水稻秧苗抗低温调控剂的筛选及应用效果初探

罗志雄，蔡志欢，孙萌，彭敏，唐文帮，2，张桂莲，2，∗

(1 湖南农业大学农学院，长沙 410128；2 水稻油菜抗病育种湖南省重点实验室，长沙 410128)

水稻生长发育的各个时期均可能遭遇低温冷害，苗期是水稻最易受低温冷害的时期，且与孕穗期、开花期、成熟期的耐冷性密切相关。在我国南方双季稻区早稻播种后常遭遇寒潮天气，导致秧苗生长迟缓、叶片变黄卷叶、甚至死苗，不仅影响早稻产量，还影响晚稻的生产计划和产量[1-3]。苗期低温已成为影响早稻安全生产的主要因素。

关于减轻水稻苗期低温冷害调控方法研究，王洪军等研究认为秧苗期遇到10～12 ℃低温时，灌薄水就可以防御冷害；当气温为10 ℃以下时，灌水深度以叶尖露出水面为宜[4]。陈书强等[5]研究认为在移栽前2～3 d，在苗床上施用磷酸二铵150 g/m2，施后浇水，插秧时带磷下地，秧苗耐寒能力增强。孔宇等[6]研究认为钾硅镁配施，可提高水稻抗寒性，增加水稻产量，提高稻米品质。陈书强等[5]、徐芬芬等[7]、蔡克桐等[8]、邓如福等[9]研究认为用海藻糖、烯效唑、DA-6、水杨酸茉莉酸等植物激素处理，可显著提高水稻幼苗的抗寒性。但目前还没有一种有效方法在生产中推广应用。本文以湘早籼45 号为材料，通过在低温下不同浓度化学试剂、比例混合剂、喷洒时期和喷洒次数的筛选，以期筛选出一种有效、适用的的化学调控剂，为减轻水稻低温冷害有效的调控方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以早稻品种湘早籼45 号为材料，由湖南金色农丰种业有限公司提供。

1.2 试验设计

共设置了5 个试验。

试验1:不同浓度单剂筛选试验

将浸种催芽后的100 粒芽谷播于稻田土的培养盒中，在光照培养箱中培养至二叶一心期，将含有氯化钙0.01、0.02、0.03 mol/L，烯效唑10、20、30 mg/L，磷酸二氢钾2、4、6 g/L，水杨酸100、200、300 mg/L，脱落酸10、20、30 mg/L，6-BA 10、20、30 mg/L，脯氨酸100、150、200 mg/L的21 种溶液分别均匀喷施在水稻幼苗上，每天上午喷1 次，连喷3 次，然后移入光照培养箱中进行低温处理(8:00-17:00，10 ℃，17:00-8:00，8 ℃)5 d，同时设置喷洒清水作对照(CK)，3 次重复，处理结束后在适温下恢复生长7 d后记录活苗率。

试验2:混合调控剂筛选试验

将0.01 mol/L的氯化钙、20 mg/L的烯效唑溶液、6 g/L的KH2PO4溶液、100 mg/L的水杨酸溶液、10 mg/L的脱落酸溶液(分别用A、B、C、D、E 代替以上溶液。)每2 种、每3 种、每4 种、每5 种按一定体积比例配制成不同的混合剂，在2 叶1 心期分别均匀喷施在水稻幼苗上，每天上午喷1 次，连喷3次，3 次重复，然后移入光照培养箱中进行低温处理(8:00-17:00，10 ℃，17:00-8:00，8 ℃)5 d，以喷施清水作对照(CK)，结束后在适温下恢复生长7 d 后记录活苗率，同时测定根系活力。处理前幼苗的培养同试验1。

试验3:混合调控剂DTKJ 喷洒时期筛选试验

混合调控剂DTKJ 喷洒时期设置为幼苗1 叶1心期、2 叶1 心期、3 叶1 心期、4 叶1 心期，将混合调控剂DTKJ 溶液(20 mg/L的烯效唑溶液、6 g/L的KH2PO4溶液、100 mg/L的水杨酸溶液、10 mg/L的脱落酸溶液按2 ∶3 ∶1 ∶1体积比配置而成的混合液)均匀的喷洒，每天上午喷1 次，连喷3 次，以喷清水为对照，3 次重复，处理前幼苗的培养、处理后材料的低温处理与调查同试验2。

试验4:混合调控剂DTKJ 喷洒次数筛选试验

混合调控剂DTKJ 喷洒次数设置为1、2、3、4次，于幼苗2 叶1 心期将混合调控剂DTKJ 溶液均匀的喷洒，以喷清水为对照，3 次重复，处理前幼苗的培养、处理后材料的低温处理与调查同试验2。

试验5:DTKJ 应用效果试验

在2 叶1 心期将DTKJ 调控剂溶液均匀的喷洒到水稻植株上，连续喷洒3 次，以喷清水的为对照(CK)，3 次重复，处理前幼苗的培养、处理后材料的低温处理与调查同试验2。

同时2019 年利用早春低温开展DTKJ 应用效果试验，3 月7 日将湘早籼45 号发芽一致的芽谷播种于圆形塑料盆中，共40 盆，在光照培养箱中培养至2 叶1 心期，将DTKJ 调控剂溶液均匀的喷洒到水稻幼苗上，喷洒20 盆，另外20 盆以喷清水为对照，连续喷洒3 次，于3 月20 日移置水网室，4 月5日调查活苗率。

1.3 测定项目

(1)活苗率测定。处理结束适温恢复7 d 后调查活苗数，计算活苗率。

(2)根系活力测定。采用TTC 法测定根系活力，参照李合生的方法[10]。

(3)自然温度记载。水稻所网室放置一个自动温湿度记录仪，每隔15 min 记录一次温湿度。

2 结果与分析

2.1 不同浓度单剂对低温下幼苗活苗率的影响

从表1 可知，与喷洒清水对照相比，喷洒不同浓度氯化钙、烯效唑、磷酸二氢钾、脱落酸溶液均能提高低温下活苗率，以喷洒0.01 mol/L 氯化钙、20 mg/L 烯效唑、6 g/L 磷酸二氢钾、10 mg/脱落酸溶液的活苗率最高，活苗率分别比对照提高39.8%、33.75%、42.95%、41.24%；对水杨酸来说，以喷洒100 mg/L的水杨酸溶液活苗率最高，活苗率比对照提高28.80%；对6-BA 而言，以喷洒10 mg/L的6-BA 对低温下活苗率的提高幅度最大，比对照提高6.48%，而喷洒20、30 mg/L的6-BA 溶液却没有提高低温下活苗率；对脯氨酸来说，喷洒3 种浓度脯氨酸均没有提高低温下幼苗活苗率。

表1 喷洒不同浓度单剂的幼苗活苗率Table 1 The survival rate of seedlings sprayed with single dose under different concentrations

2.2 不同配比混合剂对低温下幼苗活苗率与根系活力的影响

由表2 可知，不同配比混合剂均能显著提高低温下的活苗率与根系活力，其中以喷洒BCDE 溶液(即20 mg/L的烯效唑溶液、6 g/L的KH2PO4溶液、100 mg/L的水杨酸溶液、10 mg/L的脱落酸溶液按2 ∶3 ∶1 ∶1体积比配制的混合液)提高活苗率与根系活力的幅度最大，效果最好，与对照相比，秧苗活苗率的提高了69.65%，根系活力提高了142.43 μg/g·h。

表2 不同配比混合剂喷洒后幼苗活苗率与根系活力Table 2 The survival rate and root activity of seedlings sprayed with different mixtures

2.3 不同时期喷洒DTKJ 溶液对幼苗活苗率与根系活力的影响

由表3 可知，与对照相比，低温下喷施DTKJ 溶液均能显著提高幼苗活苗率与根系活力，其中以2叶1 心期喷洒DTKJ 溶液的根系活力和活苗率提高幅度最大、效果最好，活苗率提高69.26%，根系活力提高了106.78 μg/g·h。

表3 不同时期喷洒DTKJ 溶液后幼苗活苗率与根系活力Table 3 The survival rate and root activity of seedlings sprayed with DTKJ solution at different stages

2.4 喷洒不同次数DTKJ 溶液对低温下幼苗活苗率与根系活力的影响

由表4 可知，与对照相比，喷施不同次数DTKJ溶液均能提高低温下幼苗活苗率与根系活力，其中以连续喷洒3 次的幼苗活苗率与根系活力提高幅度最大、效果最好，活苗率提高66.65%，根系活力提高103.86 μg/g·h。

表4 喷洒不同次数DTKJ 溶液后幼苗活苗率与根系活力Table 4 The survival rate and root activity of seedlings after spraying DTKJ solution at different times

2.5 DTKJ 溶液的应用效果

由图1 可知，2019 年3 月1-17 日，日平均温度在15 ℃以下，3 月18-21 日，日平均温度升高，在15℃以上，3 月22-27 日温度再次降低，连续6 d 日平均温度在12 ℃以下，3 月27 日后温度稍有上升。

图1 2019 年3 月自动温湿度记录仪记载的温度Fig.1 The temperature recorded by automatic temperature and humidity recorder in March 2019

由表5 可知，与对照相比，人工模拟低温下喷施DTKJ 溶液显著提高了幼苗活苗率与根系活力，幼苗活苗率比对照提高69.65%，根系活力比对照提高126.80 μg/g·h，且显著高于单剂喷施效果。早春自然低温试验结果与人工模拟低温试验结果表现趋势基本一致。

表5 DTKJ 溶液在人工模拟低温与早春自然低温的应用效果Table 5 Application effect of DTKJ solution in simulated low temperature and natural low temperature in the early spring

3 讨论

受季风的影响，我国长江中下游地区春季常受寒潮低温侵袭，特别是苗期受到低温冷害，将导致叶片失绿，分蘖减少，根系受损，甚至烂秧死苗现象[11]，严重影响直播早稻安全生产。邓如福等[9]、杨文钰等[12]、高红秀等[13]研究发现，用烯效唑、海藻糖、高效唑浸种，可以降低细胞电解质渗漏率、MDA 和脯氨酸含量，提高可溶性糖含量，维持细胞结构的稳定性，提高水稻幼苗的抗低温能力。Shinkawa 等[14]研究都表明，外施ABA 能有效减缓冷敏感品种在冷胁迫下的受害率，提高水稻幼苗抗低温能力。本研究表明，低温下喷施氯化钙、烯效唑、磷酸二氢钾、脱落酸、水杨酸溶液均能提高低温下活苗率，减轻低温危害，这与前人研究结果一致[7，12，14]。本试验中，在喷洒单剂情况下，以喷洒0.01 mol/L 氯化钙、20 mg/L 烯效唑、6 g/L 磷酸二氢钾、10 mg/脱落酸、100 mg/L的水杨酸、10 mg/L的6-BA 溶液对低温下活苗率提高幅度最大。

通过对单剂进行不同体积比例配制的混合液筛选试验，结果表明，低温下喷施DTJK 溶液，能最大幅度提高活苗率，表现出一定的协同诱导效应。可能原因一是脱落酸与水杨酸的作用有交叉[15]，脱落酸的合成有两条途径，一条直接的，一条间接的，而后者需有脂氧合酶(LOX)参与[16，17]，而水杨酸能够抑制脂氧合酶的活性，调控脱落酸的直接合成途径来调控脱落酸的合成。因此水杨酸可通过脱落酸诱导提高水稻抗寒性。二是烯效唑对农作物具有抑制细胞伸长、缩短节间，培育矮壮秧苗，提高秧苗的抗逆性[18]；磷酸二氢钾属于高效磷钾复合肥，可为作物生长提供P 元素、K 元素，具有促进叶片光合作用、增强作物抗逆性的功能[19]。烯效唑和KH2PO4的加入显著提高了混合调控剂对水稻秧苗的抗低温调控效果。2019 年人工模拟低温与早春低温试验结果也验证了这一效果。本研究表明，在水稻幼苗2 叶1 心期连续喷施DTKJ 混合液3 次，可显著提高低温下幼苗根系活力和活苗率，优于单剂喷施调控效果。至于混合调控剂DTKJ 抗低温的机制是什么，还有待从生理生化、细胞结构方面进一步研究。

4 结论

本研究发现，与对照相比，单独喷施0.01 mol/L CaCl2、20 mg/L 烯 效唑、6 g/L K2HPO4、10 mg/L ABA、100 mg/L 水杨酸、10 mg/L 6-BA 溶液可显著提高低温下幼苗活苗率。与单剂喷施相比，在2 叶1 心期连续喷施3 次DTKJ 混合液(即20 mg/L 烯效唑、6 g/L 磷酸二氢钾、100 mg/L 水杨酸、10 mg/L脱落酸以2 ∶3 ∶1 ∶1体积比配置的混合液)能较大幅度提高低温下幼苗根系活力和活苗率，调控效果更优，表现出一定的协同诱导效应。DTKJ 混合液可提高水稻苗期抗低温能力的抗寒剂。