【摘 要】
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我国水稻生产正处于重大转型阶段,以高活力种子为基础的机械插秧、机械直播等精量精播的生产方式不断涌现。然而,目前杂交水稻种子仍存在田间出苗率低、秧苗素质差、生长速率不一致等种子活力低的现象,难以满足现代化生产方式对高质量种子的迫切需求,成为种业亟待解决的“卡脖子”问题。本文以‘浙优12’（浙04A×浙恢414）、‘浙优18’（浙04A×浙恢818）、‘春优84’（春江16A×C84）、‘春优927’
【基金项目】
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国家重点研发项目（2018YFD0100900）；
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我国水稻生产正处于重大转型阶段,以高活力种子为基础的机械插秧、机械直播等精量精播的生产方式不断涌现。然而,目前杂交水稻种子仍存在田间出苗率低、秧苗素质差、生长速率不一致等种子活力低的现象,难以满足现代化生产方式对高质量种子的迫切需求,成为种业亟待解决的“卡脖子”问题。本文以‘浙优12’（浙04A×浙恢414）、‘浙优18’（浙04A×浙恢818）、‘春优84’（春江16A×C84）、‘春优927’（春江16A×C927）为试验材料开展杂交水稻种子活力田间调控试验,在人工辅助授粉后喷施不同浓度的Zn SO4、Fe SO4、Mn SO4溶液,探究田间微量元素喷施对杂交水稻种子活力的影响,并从生理特征特性和抗氧化酶基因表达水平阐明其调控机制,最终筛选出微量元素喷施的最佳浓度,以期为杂交水稻高活力种子生产提供理论依据和技术支撑。主要结论如下:1.人工辅助授粉后喷施适宜浓度的微量元素显著提高了4个杂交水稻品种种子活力。2019、2020年田间试验结果表明,田间喷施不同浓度的Zn SO4、Fe SO4和Mn SO4后4个杂交水稻品种种子的标准发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数分别提高0.6-14.0%、2.0-37.7%、0.6-33.7%和0.2-36.6%,最佳浓度分别为0.5、4、1.25g/L。人工加速老化处理后,0.5 g/L Zn SO4喷施显著提高了‘春优927’和‘浙优18’种子的发芽率和发芽势,平均增加了3.2%和5.1%;4 g/L Fe SO4喷施显著提高了‘春优927’和‘浙优18’种子的发芽率和活力指数,平均增加了6.0%和24.3%;1.25g/L Mn SO4喷施显著提高了‘春优927’和‘浙优18’种子的发芽指数和活力指数,平均增加了7.5%和12.2%。此外,2021年‘春优927’和‘浙优18’品种在人工辅助授粉后14天喷施最佳浓度的微量元素较7天效果更佳,且组合处理效果与单一处理差异不显著。2.人工辅助授粉后14天喷施适宜浓度的微量元素显著提高了‘春优927’和‘浙优18’品种种子的抗氧化酶活性,降低种子的MDA含量。随着Zn SO4、Fe SO4、Mn SO4喷施浓度的增大,萌发3天后2个杂交水稻品种种子中CAT、SOD、POD活性呈先增加后降低的趋势。田间微量元素喷施后种子中CAT、POD、SOD活性均增加,MDA含量降低,最佳浓度与表型结果基本一致。0.5 g/L Zn SO4喷施后种子中SOD和POD活性显著提高,平均增加了17.2%和24.8%,MDA含量平均降低了41.3%;4 g/L Fe SO4喷施后种子中CAT活性显著提高,平均增加了162.7%,MDA含量平均降低了35.7%;1.25 g/L Mn SO4喷施后种子中CAT活性显著提高,平均增加了57.2%,MDA含量平均降低了18.2%。3.人工辅助授粉后14天喷施适宜浓度的微量元素促进了‘春优927’和‘浙优18’品种抗氧化酶基因的表达。Real-Time PCR分析结果表明,微量元素喷施可显著提高了2个杂交水稻品种抗氧化酶基因Os APX2和Os CSD3的表达量。0.5 g/L Zn SO4喷施后Os APX2和Os CSD3的表达量平均增加了42.6%和237.8%;4 g/L Fe SO4喷施后Os APX2和Os CSD3的表达量平均增加了23.2%和182.6%;1.25 g/L Mn SO4喷施后Os APX2和Os CSD3的表达量平均增加了68.4%和262.2%。此外,最佳浓度的微量元素喷施后‘春优927’和‘浙优18’萌发5天的种子中Os APX2的表达量普遍高于萌发3天和4天的种子,萌发4天和5天的种子中Os CSD3的表达量普遍高于萌发3天的种子。综上所述,人工辅助授粉后14天喷施适宜浓度的Zn SO4、Fe SO4和Mn SO4可提高抗氧化酶基因Os APX2和Os CSD3的表达量,增强种子CAT、SOD和POD活性,降低MDA含量,提高种子抗氧化能力,进而促进种子活力的改善。在杂交水稻高活力种子生产中,推荐Zn SO4、Fe SO4和Mn SO4的最佳喷施浓度分别为0.5、4、1.25 g/L。
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