Effects of Different Concentrations of Kelp Polysaccharides on the Growth of Rice Seedlings
In order to investigate the effects of different mass concentrations of kelp polysaccharide on the growth and physiological indexes of two kinds of rice seedlings (Jinchuan No.1 and Tianlongyou 619), the aim was to determine the effect of kelp polysaccharide on rice seedlings and to screen out the appropriate mass concentration of kelp polysaccharide to promote the healthy growth of rice. The experiment was conducted by hydroponics, and five treatment groups with different concentrations of kelp polysaccharide and one control group were set up. The results showed that kelp polysaccharide had a certain effect on seedling length, root length, fresh weight, dry weight, antioxidant enzyme activity, malondialdehyde content and photosynthetic pigment content of rice seedlings, and the optimal quality concentration was 0.15 g/L.
Kelp Polysaccharide
地球表面大约有70%的面积被海洋所覆盖,海洋中蕴含着丰富的生物资源。海藻作为海洋中关键的生产者,含有多种活性营养物质,是目前海洋生物提取物研究中最为活跃的领域之一
水稻作为我国最主要粮食作物之一,其种植面积大、总产高,我国半数以上人口以稻米为主食,水稻的生产在我国粮食生产中占有举足轻重的地位,提升水稻综合生产能力是保障国家粮食安全的有力支撑
本研究在2品种水稻上探究6个不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗的作用效果,筛选出适宜的海带多糖浓度,促进水稻幼苗的健康生长,并为海洋生物提取物在农业生产中的应用与开发提供理论依据。
1) 供试水稻品种:“津川一号”、“天隆优619”,由天津农学院种子科学与工程实验室提供。
2) 海带多糖由天津市水产生态及养殖重点实验室提供。
3) 水培营养液购置于Fu Jian Vango Agrochemical Co., Ltd.。
本试验共设置6个处理,1~5分别添加海带多糖0.05、0.1、0.15、0.2、0.25 g与营养液和水配合成1L溶液,同时设置营养液和清水混合液作为对照(CK)组。
本试验采用水培法,挑选一定数量饱满无残缺的水稻种子,用70%乙醇溶液浸泡1 min,清水冲洗两遍去除种子上残留的乙醇溶液,再用1%次氯酸钠溶液浸泡30 min,冲洗6至7遍去除种子上残留的次氯酸钠溶液。水稻种子浸种萌发3 d后,挑选萌发一致的种子置于96孔黑色水培盒中,置于恒温光照培养箱培养(培养条件:光照12 h/d,温度26℃,湿度50%)。4 d后添加海带多糖处理,每隔三天更换一次溶液。
水稻幼苗长至第14 d时,选取长势一致的幼苗,用滤纸吸干幼苗表面的水分,3次重复选取,测定其根长、苗长、鲜质量、干质量等形态指标。
水稻幼苗过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)活性购买索莱宝试剂盒检测,超氧化物歧化酶(T-SOD)购买南京建成生物研究所试剂盒。
使用Microsoft Excel 2019软件进行数据处理,SPSS 27.0软件进行单因素方差分析。
由
不同处理组中两个品种水稻根长为7.03~12.20 cm。与对照相比,津川一号和天隆优619水稻的根长呈现先增加后降低的趋势,津川一号水稻处理组均高于对照组,天隆优619水稻处理组在0.2、0.25 g/L时根被抑制,与对照组相比,降低了8.05%和34.90%。津川一号和天隆优619水稻根长均在质量浓度为0.05 g/L达到最大值,与对照组相比升高了36.50%和12.96%,差异显著。
由
品种 |
处理/(g/L) |
苗长/cm |
根长/cm |
津川一号 |
0 (CK) |
21.43 ± 0.32d |
8.30 ± 0.70c |
0.05 |
24.90 ± 0.10b |
11.33 ± 0.55a |
|
0.1 |
25.20 ± 0.20ab |
9.57 ± 0.35b |
|
0.15 |
25.57 ± 0.47a |
9.13 ± 0.70bc |
|
0.2 |
22.63 ± 0.57c |
9.10 ± 0.70bc |
|
0.25 |
22.33 ± 0.25c |
8.93 ± 0.23bc |
|
天隆优619 |
0 (CK) |
22.33 ± 0.29c |
10.80 ± 0.44bc |
0.05 |
22.63 ± 0.23c |
12.20 ± 0.26a |
|
0.1 |
23.70 ± 0.17b |
11.20 ± 0.20b |
|
0.15 |
25.97 ± 0.40a |
10.97 ± 0.51b |
|
0.2 |
23.80 ± 0.26b |
9.93 ± 0.84c |
|
0.25 |
23.47 ± 0.40b |
7.03 ± 0.51d |
注:同列数据中标有不同字母者表示具有显著性差异(P < 0.05),下同。
品种 |
处理/(g/L) |
鲜质量/g |
干质量/g |
津川一号 |
0 (CK) |
0.1487 ± 0.0060b |
0.0168 ± 0.0006c |
0.05 |
0.1635 ± 0.0031a |
0.0203 ± 0.0007b |
|
0.1 |
0.1636 ± 0.0014a |
0.0213 ± 0.0003ab |
|
0.15 |
0.1666 ± 0.0078a |
0.0224 ± 0.0011a |
|
0.2 |
0.1602 ± 0.0010a |
0.0214 ± 0.0009ab |
|
0.25 |
0.1600 ± 0.0082a |
0.0214 ± 0.0005ab |
|
天隆优619 |
0 (CK) |
0.1349 ± 0.0007d |
0.0205 ± 0.0007cd |
0.05 |
0.1465 ± 0.0014b |
0.0227 ± 0.0004abc |
|
0.1 |
0.1467 ± 0.0020b |
0.0231 ± 0.0006ab |
|
0.15 |
0.1599 ± 0.0018a |
0.0235 ± 0.0008a |
|
0.2 |
0.1406 ± 0.0033c |
0.0210 ± 0.0011bcd |
|
0.25 |
0.1268 ± 0.0018e |
0.0189 ± 0.0007d |
由
由
品种 |
处理/(g/L) |
CAT活性 |
POD活性 |
T-SOD活性 |
津川一号 |
0 (CK) |
1044.12 ± 74.58d |
147.00 ± 49.00d |
2166.57 ± 32.16c |
0.05 |
1923.26 ± 37.34a |
1617.00 ± 306.00c |
2260.83 ± 10.78b |
|
0.1 |
1356.00 ± 75.50b |
2417.33 ± 465.71ab |
2262.25 ± 4.28b |
|
0.15 |
1222.66 ± 17.06c |
2597.00 ± 343.00a |
2312.24 ± 31.00a |
|
0.2 |
919.82 ± 39.14e |
1992.67 ± 172.08bc |
2197.99 ± 34.28c |
|
0.25 |
1353.74 ± 60.77b |
1764.00 ± 343.00c |
2273.68 ± 20.25ab |
|
天隆优619 |
0 (CK) |
1554.88 ± 45.14c |
1960.00 ± 490.00c |
2225.12 ± 15.05c |
0.05 |
1701.78 ± 48.89ab |
2254.00 ± 224.55c |
2290.82 ± 30.40abc |
|
0.1 |
1586.52 ± 42.34c |
3038.00 ± 49.00bc |
2305.10 ± 26.76ab |
|
0.15 |
1760.54 ± 20.71a |
3479.00 ± 224.55b |
2355.09 ± 39.81a |
|
0.2 |
1627.20 ± 24.45bc |
5145.00 ± 1127.00a |
2322.24 ± 17.14ab |
|
0.25 |
1685.96 ± 52.66ab |
5733.00 ± 931.00a |
2245.12 ± 81.41bc |
由
处理/(g/L) |
品种 |
|
津川一号 |
天隆优619 |
|
0 (CK) |
18.49 ± 0.99c |
16.45 ± 2.01c |
0.05 |
28.92 ± 2.2a |
29.89 ± 3.18a |
0.1 |
23.87 ± 0.32b |
23.33 ± 3.05b |
0.15 |
2.9 ± 0.65d |
4.52 ± 2.52e |
0.2 |
4.41 ± 1.22d |
5.91 ± 1.62de |
0.25 |
16.34 ± 2.15c |
10.32 ± 2.33d |
由
津川一号组类胡萝卜素含量没有呈现出较为规律的变化趋势,在0.05、0.1、0.15、0.2 g/L时与对照组有显著差异(P < 0.05),且在0.2 g/L时含量最高,为对照组的30.84%;天隆优619组水稻类胡萝卜素含量也没有呈现出规律的变化趋势,在处理组为0.05、0.2 g/L时与对照组有显著差异,在0.2 g/L时类胡萝卜素含量最高,为对照组的26.39%。津川一号和天隆优619水稻幼苗的类胡萝卜素含量均在0.2 g/L时达到最高,呈现的效果最好。表明海带多糖对于不同水稻的影响效果有很大差异,但一定质量浓度海带多糖可以提高水稻中的叶绿素和类胡萝卜素的含量。综合来看,叶绿素含量的测定在0.15 g/L组处理津川一号效果最佳,0.2 g/L组处理天隆优619效果最佳;类胡萝卜素含量测定均在0.2 g/L时效果最好。
品种 |
处理/(g/L) |
叶绿素含量/(mg/g) |
类胡萝卜素含量/(mg/g) |
津川一号 |
0 (CK) |
1.2382 ± 0.0053d |
0.2056 ± 0.0062b |
0.05 |
1.5709 ± 0.0779b |
0.2592 ± 0.0324a |
|
0.1 |
1.3855 ± 0.0076c |
0.2551 ± 0.0024a |
|
0.15 |
1.7311 ± 0.0061a |
0.2517 ± 0.0016a |
|
0.2 |
1.2982 ± 0.0485d |
0.2690 ± 0.0014a |
|
0.25 |
0.9956 ± 0.0132e |
0.1843 ± 0.0033b |
|
天隆优619 |
0 (CK) |
1.7736 ± 0.0069b |
0.2675 ± 0.0047c |
0.05 |
1.5915 ± 0.0133d |
0.2912 ± 0.0143b |
|
0.1 |
1.6476 ± 0.0143c |
0.2661 ± 0.0193c |
|
0.15 |
1.7784 ± 0.0410b |
0.2892 ± 0.0153bc |
|
0.2 |
1.9214 ± 0.0108a |
0.3381 ± 0.0071a |
|
0.25 |
1.5459 ± 0.0274e |
0.2808 ± 0.0044bc |
海带多糖是褐藻提取物的主要活性物质之一,主要包括海带淀粉、海带胶、藻酸等多糖类物质,能够有效诱导植物抗逆性反应,抑制植株叶片中叶绿素的降解,维持较高的根系活力,进而促进植株生长,提高产量
当植物体受到外部环境因素的影响时,其细胞膜上的特定受体会被激活,进而刺激过氧化氢的合成。过氧化氢在植物的代谢和信号传递过程中发挥着重要的作用,适当水平的过氧化氢能够触发植物的防御机制,这些机制专门用来对抗氧化应激,从而减轻植物体可能遭受的氧化损伤。超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性常被作为衡量植物抗逆性的两大指标
植物在生长过程中,受到外界不良因素的影响会发生膜质过氧化,使细胞膜受到损伤,MDA是膜质过氧化作用的最终产物,MDA的含量可以作为一项重要的指标衡量细胞膜上脂质过氧化的水平
植物进行光合作用离不开叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素等光合色素的作用,其含量可反应植物同化物质能力的强弱
海带多糖可促进水稻幼苗的生长和代谢过程。在一定质量浓度下,海带多糖可改变水稻幼苗的形态变化,提高光合色素含量和抗氧化水平,减少对水稻幼苗的伤害。在本实验中,不同浓度的海带多糖处理组对水稻幼苗有不同影响,综合所有指标后显示海带多糖在0.15 g/L时对水稻的影响效果最好,更适宜培养水稻生长。本文仅对海带多糖在水稻水培阶段中对幼苗生长所起到的作用进行探讨,对于其在水稻其他生长阶段作用需要进一步深入研究。
天津市科技计划项目(23ZYCGSN00550; 24YDTPJC00930);天津市教委科研计划项目(2022ZD004)《稻鳅共生种养环境优化关键技术的研究应用》(23ZYCGSN00030)。
*通讯作者。