候立剛， 劉會(huì)芳， 田 健， 關(guān)法春， 齊春艷， 翟相英， 崔彥如， 祝延立， 那 偉

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 長(zhǎng)春 130033； 2.佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 佳木斯 154007；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所， 北京 100081；4.牡丹江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 黑龍江 牡丹江 157012)

水稻起源于熱帶和亞熱帶，為喜溫作物，對(duì)低溫敏感[1]。世界許多的水稻種植區(qū)，包括中國(guó)東北地區(qū)在內(nèi)，都面臨著冷害侵襲的問(wèn)題[2]，尤其我國(guó)東北地區(qū)屬于高緯度寒地稻作區(qū)，水稻更易受低溫侵襲而影響產(chǎn)量和稻米品質(zhì)[3]，如何應(yīng)對(duì)低溫對(duì)水稻的影響一直是研究關(guān)注的重點(diǎn)，如明確區(qū)域性水稻低溫冷害發(fā)生規(guī)律[4]、耐冷水稻資源鑒定[5]、低溫對(duì)水稻結(jié)實(shí)與產(chǎn)量影響[6-7]等；在對(duì)水稻低溫冷害防御措施上，也提出了諸多方案，如選育耐冷早熟品種、提高土壤肥力、合理耕作、大棚育苗等多種方法[2]，以便有效抵御冷害威脅。

一些芽孢桿菌屬微生物能夠有效改善作物根際營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，提高植株抵御高溫、鹽堿等逆境的能力[8-9]，但通過(guò)微生物作用提高水稻耐低溫的研究報(bào)道有限。為此，本文通過(guò)分析不同濃度微生物菌劑作用下，水稻種子在低溫處理下的萌動(dòng)和發(fā)芽指標(biāo)差異，明確不同菌劑濃度對(duì)水稻耐低溫發(fā)芽能力的影響，進(jìn)而確定適宜的菌劑濃度指標(biāo)，以期在東北地區(qū)低溫冷害頻繁發(fā)生的情況下，為探索使用微生物菌劑來(lái)提高發(fā)芽期水稻植株耐低溫性能，確定提高水稻種子抵御低溫影響的浸種方法，提供可行的技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)水稻品種為吉梗81、長(zhǎng)白9，菌劑是從西藏高海拔地區(qū)土壤中分離微生物菌群并擴(kuò)繁制成的微生物菌劑(芽孢桿菌數(shù)≥6億cfu·g-1)，6穴塑料保溫保濕育苗盒尺寸為19.0 cm(長(zhǎng))×14.5 cm(寬)×4.5 cm(高)，每穴載土量為90 g(按干重計(jì)，下同)。

1.2 方 法

試驗(yàn)設(shè)置菌劑分別占育苗土干質(zhì)量0.75%、0.5%、0.25%的3個(gè)菌劑添加處理，處理編號(hào)為A 75、A 50和A 25。并以不添加菌劑的育苗土為對(duì)照(ck)，以每個(gè)育苗盒為單位，設(shè)3次重復(fù)。將水稻種子在25 ℃室溫下浸泡2 d后紗布包裹種子，28 ℃下催芽24 h，中間清水投洗1次；挑取相同芽長(zhǎng)的種子播種，每穴播種4粒，覆土量10 g·穴-1，加水量為35 mL·穴-1。

解法1：設(shè)u=，v=，則u2+v2=1且u≥0，v≥0，該曲線方程為四分之一圓，于是問(wèn)題轉(zhuǎn)化為：y為何值時(shí)，直線u+v=y與該四分之一圓有交點(diǎn)。由圖1容易得到，y的取值范圍為，即為所求函數(shù)值域。

早安，我是古醫(yī)生，修復(fù)和重建肌肉骨骼系統(tǒng)的正常功能是我的天職，我存活在世上的每一天都在煎熬中度過(guò)，忍受著眼前各種各樣的骨骼損傷、折斷、壞死。幾個(gè)護(hù)士推著幾輛一走就哐當(dāng)哐當(dāng)作響的手推車，忙著為每個(gè)病床旁的鐵架子上掛袋裝的、瓶裝的液體。多數(shù)時(shí)候我能做到充耳不聞，可我還是發(fā)現(xiàn)自己的顱骨為這些聲音所震顫，壓迫著我的神經(jīng)和血管，這壓迫在我身上堆積起來(lái)，仿佛我在水下下沉、下沉、下沉。

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt；

1.3 測(cè)試指標(biāo)

干物質(zhì)含量是衡量植物有機(jī)物積累程度的指標(biāo)。由表4可以看出，隨著育苗土菌劑濃度的升高，長(zhǎng)白9干物質(zhì)含量呈逐步下降趨勢(shì)，長(zhǎng)白9在A 25、A 50和A 75處理下的干物質(zhì)含量分別為0.70 g、0.67 g、0.57 g，分別為ck的1.04倍、1倍和0.85倍，上述處理間差異不顯著(p>0.05)；吉梗81則隨著育苗土菌劑濃度的升高，干物質(zhì)含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，吉梗81在A 25、A 50和A 75處理下的干物質(zhì)含量分別為0.50 g、0.70 g、0.63 g，分別為ck的83.33%、116.67%和105.00%，上述處理間差異不顯著(p>0.05)?？梢钥闯鼍鷦┨砑犹幚淼母晌镔|(zhì)含量普遍優(yōu)于ck，其中長(zhǎng)白9的A 25處理、吉梗81的A 50 處理，干物質(zhì)含量?jī)?yōu)于其他處理。

如圖5所示，2種腸球菌的荷葉發(fā)酵上清的活性氧清除能力均顯著高于發(fā)酵前荷葉上清或菌株培養(yǎng)上清(P<0.001)。其中，WEFA23荷葉發(fā)酵上清液的活性氧清除率顯著高于WEHI01荷葉發(fā)酵上清液(P<0.001，35.67% vs 21.79%)。

發(fā)芽勢(shì)反映了種子的發(fā)芽速度。由表1可以看出，隨著育苗土菌劑濃度的提高，長(zhǎng)白9發(fā)芽勢(shì)呈逐步下降趨勢(shì)，長(zhǎng)白9在A 25、A 50和A 75處理下的發(fā)芽勢(shì)分別為88.89%、87.50%、84.72%，分別比ck高4.17%、2.78%和0，但上述處理間差異不顯著(p>0.05)；吉梗81則隨著育苗土菌劑濃度的提高，發(fā)芽勢(shì)呈逐步升高的趨勢(shì)，吉梗81在A 25、A 50和A 75處理下的發(fā)芽勢(shì)分別為91.67%、93.06%、94.44%，分別比ck高5.56%、6.95%和8.33%，但上述處理間差異不顯著(p>0.05)。因此，菌劑添加處理雖然對(duì)不同品種的影響結(jié)果有所差異，但是大致呈現(xiàn)菌劑添加處理優(yōu)于ck的趨勢(shì)，長(zhǎng)白9的A 25處理、吉梗81的A 75處理，發(fā)芽勢(shì)優(yōu)于其他處理。

發(fā)芽率(%)=(7 d內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

播種后的育苗盒放入人工氣候箱培養(yǎng)(04：00—18：00時(shí)，溫度25 ℃，光照強(qiáng)度6 000 lx；18：00—04：00時(shí)，溫度15 ℃，無(wú)光照)，分別于第3天、第9天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽個(gè)體數(shù)，測(cè)定植株高度(精確到0.1 cm)；然后放置在3 ℃下低溫?zé)o光照處理6 d，統(tǒng)計(jì)每育苗盤內(nèi)的枯萎個(gè)體數(shù)，并將苗沿土表莖基處剪斷后裝入信封，105 ℃下殺青5 min，80 ℃下烘干至恒重后稱重。

九曲蔣家208斷裂總體傾角30°，2號(hào)主礦體與其產(chǎn)狀基本相似，向深部愈加富集，局部?jī)A角由陡變緩的地段往往是厚大礦體賦存位置，這也符合膠西北大型控礦斷裂變緩控礦的規(guī)律[16-19]。

萌發(fā)活力指數(shù)=∑(Gt/Dt)×幼苗平均長(zhǎng)度。

除了同伴評(píng)估和同伴互評(píng)，同伴反饋還被稱為同伴評(píng)判、同伴評(píng)價(jià)、同伴反應(yīng)和同伴修訂等。 每個(gè)術(shù)語(yǔ)意味著反饋的特定角度，可以被看作是給定反饋的連續(xù)體和不同焦點(diǎn)。 例如，同伴反應(yīng)可能出現(xiàn)在反饋過(guò)程的早期，聚焦于內(nèi)容(文本組織、論據(jù)呈現(xiàn))； 同伴編輯則出現(xiàn)于稿件的最后階段，側(cè)重于形式(語(yǔ)法、詞匯、標(biāo)點(diǎn)符號(hào))。[3] 但是，也有學(xué)者認(rèn)為同伴反饋與同伴互評(píng)和同伴反應(yīng)相似，都是指學(xué)生接受的同伴對(duì)他們寫(xiě)作的反饋。[14]

構(gòu)建投影尋蹤(Projection pursuit，PP)模型進(jìn)行水稻種子的品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)分析，用于定量分析不同處理間的品質(zhì)，PP模型具體建模步驟參見(jiàn)文獻(xiàn)[10]，文獻(xiàn)[11]。采用MATLAB 20軟件進(jìn)行編程處理。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

式中：Gt指在t時(shí)間內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，Dt指發(fā)芽天數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下的發(fā)芽勢(shì)與發(fā)芽率

發(fā)芽勢(shì)(%)=(前3 d種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽率是檢測(cè)種子發(fā)芽總量的指標(biāo)。通過(guò)表1可看出，長(zhǎng)白9發(fā)芽率呈逐步下降趨勢(shì)，長(zhǎng)白9在A 25、A 50和A 75處理下的發(fā)芽勢(shì)分別為93.06%、91.67%、86.11%，分別是ck的1.06倍、1.05倍和0.98倍，處理間差異不顯著(p>0.05)；吉梗81則隨著育苗土菌劑濃度的提高，發(fā)芽率呈先升高后下降的趨勢(shì)，吉梗81在A 25、A 50和A 75處理下的發(fā)芽勢(shì)分別為95.83%、97.22%、95.83%，與ck相比分別提高了6.15%、7.69%和6.15%，處理間差異不顯著(p>0.05)?？傮w上，菌劑添加處理的發(fā)芽率優(yōu)于ck，且長(zhǎng)白9的A 25、吉梗81的A 50處理，發(fā)芽率最佳。

表1 不同處理下的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率Table 1 Comparison of germination potential and germination rate under different treatments

2.2 不同處理下的株高

由表2可以看出，長(zhǎng)白9和吉梗81的株高均隨著菌土混合比例的升高而升高，長(zhǎng)白9在A 25、A 50和A 75下的株高分別為9.63 cm、10.21 cm、10.99 cm，為ck的1.02倍、1.08倍和1.16倍，其中A 75與A 25和ck之間差異均顯著(p<0.05)；吉梗81在A 25、A 50和A 75處理下的株高分別為7.32 cm、7.56 cm、8.37 cm，與ck相比分別提高了8.44%、12.00%和24.00%，其中僅A 75與ck之間差異顯著，其他處理間差異均不顯著。因此菌劑添加處理的株高優(yōu)于ck，且長(zhǎng)白9和吉梗81菌劑濃度均為A 75時(shí)株高優(yōu)于其他處理。

表2 不同處理下的株高Table 2 Comparison of plant height under different treatments

2.3 不同處理下的發(fā)芽指數(shù)與萌發(fā)活力指數(shù)

發(fā)芽指數(shù)是種子的活力指標(biāo)，發(fā)芽指數(shù)越高，活力就越高。由表3可以看出，隨著育苗土菌劑濃度的升高，長(zhǎng)白9發(fā)芽指數(shù)呈逐步下降趨勢(shì)，長(zhǎng)白9在A 25、A 50和A 75處理下的發(fā)芽指數(shù)分別為10.30%、10.14%、9.73%，其中A 25和A 50分別比ck高5.32%、3.68%，而A 75比ck低0.51%，各處理間差異不顯著(p>0.05)；吉梗81則隨著育苗土菌劑濃度的升高，發(fā)芽指數(shù)呈升高趨勢(shì)，吉梗81在A 25、A 50和A 75處理下的發(fā)芽指數(shù)分別為10.62%、10.78%、10.84%，分別比ck高6.41%、8.02%和8.62%，上述各處理間差異不顯著(p>0.05)。因此，菌劑添加處理的發(fā)芽指數(shù)優(yōu)于ck，其中長(zhǎng)白9的A 25處理，吉梗81的A 75處理發(fā)芽指數(shù)最佳。

表3 不同處理下的種子發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)活力指數(shù)Table 3 Seed germination index and germination vigor index under different treatments

萌發(fā)活力指數(shù)是種子發(fā)芽速率和生長(zhǎng)量的綜合反映。由表3看出，隨著育苗土菌劑濃度的提高，長(zhǎng)白9和吉梗81萌發(fā)活力指數(shù)均呈先升后降的趨勢(shì)，長(zhǎng)白9在A 25、A 50和A 75處理下的萌發(fā)活力指數(shù)分別為27.47%、30.09%、16.77%，A 25和A 50分別比ck高59.06%、74.23%，而A 75比ck低2.77%，上述處理A 25、A 50顯著高于A 75和ck；吉梗81在A 25、A 50和A 75處理下的萌發(fā)活力指數(shù)分別為23.72%、26.94%、22.04%，分別比ck高22.90%、39.59%和14.20%，上述處理間A 50顯著高于A 75及A 25，同時(shí)A 75、A 25顯著高于ck。因此，育苗土加入菌劑后，雖然對(duì)不同品種的影響結(jié)果有所差異，但是菌劑添加處理明顯高于ck。通過(guò)對(duì)菌劑添加處理間進(jìn)行比較，長(zhǎng)白9和吉梗81的A 50處理萌發(fā)活力指數(shù)最高。

3) 如果港口貨運(yùn)收益是投資收益的一部分，則根據(jù)式(2)和式(3)可知：投資主體的收益函數(shù)既是自身投資額的函數(shù)，又是其競(jìng)爭(zhēng)者投資的函數(shù)。各投資者會(huì)對(duì)其競(jìng)爭(zhēng)者的投資做出反應(yīng)，即針對(duì)競(jìng)爭(zhēng)者的每次投資都制定對(duì)應(yīng)的投資優(yōu)化策略。

2.4 干物質(zhì)含量

發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽指數(shù)(GI)、萌發(fā)活力指數(shù)(GVI)等指標(biāo)。計(jì)算公式如下：

表4 不同處理下的植株干物質(zhì)含量Table 4 Comparison of dry matter content of plants under different treatments

2.5 水稻種子發(fā)芽能力綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)平行性、完全性、獨(dú)立性原則，以發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、株高和干物質(zhì)含量指標(biāo)，建立水稻種子發(fā)芽能力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立投影，并采用公式(1-a)進(jìn)行歸一化處理[10-11]，分別對(duì)長(zhǎng)白9和吉梗81進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

根據(jù)長(zhǎng)白9相關(guān)指標(biāo)數(shù)值，選定父代初始種群規(guī)模為n=400，交叉概率Pc=0.80，變異概率Pm=0.80，優(yōu)秀個(gè)體數(shù)目選定為20個(gè)，α=0.05，加速次數(shù)為20，得出最大投影指標(biāo)值為0.283 1，各個(gè)狀態(tài)變量的最佳投影方向a*=(0.728 5，0.585 2，0.245 9，0.257 8)，將a*代入式(2)后即得ck、A 75、A 50、A 25綜合評(píng)價(jià)的投影值Z*(j)=(0.245 9，0.245 8，1.204 1，1.600 2)。將Z*(j)從大到小排列，可得各處理優(yōu)劣順序，即A 25>A 50>ck>A 75(見(jiàn)圖1-A)，A 25、A 50的評(píng)價(jià)投影值明顯高于ck，但A 75與ck的評(píng)價(jià)投影值之間差異極小。

根據(jù)吉梗81相關(guān)指標(biāo)數(shù)值，選定父代初始種群規(guī)模為n=400，交叉概率Pc=0.80，變異概率Pm=0.80，優(yōu)秀個(gè)體數(shù)目選定為20個(gè)，α=0.05，加速次數(shù)為20，得出最大投影指標(biāo)值為0.010 9，各個(gè)狀態(tài)變量的最佳投影方向a*=(0.377 7，0.298 8，0.619 1，0.620 3)，將a*代入式(2)后即得ck、A 75、A 50、A 25綜合評(píng)價(jià)的投影值Z*(j)=(1.595 3，1.802 2，1.850 5，1.595 4)。將Z*(j)從大到小排列，可得各處理優(yōu)劣順序，即A 50>A 75>A 25>ck(見(jiàn)圖1-B)，A 50、A 75的評(píng)價(jià)投影值明顯高于ck，但A 25與ck的評(píng)價(jià)投影值之間差異極小。

3 討 論

發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)是檢驗(yàn)種子質(zhì)量的常規(guī)指標(biāo)，發(fā)芽指數(shù)是上述兩指標(biāo)的綜合，既反映發(fā)芽率高低，又反映發(fā)芽速度[12]。萌發(fā)活力指數(shù)，則既能反映品種發(fā)芽率，又能反映品種發(fā)芽速度及生活力、生長(zhǎng)勢(shì)，客觀反映了種子萌發(fā)與后續(xù)的幼苗生長(zhǎng)狀況，因此本文上述指標(biāo)全面囊括了衡量種子發(fā)芽狀況的相關(guān)指標(biāo)，其結(jié)果能夠充分反映出低溫處理后的水稻種子發(fā)芽情況。

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備是學(xué)生進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)的有力助手，學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)首先體現(xiàn)在對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的科學(xué)有效利用上[10]。因此針對(duì)常規(guī)儀器設(shè)備，如電子天平、鼓風(fēng)干燥箱、離心機(jī)、X射線衍射儀、掃描電鏡和透射電鏡等，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展前進(jìn)行培訓(xùn)講解，對(duì)設(shè)備原理與使用方法、注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹，對(duì)于課題組的實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用預(yù)約登記制度，由課題組的組長(zhǎng)負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)設(shè)備使用，對(duì)于公共平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在網(wǎng)上預(yù)約登記，在平臺(tái)管理員的安排下統(tǒng)一使用[1]。

從西藏一定條件下土壤中分離的微生物菌群，尤其是一些芽孢桿菌屬微生物，已經(jīng)證明能夠在抑制植物病原菌擴(kuò)繁的同時(shí)，促進(jìn)低溫下植物的生長(zhǎng)[9]。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，適宜的添加菌劑量對(duì)于水稻種子低溫處理后的幼苗萌發(fā)和生長(zhǎng)，特別是對(duì)促進(jìn)種子萌發(fā)、秧苗素質(zhì)指標(biāo)有明顯的作用，這可能與菌劑添加促進(jìn)低溫處理后種子細(xì)胞的生理功能恢復(fù)[13-14]有關(guān)。

盡管各指標(biāo)分別體現(xiàn)種子萌發(fā)的不同方面，但其表現(xiàn)的趨勢(shì)基本一致，即菌劑添加效果優(yōu)于對(duì)照，但是不同品種在菌劑添加后，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、株高、干物質(zhì)含量等指標(biāo)的具體表現(xiàn)不同，其中長(zhǎng)白9的A 25、A 50處理效果較好，而吉梗81的A 50、A 75處理效果較好，這是由于不同品種種子在遺傳背景上的差異，導(dǎo)致其在經(jīng)過(guò)低溫處理后的生長(zhǎng)表現(xiàn)出現(xiàn)差異，是種子內(nèi)因作用的結(jié)果，這與以往研究結(jié)果一致[15]。

4 結(jié) 論

不同耐低溫菌劑濃度梯度下，不同類型種子耐低溫能力表現(xiàn)不同，但其表現(xiàn)的趨勢(shì)基本一致，總體呈現(xiàn)菌劑條件處理優(yōu)于對(duì)照的趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)加菌處理進(jìn)行比較，確定長(zhǎng)白9和吉梗81型種子對(duì)應(yīng)的最佳處理為A 25和A 50。因此，水稻種子長(zhǎng)白9和吉梗81分別經(jīng)濃度為A 25和A 50的菌劑添加處理后面臨低溫環(huán)境的脅迫，其生長(zhǎng)速度、萌發(fā)活力及生長(zhǎng)量的綜合效果最好。