丙氨酸浸种对水稻秧苗生长及营养元素的吸收影响

丙氨酸浸种对水稻秧苗生长及营养元素的吸收影响

梁雅谊1,杨奕豪2

（1吴川市振文镇农业技术服务中心 广东吴川 524500；2吴川市黄坡镇农业技术服务中心 广东吴川 524500）

摘要:本文通过室内控制实验，运用纸床发芽法和平皿砂培法以三种不同浓度丙氨酸对南粳46水稻种子浸种后催芽培养，研究丙氨酸浸种对水稻早期萌发和幼苗生长影响以及对矿质养分K、P，中微量元素Fe、Zn、Ca、Mg的吸收利用，对种子萌发与幼苗生长以及对养分元素吸收情况进行了分析。本研究明确表明了在水稻早期育苗壮秧生产中，可根据需求，选择适当丙氨酸浓度进行浸种，为生产优质的秧苗提供理论依据与实践参考。

关键词：丙氨酸；水稻；浸种；萌发；矿质元素代谢

1材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种为南粳46，供试丙氨酸由安徽华恒生物科技股份有限公司提供，实验试剂为常规国药化学试剂。霍格兰营养液理化性质：硝酸钙945mg/L、硝酸钾506mg/L、硝酸铵80mg/L、硫酸镁493mg/L、铁盐溶液32.5mg/L、微量元素32.8mg/L，pH=6.0。

1.2水稻种子浸种以及萌发过程

水稻种子采用丙氨酸浸种、纸床发芽法催芽、砂培法培养生长，丙氨酸溶液，用去离子水配制浓度为0、0.1%、1%三种浓度。2020年7月22日，各取水稻颗粒饱满的南粳46种子100粒于3个小烧杯中各加入50mL3种不同浓度的丙氨酸溶液，搅拌震荡即可使其完全地浸入丙氨酸溶液中,浸种24 h 后,取出南粳46种子后,用少量蒸馏水反复地冲洗3次,置于阳光较暗的地方晾干。采用一块直径9cm的玻璃培养皿,洗净放入烘箱中进行高温灭菌后,内放置两层经无菌定性的滤纸,加入5ml蒸馏水可使滤纸保持湿润,然后把晾干好的水稻种子分别装入培养皿中,每个培养皿30粒,做3次的重复实验,然后盖上大瓷盖进行黑暗催芽处理。将培养皿置于室内，记录室温24-28℃，室温下黑暗催芽72h，记录各培养皿中种子的萌发数;然后继续培养五天后，记录此时水稻种子的萌发数。其后将过1 mm的石英砂颗粒，用蒸馏水冲洗干净，晾干。每个培养皿内加入同等石英砂颗粒将水稻苗根部覆盖，同时每三天，采用移液枪吸取霍格兰营养液10 ml均匀的加入到秧苗附近，同时在后期苗生长时，采用称重法补充蒸发的水分，保持各培养皿水分一致。苗培养10天后，进行采样，进行株高、根长、秧苗重量、秧苗根干鲜重的数据统计获取。

1.3水稻种子萌发测定项目

丙氨酸对水稻种子萌发以及苗期生长的影响:水稻种子培养过程中，每天做好秧苗生长记录情况，发芽标准为芽长为粒长的一半，根长约等于粒长。依次统计第3天的种子发芽数，以及到第5天的种子发芽数，统计此时的发芽率。丙氨酸对水稻生长以及养分元素吸收的影响:种子浸种催芽，再借助胚乳里面养分生长5d之后，开始每隔三天早上10:00给每个培养皿内添加10 ml Hogland标准营养液，10d后（8月10号），测定了各水稻秧苗的株高及根长,将秧苗地上部和根分别装于干净信封中,105℃杀青30min,75℃干燥到恒重,用万分之一天平称量地上部及根部干鲜重。称干秧苗的重量，放入微波消解器中进行微波消解。用ICP-AES法测定地上部及地下部位铁、锌、钙、镁、磷与钾元素的浓度。

2 结果与分析

2.1 丙氨酸浸种对水稻种子萌发的影响

不同浓度的丙氨酸对水稻萌发具有不同影响，水稻种子发芽率较高，经纯水浸种可达90%，其发芽势也很快。48h丙氨酸浸种对水稻种子发芽率和发芽势未产生促进作用。0.1%与1%浓度丙氨酸对水稻种子萌发无显著性差异。相比于空白对照处理，施用更高浓度丙氨酸使水稻种子发芽率显著性下降，0.1%和1%浓度丙氨酸处理发芽率分别仅为对照的92%、90%，浓度越高，种子发芽率越低。水稻浸种中同时降低了水稻种子的发芽势。1%浓度丙氨酸处理较对照有显著性变化，更高浓度丙氨酸浸种后水稻种子发芽势呈显著性下降趋势。其中，1%浓度丙氨酸浸种处理发芽势较对照下降了13.16%，0.1%浓度浸种处理较对照发芽势下降了6%。

2.2 不同浓度丙氨酸浸种对秧苗生长指标参数的影响

催芽72小时，苗生长10天后，经过纯水浸种对照处理的秧苗可达75.8 mm高。0.1%浓度丙氨酸浸种后秧苗株高与对照相比有显著性差异达到93.3 mm。更高浓度丙氨酸浸种处理的水稻秧苗株高有呈下降趋势，但相对于对照处理有显著性影响，促进秧苗生长，1%浓度丙氨酸处理，秧苗株高为86.8mm，增长了12.7%。不同浓度丙氨酸浸种后，幼苗重量为0.427-0.461g，0.1%浓度丙氨酸浸种可使秧苗重量达到0.461g，较对照增加了8%。1%浓度丙氨酸浸种较对照增长了5.6%。对照处理幼苗重量仅为0.427g。1%浓度丙氨酸处理为0.451g，相对于对照处理有显著性差异。纯水浸种条件下根长仅为4.09cm长。1%浓度丙氨酸浸种处理后水稻幼苗单株根长可达7.72cm，较对照增长88.7%，这种促进作用非常明显。0.1%浓度丙氨酸浸种，水稻秧苗根长7.69cm长，相对于1%浓度丙氨酸处理，无显著性差异，相对于空白处理，有显著性差异。0.1%浓度丙氨酸处理为对照的1.88倍，接近2倍，有明显的的促进秧苗根系生长作用。1%浓度丙氨酸浸种秧苗干重可达到0.189g，相对于纯水浸种条件下单株水稻根干重0.138g，达到显著性差异，丙氨酸浸种处理促进水稻根系的生长，有利于秧苗对养分的吸收利用效率以及养分的运输积累。其中0.1%浓度丙氨酸浸种与1%浓度丙氨酸浸种水稻与空白处理无显著性差异，根干重接近0.19g。1%浓度浸种提高了根干重36%，产生了显著性差异。施用不同浓度的丙氨酸浸种在秧苗生长过程中，水稻种子利用早期浸种吸收的丙氨酸，丙氨酸有利于促进秧苗早期生长，对促进根和秧苗株高的生长有显著性影响。

2.3丙氨酸浸种对秧苗矿质养分元素、中微量元素吸收的影响

0.1%浓度丙氨酸浸种能显著性增加地上部锌、铁、镁、钙和钾的浓度，地下部锌、镁、钙、磷、钾的浓度，分别比对照增加了64%、16%、18.3%、39.6%和9.5%，72.5%、19.6%、34%、36.44%、14.4%。但地上部磷和地下部铁的浓度显著的降低了，分别为14.2%和20.4%。1%浓度丙氨酸浸种，能显著性增加地上部锌、钙、镁和钾的浓度，地下部锌镁钙磷钾的浓度，分别比清水处理的提高了96.4%、75.2%、77%、7.9%，21.5%、15%、31%、28.7%和36.7%，显著性降低了地上部铁、磷浓度，分别为36.4%和14.2%。推测原因可是该浓度下，水稻秧苗木质部转运亚铁离子和磷的载体受到抑制。

3讨论

3.1丙氨酸浸种显著影响水稻种子萌发

在作物的整个生长过程中，种子萌发是生命周期的开始。种子萌发质量高低直接决定了幼苗的成苗情况、单株的生长质量和后期的产量。在农作物的评价中，萌发芽期是一个必要或决定性的阶段。外源氨基酸可以促进作物种子的萌发和幼苗生长。氨基酸浸种可促进水稻、小麦和豌豆种子萌发，提高种子淀粉酶和蛋白酶的活性，增强种子活力。以往的研究多认为外源氨基酸浸种可以可以有效促进水稻种子的萌发，谷氨酸浸种降低了水稻种子的萌发率。本研究发现，丙氨酸浸种，相对于空白处理，水稻种子的发芽率显著性的降低了，发芽势，丙氨酸浓度为1%或者0.1%。种子的发芽率均降低。在所测试的秧苗中，均表现丙氨酸浸种后秧苗发芽率降低的结果。这与研究结果相似，究其原因，丙氨酸可能会导致种子内部酶代谢失调进而抑制了弱水稻种子的萌发，从而显著性的降低了水稻种子的发芽率。考虑到可能丙氨酸浓度设置高了，可以再设置低浓度丙氨酸浸种水稻，进行进一步探究丙氨酸对水稻种子的萌发影响机制。

3.2丙氨酸浸种显著影响秧苗生长发育

以往的研究表明外源氨基酸浸种极大地促进水稻的生长和发育。本研究得到了类似的结果，丙氨酸浸种显著的促进了水稻秧苗的生长，包括水稻幼苗根系长度和生物量，这可能是因为丙氨酸水稻浸种后，导致秧苗叶片叶绿素升高含量。究其原因，可能是丙氨酸浸种后叶片中丙氨酸含量积累，反馈抑制了丙氨酸的谷氨酸合成途径或是丙氨酸的降解使叶绿体内谷氨酸含量增加，从而为叶绿素的生物合成提供了充足原料。从而导致幼苗的生长加快，生物量累积增加。不同浓度丙氨酸浸种水稻种子，水稻的株高、根长的增长量与空白处理显著性不同，其原因可能是不同浓度的丙氨酸的对水稻种子吸收转运丙氨酸、对种子体内淀粉酶、蛋白酶活性影响不同，从而使得苗的生长发育不一样。但不同的浓度丙氨酸浸种，水稻秧苗株高和根长之间差异不显著，表明不同浓度丙氨酸浸种对水稻种子的响应不同。因此，在这个浓度区间之内，还可以细化细分出来，丙氨酸浸种的浓度，来筛选出更加合适的浓度来进行水稻浸种，这对提高秧苗的生长、壮秧，以及丙氨酸的利用效率，壮苗育秧都具有重要意义。

3.3丙氨酸浸种显著影响水稻秧苗体内矿质养分以及中微量元素的含量

由于特殊的种植环境，本实验模拟长期处于相对封闭的状态，影响水稻幼苗体内矿质养分以及中微量元素的浓度的原因为氨基酸浸种以及光照、温度、水分、养分。实验过程中，其他因素控制条件一致管理，丙氨酸浸种浓度为主要影响因素。丙氨酸浸种后，显著促进了秧苗体内矿质养分P、K的浓度。丙氨酸浸种后，发现显著性提高了秧苗地上部的锌、铁、镁、钙、钾元素的含量，地下部锌、镁、钙、磷、钾元素浓度，降低了地下部铁元素的吸收，与空白浸种处理产生显著性差异。氨基酸浸种促进了水稻对磷和钾的吸收与利用。其中1%浓度处理相对于清水处理提升了秧苗地上部9%的钾含量，产生了显著性差异。

4 结论

丙氨酸浸种显著影响水稻种子的萌发和生长发育，以及水稻秧苗对矿质养分元素、中微量元素的吸收利用。在所做的水稻浸种实验中，综合丙氨酸浓度水稻生长以及体内矿质元素以及中微量元素浓度浓度的影响来看，0.1%浓度丙氨酸浸种，对水稻的生长的促进效果较好，且较宜提升水稻体内的矿质养分以及中微量元素的浓度。综上所述，水稻浸种过程中，选用0.1%浓度的丙氨酸浸种效益最好，本研究对丙氨酸浸种水稻种子，对其发芽率以及生长发育以及对养分元素吸收的影响提供参考，为构建氨基酸浸种水稻育苗壮秧生产提供理论依据和实践参考。

参考文献

[1]田小霞,毛培春,孟林,郭强.无芒雀麦苗期耐盐指标筛选及耐盐性综合评价[J].干旱区资源与环境,2017,31(10):156-161.

[2]李艳,王祺,任如佳,潘玉乐,张红艳,于福同,慕康国.申嗪霉素与氨基酸浸种对黄瓜和番茄种子萌发的影响[J].中国蔬菜,2017(12):46-50.

[3]丁双双,李燕婷,袁亮,赵秉强,林治安,杨相东,李娟,张建君.糖醇和氨基酸对小白菜钙营养及生长、品质的影响[J].植物营养与肥料学报,2016,22(03):744-751.

[4]沈欣,李燕婷,袁亮,赵秉强,林治安,杨相东,李娟.氨基酸与锌配合喷施提高小白菜生物量、品质及锌利用效率[J].植物营养与肥料学报,2017,23(01):181-188.