1. 引言

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[1]。海带多糖是从海带属(Laminaria)藻类中提取分离得到的一类水溶性多糖[2]，含有大量的常量营养元素和微量营养元素以及生长激素、氨基酸、微生物、甜菜碱、细胞分裂素等有机成分[3]，这些成分会对植物的生理生化反应产生影响，如促进植物生长、养分吸收，增强植物的抗胁迫能力，刺激叶绿素和植物激素的合成[4]。目前国内海带多糖的活性研究多集中在人或动物的抗氧化、抗辐射、抗凝血、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗衰老、抗炎症、抗血栓、降血糖和降血脂等方面，近几年开始有学者对海带多糖进行纯化，研究其结构特征。而国外研究多集中在抗氧化、增强免疫、抗疲劳、抗癌、抗凝血、抗血栓、抗炎症、降血糖、降血脂以及血管保护和肾脏保护等功能[5]。

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[6]。俗话说“好秧才能出好禾”，秧苗是水稻生产中重要的环节，也是水稻优质丰产的基础。好的秧苗不仅能缩短水稻成熟期，增加分蘖数量，还能提高幼苗的抗病及应对不良环境的能力，为水稻的优质高产奠定良好的基础[7]。为了提高幼苗素质、培育健壮幼苗，科研人员已从多方面进行了研究，其中利用生长调节物质调控水稻幼苗生长发育是重要方向之一[8]。目前，不同质量浓度海带多糖对水稻各项生理指标、抗氧化能力鲜有报道。

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。

2. 材料与方法

2.1. 供试材料

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.。

2.2. 试验设计

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。

2.3. 取样与测定方法

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。

采用乙醇浸提法测定叶绿素和类胡萝卜素含量。

2.4. 数据处理

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。

3. 结果与分析

3.1. 不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗生长指标的影响

3.1.1. 水稻幼苗苗长和根长的测定结果

由表1可知，不同处理组的水稻苗长为21.43~25.97 cm。与对照相比，经海带多糖处理的水稻幼苗，苗长均随质量浓度的增加呈现先增高后降低的趋势，且均高于对照(CK)组。津川一号和天隆优619水稻苗长在质量浓度0.15 g/L时最长，比对照组高19.30%和16.30%，结果表明添加海带多糖能够促进水稻幼苗生长，质量浓度为0.15 g/L的海带多糖处理效果最好。

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。

3.1.2. 水稻幼苗鲜质量和干质量测定结果

由表2可知，随着处理组质量浓度的增加，水稻的鲜质量和干质量均呈现先增加后减小的趋势，在0.15 g/L时，津川一号和天隆优619水稻鲜质量和干质量达到最大值，鲜质量为0.1666 g和0.1599 g，干质量为0.0224 g和0.0235 g，鲜质量较CK处理分别提高了12.04%和18.53%，干质量较CK分别提高了33.33%和14.63%；津川一号和天隆优619水稻鲜质量海带多糖组与对照组间差异显著；津川一号水稻干质量与CK相比差异显著，天隆优619水稻干质量与CK相比在质量浓度为0.1、0.15 g/L差异显著；天隆优619水稻在0.25 g/L时被抑制，与对照组相比，鲜质量降低6%，干质量降低7.8%。

Table 1. Effects of different mass concentrations of kelp polysaccharides on seedling length and root length of rice seedlings

表1. 不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗苗长和根长的影响

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。

Table 2. Effect of different mass concentrations of kelp polysaccharides on fresh and dry mass of rice seedlings

表2. 不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗鲜质量和干质量的影响

3.2. 不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗抗氧化性的影响

3.2.1. 水稻幼苗CAT活性的测定结果

由表3可知，与CK相比，津川一号水稻幼苗处理组添加海带多糖后CAT活性差异显著；天隆优619水稻幼苗处理组，与对照组相比，在质量浓度为0.05、0.15、0.25 g/L时有显著差异；随着质量浓度的变化，两品种水稻CAT活性变化无明显规律；0.05 g/L海带多糖处理津川一号的效果最好；0.15 g/L海带多糖处理天隆优619效果最好。

3.2.2. 水稻幼苗POD活性的测定结果

由表3可知，天隆优619水稻幼苗处理组的POD活性，随质量浓度增加持续上升，在0.15、0.2、0.25 g/L时，水稻幼苗的POD酶活性与对照组相比有显著差异(P < 0.05)；当质量浓度为0.25 g/L时，POD活性最高。津川一号种子的POD活性，呈现先上升后下降的趋势，添加了海带多糖的处理组，水稻幼苗中POD酶活性明显超过对照组(P < 0.05)，并在0.15 g/L时达到峰值。

3.2.3. 水稻幼苗T-SOD活性的测定结果

由表3可知，随着处理质量浓度的增加，津川一号水稻幼苗处理组的T-SOD活性无规律性变化，天隆优619幼苗处理组的T-SOD活性表现出先增加后降低的变化趋势；海带多糖溶液处理津川一号和天隆优619水稻时，T-SOD活性均上升，其中津川一号水稻在0.05、0.1、0.15、0.25 g/L与对照组差异显著(P < 0.05)，天隆优619水稻在0.1、0.15、0.2 g/L时与对照组相比差异显著(P < 0.05)；其中0.15 g/L处理组津川一号和天隆优619水稻的活性最高，与对照组相比提高了6.7%和5.8%。

Table 3. Effects of different mass concentrations of kelp polysaccharides on antioxidant enzyme activities of rice seedlings

表3. 不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗抗氧化酶活性的影响

3.3. 不同质量浓度海带多糖对水稻损伤程度的影响

由表4可知，经过不同海带多糖质量浓度处理津川一号水稻，只有0.25 g/L，MDA含量与对照组无显著差异(P > 0.05)；在0.15、0.2、0.25 g/L时，MDA的含量普遍低于对照组，特别是当质量浓度达到0.15 g/L时，MDA的含量降至最低点，相较于对照组减少了84.31%。与对照组相比表明，此时幼苗的细胞膜受到的损伤最小。不同质量浓度海带多糖处理天隆优619水稻，在0.05、0.1 g/L时MDA含量高于对照组，但当质量浓度达到0.15、0.2、0.25 g/L时，MDA含量明显低于对照组，在0.15 g/L时，MDA含量下降到最低，下降了72.5%，表明此时期幼苗细胞膜受到的损伤相对较轻。

Table 4. Effects of different mass concentrations of kelp polysaccharides on MDA content of rice seedlings

表4. 不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗MDA含量的影响

3.4. 不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗光合色素的影响

由表5可知，随着质量浓度的升高，津川一号水稻幼苗的叶绿素含量没有呈现规律的变化趋势，在0.15 g/L时，叶绿素含量最高，与对照组相比，升高了39.81%；在0.25 g/L时叶绿素的产生被抑制(P<0.05)，与对照组相比，降低了19.59%；不同质量浓度海带多糖处理天隆优619水稻幼苗，随着处理变化，叶绿素含量呈现先上升后下降，在0.2 g/L时，叶绿素含量最高，与对照组相比，升高了8.33%；

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。

Table 5. Effects of different mass concentrations of kelp polysaccharides on photosynthetic pigment content of rice seedlings

表5. 不同质量浓度海带多糖对水稻幼苗光合色素含量的影响

4. 讨论

4.1. 海带多糖对水稻幼苗生长的影响

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[9]。有研究表明，海藻提取物中含有氨基酸、微生物和激素类物质能够刺激细胞分裂和伸长从而促进植物生长[10]。本研究使用不同质量浓度海带多糖处理两种水稻，对其进行生长实验，在水稻幼苗的生长发育过程中，海带多糖溶液营养物质从根部细胞进入水稻幼苗，并转移到植物体的各个部位不断积累。当积累到一定程度，开始对水稻幼苗外部形态产生影响[11]。研究发现，褐藻胶寡糖可以刺激水稻幼苗生长并提升抗寒性[12]。本研究显示，海带多糖质量浓度在0.15 g/L时，两个品种水稻苗长、鲜质量和干质量均达到最大值；在0.05 g/L时，两品种水稻根长均达到最大值，海带多糖对水稻的苗长、根长、鲜质量和干质量有不同程度的促进作用，此研究结果与QIAO研究[13]结果相符。王小蒙[14]等也发现，适宜浓度的海藻精能提高水稻种子发芽率，促进水稻幼苗生长。此外，苗和根对于海带多糖的反应不一致，可能是由于根对于海带多糖溶液的敏感度大于苗[15]。

4.2. 海带多糖对水稻活性氧化代谢的影响

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[16]。植物多糖可以通过提高抗氧化酶活性、清除羟基自由基等发挥抗氧化作用[17]。王杰[18]等研究结果显示，海带多糖能够系统地诱导烟草体内PAL、POD和SOD活性，控制感染烟草花叶病毒(TMV)后烟草叶绿素含量的下降，抑制率达42.42%。徐常健[19]对低温胁迫下的水稻施用25 mg/L和50 mg/L海藻寡糖后发现，水稻抗氧化酶POD、SOD、CAT活性提高，减轻低温胁迫对水稻造成的伤害。本研究发现，在海带多糖的处理下，津川一号和天隆优619水稻的CAT活性均表现出先增加后减少的趋势；津川一号水稻的POD活性呈现先上升后下降，而天隆优619水稻的POD活性呈现直线上升的趋势。津川一号水稻的SOD活性变化没有明显的规律，天隆优619水稻的SOD活性呈现先升高后下降的趋势。一定质量浓度的海带多糖帮助水稻幼苗消除活性氧化自由基带来的伤害，从而提高水稻幼苗的抗逆性，这与前人研究结果相符。综上结果表明两种水稻的CAT、POD和SOD活性存在差异，且一定质量浓度海带多糖对水稻幼苗中的抗氧化酶有促进作用。

4.3. 海带多糖对水稻幼苗损伤程度的影响

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[20]。崔莹[21]等人研究的海藻糖处理赤霞珠叶片可降低其MDA含量。刘玲[22]等人的研究结果表明喷施外源AOS后能显著降低由盐胁迫引起的水稻幼苗叶片膜质过氧化伤害。Liu等[23]研究表明，AOS能促进抗氧化酶活性，消除ROS，降低MDA含量，缓解干旱诱导的氧化损伤。本实验中MDA的含量表明，在一定质量浓度海带多糖处理下可减少MDA在幼苗体内的含量，两种水稻均在0.15 g/L时MDA含量最少，抗损伤效果极其显著，证明水稻幼苗在0.15 g/L时受到的损伤最小。

4.4. 海带多糖对水稻幼苗光合色素含量的影响

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[24] [25]。徐雅欣[26]等人发现喷洒650倍海藻肥时可以明显提高枇杷幼苗的光合色素含量，进而促进其生长，450倍海藻肥仅提高叶绿素b和叶绿素总含量。喷洒450倍、850倍和1050倍海藻肥后类胡萝卜素含量均降低，650倍海藻肥对其类胡萝卜素含量无显著变化。张运红[27]等人发现，从海带或海藻中提取的一类生物刺激素海藻酸钠寡糖处理，可以提高小麦叶片叶绿素含量，调节气孔开合，提高光合速率，从而能促进小麦的生长发育及干物质积累，最终提高其产量。本实验中所测定的光合色素含量变化没有规律的趋势，但能表明使用一定浓度的海带多糖能够有效提高叶绿素和类胡萝卜素的含量，其原因是海藻提取物中含有甜菜碱或其他微量元素可以使叶绿素和类胡萝卜素水平增加，提高水稻叶片的光捕获潜力，促进光合作用，达到增产的作用[27] [28]。

5. 结论

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。

基金项目

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)。

NOTES

^*通讯作者。

参考文献