā)芽7 d后鮮重與對照相比在0.05水平上差異不顯著，但9 d、11 d后鮮重與對照相比顯著下降。當(dāng)MnCl2濃度≥16 mmol/L時(shí)，黔兩優(yōu)58在發(fā)芽7 d、9 d、11 d測得鮮重與對照相比在0.05水平上差異顯著，且錳濃度越高，與對照相鮮重呈顯著降低的趨勢。岡優(yōu)737在MnCl2處理濃度

≤24 mmol/L時(shí)，第7、9、11天測得的鮮重與對照相比在0.05水平上差異不顯著，但當(dāng)MnCl2處理濃度增加至32 mmol/L時(shí)，與對照相比，第7、9天測得的鮮重與對照相比差異不顯著，但第11天的鮮重測定與對照相比存在顯著差異。

3 討論

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，錳作為工業(yè)化生產(chǎn)運(yùn)用廣泛的一種金屬，正在以各種形式進(jìn)入到農(nóng)田生態(tài)環(huán)境中，并對作物生產(chǎn)產(chǎn)生一定的影響。水稻是中國乃至全世界主要的糧食作物之一，降低錳脅迫對水稻的傷害，研究錳脅迫下水稻的早期生理狀態(tài)，探討水稻耐錳機(jī)制，為改良和培育耐錳品種提供理論依據(jù)，是本課題研究的重點(diǎn)。

本試驗(yàn)采用信陽地區(qū)兩種常規(guī)種植水稻品種進(jìn)行不同錳濃度脅迫處理，并對各種處理下水稻發(fā)芽期各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測定。試驗(yàn)表明，黔兩優(yōu)58在錳濃度脅迫下，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、株高、根長、鮮重都受到了一定的影響，當(dāng)MnCl2濃度≥8 mmol/L時(shí)與對照相比表現(xiàn)出顯著差異；岡優(yōu)737在MnCl2處理濃度≤16 mmol/L，與對照相比各項(xiàng)指標(biāo)沒有顯著差異，只有在MnCl2濃度≥24 mmol/L，才表現(xiàn)出一定的差異。

本試驗(yàn)表明，99.0%氯化錳濃度為8～32 mmol/L時(shí)，岡優(yōu)737對錳脅迫的耐性要優(yōu)于黔兩優(yōu)58，在錳污染嚴(yán)重的地區(qū)，能否優(yōu)先選擇岡優(yōu)737，還需要進(jìn)一步進(jìn)行大田試驗(yàn)。岡優(yōu)737的耐錳生理機(jī)制，也是值得課題組今后繼續(xù)探討的一個課題。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 饒玉春，鄭婷婷，馬伯軍，等.微量元素鐵、錳、銅對水稻生長的

影響及缺素防治[J].中國稻米，2012，18（04）：31-35.

[ 2 ] 李萍，宋阿琳，李兆君，等.硅對過量錳脅迫下水稻根系抗氧化

系統(tǒng)和膜脂質(zhì)過氧化作用的調(diào)控機(jī)理[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，

31（07）：1 542-1 549.

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

anese toxicities inacid soil[A]/ /Adams F.Soil Acidity and Lim-

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

57-97.

[ 4 ] 任立民，劉鵬.錳毒及植物耐性機(jī)理研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，

27（01）：357-367.

[ 5 ] 張鄭偉，路運(yùn)才.錳素對水稻幼苗生長及生理效應(yīng)的影響[J].

中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015，31（18）：30-33.

[ 6 ] 臧小平.土壤錳毒與植物錳的毒害[J].土壤通報(bào)，1999，30（03）：

139-141.

[ 7 ] 王秋菊，崔戰(zhàn)利，王貴森，等.土壤錳的研究現(xiàn)狀及展望[J].黑龍

江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，17（03）：39-42.

[ 8 ] 劉錚.土壤與植物中錳的研究進(jìn)展[J].土壤學(xué)進(jìn)展，1991，19（06）：

1-6.

[ 9 ] 司友斌，王慎強(qiáng).土壤中植物有效錳的形態(tài)分級[J].土壤與環(huán)境，

2000，9（04）：294-297.

[ 10 ] Warden T，Reisenauer HM. Fractionation of soil manganese

formsimportant to plant availability [J]. Soil Sci Soc Am J，1991

（55）：345-349.

[ 11 ] 支巨振.評國標(biāo)“農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程”[J].種子，1993，3（40）：

1 001-4 705.

[ 12 ] 翁燕霞，李鳳玉，李敏，等.鐵錳脅迫對胭脂草部分逆境生理指

標(biāo)的影響[J].福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，

26（03）：63-65.

[ 13 ] 王淑珍，莊杰云，沈圣泉.水稻幼苗耐Mn2+

脅迫的QTL及其互作檢測[J].分子植物

育種， 2007，5（06）：785-789.

（收稿日期：2018-04-10）