超聲波處理對(duì)粵晶絲苗生理特性及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

羅昊文 鐘卓君 聶俊 唐湘如

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部華南地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，廣州510642；第一作者：1098063504@qq.com；*通訊作者：tangxr@scau.edu.cn）

超聲波處理對(duì)粵晶絲苗生理特性及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

羅昊文 鐘卓君 聶俊 唐湘如*

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部華南地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，廣州510642；第一作者：1098063504@qq.com；*通訊作者：tangxr@scau.edu.cn）

以粵晶絲苗為材料，通過(guò)大田試驗(yàn)，研究了超聲波和種子包衣處理對(duì)水稻生理特性及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，超聲波處理可以提高水稻產(chǎn)量，以“超聲波+種子包衣”處理的產(chǎn)量最高，主要是由于超聲波處理增加了水稻的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率；超聲波處理可以提高水稻葉片的SOD、POD活性，增加游離脯氨酸含量，降低MDA含量，提高水稻抗性；超聲波處理還可改善稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)。

水稻；超聲波；抗性；產(chǎn)量；品質(zhì)

高產(chǎn)歷來(lái)是水稻栽培和育種及有關(guān)基礎(chǔ)理論研究的主要目標(biāo)。目前主要通過(guò)大量的化肥和農(nóng)藥的使用來(lái)達(dá)到增產(chǎn)的目的，但化肥和農(nóng)藥的過(guò)量使用造成地力衰退、產(chǎn)品品質(zhì)下降、環(huán)境污染等，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正在向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全方面發(fā)展[1]。而許多發(fā)達(dá)國(guó)家已將化學(xué)藥劑的使用重點(diǎn)從葉面施用轉(zhuǎn)移到種子處理方面，種子處理必將是未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向之一。作為一種無(wú)公害的物理處理手段，超聲波具有方向性好、穿透力強(qiáng)、能量高等特點(diǎn)，在生物科學(xué)領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用，其具有的能夠改變植物體亞微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)不斷被認(rèn)識(shí)，超聲波處理正在逐漸成為種子處理的重要方法之一。

目前，大量研究集中在浸泡種子后再超聲波處理，但種子浸泡過(guò)后，就容易霉變，不易保存，還不便于播種，缺乏直接對(duì)干種子進(jìn)行超聲波處理的研究。本試驗(yàn)在前人[2]研究的基礎(chǔ)上，采用超聲波處理粵晶絲苗不包衣種子和包衣種子，研究了超聲波處理對(duì)水稻不同時(shí)期生理指標(biāo)以及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以常規(guī)秈稻粵晶絲苗為材料，試驗(yàn)種衣劑為適樂(lè)時(shí)懸浮種衣劑（有效成分2.5%咯菌腈）。超聲波儀器為廣州新棟力超聲電子設(shè)備有限公司提供的專(zhuān)用超聲波種子處理器（20KHz）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)田土壤性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)21.62 g/kg、全氮1.10 g/kg、堿解氮145.38 mg/kg、速效磷74.37 mg/kg、速效鉀81.58 mg/ kg。試驗(yàn)設(shè)包衣、超聲波處理（BC），不包衣、超聲波處理（GC），包衣、無(wú)超聲波處理（BCK）和不包衣、無(wú)超聲波處理（CK）。直接將干種子置于超聲波種子處理器中處理5 min，種衣劑用量為250 mL/kg。

3月10日播種，4月1日移栽，移栽規(guī)格為20 cm× 20 cm，每叢3苗，大田小區(qū)面積30 m2，3次重復(fù)。本田施用純 N 184 kg/hm2、P2O593.75 kg/hm2、K2O 180 kg/ hm2。氮肥和鉀肥施用中，基肥、分蘗肥的比例為4∶1，磷肥全部作基肥施用。具體施肥情況如下：每hm2施尿素300 kg、氯化鉀225 kg、過(guò)磷酸鈣750 kg作基肥；每hm2施尿素100 kg、氯化鉀75 kg作分蘗肥。其他田間管理措施按照當(dāng)?shù)厮靖弋a(chǎn)田要求進(jìn)行操作。

1.3 測(cè)試指標(biāo)與方法

1.3.1 生理指標(biāo)測(cè)定

超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）等是酶促防御系統(tǒng)的保護(hù)酶，它們協(xié)同作用，防御過(guò)氧化自由基對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，抑制膜脂過(guò)氧化，降低丙二醛（MDA）的含量，以減輕逆境脅迫對(duì)植物細(xì)胞的傷害[3-7]。游離脯氨酸也是衡量植株抗逆性的重要指標(biāo)，是最有效的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，能提高植物對(duì)脅迫環(huán)境的適應(yīng)性[8-9]。

SOD活性測(cè)定以抑制氯化硝基四氮藍(lán)唑（NBT）光化學(xué)還原50%為1個(gè)酶活力單位U；POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，以每分鐘OD470的變化值1為1個(gè)相對(duì)酶活單位U；MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸（TBA）氧化法；游離脯氨酸含量測(cè)定采用磺基水楊酸法[10-11]。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成調(diào)查

表1 超聲波處理對(duì)葉片游離脯氨酸含量的影響 （μg/g）

表2 超聲波處理對(duì)葉片SOD活性的影響 （U/g）

表3 超聲波處理對(duì)葉片POD活性的影響[U（/g·min）]

收獲時(shí)每處理采用5點(diǎn)取樣法，按單位面積收割測(cè)產(chǎn)量，4次重復(fù)；每小區(qū)測(cè)定75叢的有效穗數(shù)，另外隨機(jī)取5叢調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。

1.3.3 稻米品質(zhì)的測(cè)定

糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量、膠稠度、長(zhǎng)寬比、蛋白質(zhì)含量等性狀的測(cè)定均采用GB/T 17891-1999標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定[12]。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2010處理，SPSS19.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各數(shù)值為平均數(shù)，多重比較采用LSD法，結(jié)果采用字母標(biāo)記法標(biāo)記，相同小寫(xiě)字母表示兩組數(shù)據(jù)在0.05水平差異不顯著，不同小寫(xiě)字母表示兩組數(shù)據(jù)在0.05水平差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波處理對(duì)葉片游離脯氨酸含量的影響

從表1可以看出，與對(duì)照相比，超聲波處理可以提高水稻葉片游離脯氨酸的含量，各個(gè)時(shí)期表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致。在苗期、分蘗期和成熟期以GC處理最高，而在孕穗期和齊穗期以BC處理最高。BC處理的游離脯氨酸含量在苗期和齊穗期時(shí)比BCK處理提高了16.57%和12.97%，差異顯著；GC處理的游離脯氨酸含量在苗期和分蘗期時(shí)比GCK處理提高了15.83%和37.09%，差異顯著。在成熟期，BC、GC處理與BCK、GCK處理均無(wú)顯著差異。

2.2 超聲波處理對(duì)水稻葉片SOD活性的影響

從表2可以看出，與對(duì)照相比，超聲波處理可以提高水稻葉片的SOD酶活性，各個(gè)時(shí)期表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致。除在齊穗期時(shí)葉片SOD酶活性以BC處理最高外，其余各時(shí)期均以GC處理最高。BC處理的SOD酶活性在苗期、分蘗期、齊穗期和成熟期分別比BCK處理提高了16.11%、8.63%、19.14%和3.14%，差異顯著；GC處理的SOD酶活性在苗期、分蘗期、齊穗期和成熟期分別比GCK處理提高了19.29%、6.33%、15.45%和3.21%，差異顯著。表明超聲波處理可以提高水稻整個(gè)生育期的SOD酶活性。

2.3 超聲波處理對(duì)葉片POD活性的影響

從表3可以看出，與對(duì)照相比，超聲波處理可以提高水稻葉片的POD酶活性，各個(gè)時(shí)期表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致，但略有差異。除孕穗期以BC處理最高外，其他時(shí)期均以GC處理的值最高。BC處理的POD酶活性在苗期、分蘗期、孕穗期和成熟期分別比BCK處理提高了10.62%、18.95%、10.01%和19.14%，差異顯著；GC處理的POD酶活性在各時(shí)期分別比GCK處理提高了17.76%、6.22%、29.28%、43.60%和26.00%，差異顯著。表明超聲波處理可以提高水稻整個(gè)生育期的POD酶活性。

2.4 超聲波處理對(duì)水稻葉片MDA含量的影響

從表4可以看出，與對(duì)照相比，超聲波處理可以降低水稻葉片MDA的含量，各個(gè)時(shí)期表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致，但略有差異。除齊穗期外，均以BC處理的值最低。BC處理在孕穗期、齊穗期和成熟期的MDA含量分別比BCK處理降低了45.10%、25.46%和21.33%，差異顯著；GC處理在分蘗期、孕穗期和齊穗期時(shí)的MDA含量分別比GCK處理降低了22.45%、36.61%和29.66%，差異顯著。表明超聲波處理可以降低移栽后水稻葉片的MDA含量。

表4 超聲波處理對(duì)葉片MDA含量的影響 （μmol/g）

表5 超聲波處理對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表6 超聲波處理對(duì)稻米品質(zhì)的影響

2.5 超聲波處理對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從表5可以看出，與對(duì)照相比，超聲波處理可以提高水稻的產(chǎn)量，以BC處理的產(chǎn)量最高。產(chǎn)量增加主要是由于超聲波處理增加了有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，而對(duì)千粒重?zé)o顯著影響。BC處理的每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率比BCK處理提高了5.85%和4.95%，差異顯著；GC處理的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)比GCK處理提高了13.39%和12.51%，差異顯著。

2.6 超聲波處理對(duì)稻米品質(zhì)的影響

從表6可以看出，在稻米加工品質(zhì)上，超聲波處理的稻米糙米率、精米率和整精米率均高于對(duì)照，以BC處理的糙米率、精米率最高，GC處理的整精米率最高。BC處理的糙米率、整精米率顯著高于BCK處理，GC處理的糙米率、整精米率顯著高于GCK處理。

在稻米外觀品質(zhì)上，與對(duì)照相比，超聲波處理可以降低稻米的堊白粒率和堊白度，以GC處理的值最低。BC處理的堊白粒率比BCK處理降低了64.75%，GC處理的堊白粒率和堊白度分別比GCK處理降低了76.60%和82.65%，差異顯著。BC處理與BCK處理、GC處理與GCK處理的長(zhǎng)寬比無(wú)顯著差異。

在稻米蒸煮品質(zhì)上，與對(duì)照相比，超聲波處理可以提高稻米的膠稠度，降低直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量，以BC處理的膠稠度值最高、直鏈淀粉含量最低。BC處理的膠稠度比BCK處理提高了23.54%，直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量比BCK處理分別低20.50%和20.90%，差異顯著；GC處理的膠稠度比GCK處理顯著提高了17.50%，直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量比GCK處理分別低了7.48%和23.02%，差異顯著。

3 討論與結(jié)論

超聲波具有能量高、穿透力強(qiáng)等特點(diǎn)，可作為一種物理肥料，加速植物細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)的氧化、還原、分解和合成。超聲波處理作物種子就是利用超聲波所產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)對(duì)種子進(jìn)行刺激，引起種子物理性能及生理活性變化，選擇和利用其有利效應(yīng)的功能，從而達(dá)到提高發(fā)芽率、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、增加作物產(chǎn)量的效果[13-15]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，超聲波處理可以提高水稻產(chǎn)量，以BC處理的產(chǎn)量最高。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，主要是由于超聲波處理提高了有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。其可能的原因是超聲波處理后，提高了幼苗的抗逆性，有利于形成壯秧，在移栽大田后，有利于主莖的生長(zhǎng)，易于形成低位分蘗。

與對(duì)照相比，超聲波處理可以改善稻米的加工品質(zhì)與外觀品質(zhì)，這與前人的研究結(jié)果一致[16-17]。

游離脯氨酸是最有效的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，它能提高細(xì)胞液濃度，降低其滲透勢(shì)，保護(hù)原生質(zhì)與環(huán)境的滲透平衡，防止水分散失，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的完整性，從而提高植物對(duì)脅迫環(huán)境的適應(yīng)性，在逆境條件下，作物體內(nèi)游離脯氨酸含量明顯增加，而且作物體內(nèi)游離脯氨酸含量與作物的抗逆性呈正相關(guān)[18-19]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，與GCK處理相比，超聲波處理可以提高水稻整個(gè)生育期的游離脯氨酸含量，以BC處理的含量最高。

當(dāng)水稻受到逆境脅迫時(shí)，抗逆性較差的水稻植株其SOD、POD等保護(hù)酶系統(tǒng)被破壞，平衡被打破，自由基積累增多，就會(huì)使膜脂產(chǎn)生脫脂化作用，磷脂游離導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損壞，由此產(chǎn)生一系列生理生化紊亂，最終導(dǎo)致植物死亡。MDA是膜脂過(guò)氧化分解的產(chǎn)物，能影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，干擾正常的生理代謝，MDA對(duì)細(xì)胞有毒性，能夠引起細(xì)胞膜功能紊亂，且對(duì)許多功能分子有破壞作用，是植物細(xì)胞損傷的直接原因[20-21]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與GCK相比，超聲波和包衣處理可以提高水稻葉片的SOD、POD酶活性，降低MDA含量。因而，超聲波和包衣處理可以調(diào)節(jié)水稻細(xì)胞膜保護(hù)酶類(lèi)的活性，防止膜脂過(guò)氧化，維持膜的完整性，有利于提高秧苗的素質(zhì)，這對(duì)培育壯秧提供了一個(gè)新的途徑。

因本試驗(yàn)只對(duì)粵晶絲苗進(jìn)行了大田試驗(yàn)，也沒(méi)有經(jīng)過(guò)不同氣候條件的驗(yàn)證，加上超聲波刺激生物效應(yīng)的機(jī)理十分復(fù)雜，因此還需繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。

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Effects of Ultrasound on Physiological Characters,Yield and Quality of Rice Yuejingsimiao

LUO Haowen,ZHONG Zhuojun,NIE Jun,TANG Xiangru*
（College of Agriculture,South China Agricultural University/Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in South China,Ministry of Agriculture,Guangzhou 510642,China;1st author:1098063504@qq.com;*Corresponding author:tangxr@scau.edu.cn）

A field experiment was carried out to study the effects on physilological characters,yield and quality of ultrasonic processing coated and uncoated rice seeds,taking Yuejingsimiao as materials.The results showed that ultrasonic treatment could improve the yield of rice,and the yield of ultrasonic processing coated seeds treatment was the highest,because the ultrasonic treatment increased the effective panicles,grains number per panicle and seed setting rate.What’s more,ultrasonic processing could increase SOD and POD activities and free proline contents,decrease MDA contents and improve the resistance of rice.In addition,ultrasonic treatment could also improve processing quality and appearance quality of rice.

rice;ultrasonic wave;resistance;yield;quality

S511.041

A

1006-8082（2017）02-0064-04

2016－10－15

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2011AO20202001）；廣東省糧食發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)（F121397）