PQQ對水稻產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的影響

匡 煒，劉 洋，李 強(qiáng)，張玉燭，朱國奇

（1.湖南省水稻研究所，湖南 長沙 410125；2.湖南雜交水稻研究中心，湖南 長沙 410125）

吡咯喹啉醌（pyrroloquinoline quinone，PQQ）是一種不同于煙酰胺核苷酸（NAD+和NADP+）和黃素核苷酸（FAD和FMN）的新有機(jī)輔酶，化學(xué)名稱為4,5-二氫-4,5-二氧-1氫-吡咯并（2,3-f）喹啉-2,7,9-三羧酸。該輔酶于20世紀(jì)60年代首次被發(fā)現(xiàn)，1979 年Duine和 Salisbury 等確定其結(jié)構(gòu)式，PQQ類似水溶性B族維生素幾乎存在于所有的食品中，含量約3.65～61.0 ng/g，它也廣泛分布在微生物及人體組織中[1-4]。研究表明，PQQ可通過縮短植物生長停滯期，加快生長素和細(xì)胞分裂素合成，促進(jìn)植物細(xì)胞新陳代謝和植物生長[5-6]；朱云集等[7]的研究表明，PQQ能夠提高小麥葉片的葉綠素含量，進(jìn)而提高光合速率；黃瓜體內(nèi)試驗(yàn)證明，PQQ可以作為植物抗氧化劑，提高植株體內(nèi)的SOD、APX酶活性、抑制GSH含量下降，從而減輕低溫脅迫對黃瓜幼苗的傷害[8]；劉衛(wèi)群等[9]、Xiong等[10]的研究表明，PQQ能夠促進(jìn)煙草種子萌發(fā)以及刺激百合花粉萌發(fā)。但關(guān)于PQQ對水稻生長發(fā)育的影響的研究尚未見報(bào)道。因此，筆者以水稻為材料，研究了機(jī)插與直播2種栽培模式下PQQ對水稻產(chǎn)量構(gòu)成及主要農(nóng)藝性狀的影響，以期為PQQ 在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)，進(jìn)而減少化肥使用量。

1 材料與方法

1.1 供試地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)于 2017 年在湖南省瀏陽市北盛鎮(zhèn)邊州村試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)田前茬作物為水稻, 土壤肥力均勻。機(jī)插水稻品種為玉針香，直播水稻品種為湘早秈45號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分 2種栽培模式進(jìn)行。（1）機(jī)插模式：設(shè)機(jī)插秧始穗期葉面噴灑PQQ 和空白對照2個(gè)處理；玉針湘于6月5日播種，6月20日移栽，移栽密度為30 cm×10 cm。（2）直播模式：設(shè)PQQ浸種后，始穗期再葉面噴灑PQQ和PQQ浸種但始穗期不再噴施2個(gè)處理；湘早秈45號于7月15日直播，種植密度約11萬蔸/ 667m2。 每個(gè)處理設(shè)5次重復(fù)，共20個(gè)小區(qū)，采用隨機(jī)區(qū)組排列，各小區(qū)之間設(shè)置田埂，用不透水薄膜將田埂覆蓋，各小區(qū)病蟲草害管理與常規(guī)栽培稻田一致。

1.3 測定指標(biāo)及方法

苗數(shù)調(diào)查：分蘗盛期調(diào)查基本苗數(shù)，每個(gè)重復(fù)調(diào)查5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)調(diào)查5蔸。地上部干物質(zhì)重：分別于分蘗盛期、成熟期，按平均數(shù)法取樣，去除根，于105 ℃殺青15 min，85 ℃下烘干至恒重，測量干物質(zhì)重。產(chǎn)量構(gòu)成因子及理論產(chǎn)量：每個(gè)重復(fù)取5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)取樣5蔸，考察水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子（有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重），計(jì)算理論產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用 DPS、Excel 實(shí)用數(shù)據(jù)分析軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 PQQ對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，PQQ對機(jī)插模式玉針香產(chǎn)量的影響不大，但對直播模式湘早秈42號產(chǎn)量的影響顯著，直播噴施處理的產(chǎn)量比對照增產(chǎn)21.13%。對產(chǎn)量因子的分析表明：2種模式經(jīng)過PQQ處理的有效穗數(shù)和千粒重與對照均無顯著差異；機(jī)插模式下噴施PQQ對玉針香每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率無顯著影響，但直播模式下PQQ處理對湘早秈45號每穗實(shí)粒數(shù)、每穗空粒數(shù)、結(jié)實(shí)率影響顯著，相比對照每穗實(shí)粒數(shù)增加13.06粒，每穗空粒數(shù)減少10.36粒，結(jié)實(shí)率增幅15.00%。這表明直播模式下PQQ浸種加噴施處理能增加湘早秈45號的實(shí)粒數(shù)，提高結(jié)實(shí)率，從而提高水稻產(chǎn)量。

2.2 PQQ對水稻收獲指數(shù)的影響

從表2中可看出，PQQ對水稻干物質(zhì)積累也有一定影響，但2種栽培模式處理無顯著差異。相比對照，機(jī)插模式玉針香稻草干重減少了38.88 kg/667m2，植株總干重減少了35.65 kg/667m2，但收獲指數(shù)增加2.12個(gè)百分點(diǎn)；直播模式湘早秈45號稻谷干重增長31.89 kg/667m2，植株總干重增長44.03 kg/667m2，收獲指數(shù)增加1.13%，但差異不顯著。

表1 PQQ對不同栽培模式水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

表2 PQQ對不同栽培模式水稻收獲指數(shù)的影響

2.3 PQQ對水稻株高的影響

從圖1可知，經(jīng)過PQQ處理后，2種栽培模式下水稻株高無明顯差異。機(jī)插模式玉針香成熟期株高125.71 cm，直播模式湘早秈45號的株高為94.22 cm，與對照差異不明顯。這表明PQQ處理對水稻株高無影響。

圖1 PQQ對機(jī)插和直播水稻成熟期株高的影響

2.4 PQQ對直播水稻農(nóng)藝性狀（最高苗數(shù)、成穗率）的影響

由表3可知，經(jīng)過PQQ處理后，直播模式下最高苗數(shù)和有效穗與對照無顯著差異。在分蘗盛期經(jīng)過處理后的水稻最高苗數(shù)比對照略低，但成熟期有效穗比對照略高，成穗率比對照高出4.9個(gè)百分點(diǎn)。

表3 PQQ對直播水稻最高苗數(shù)、成穗率的影響

3 結(jié)論與討論

水稻是湖南省主要的糧食作物，但湖南農(nóng)業(yè)長期依賴“高肥、重藥、大水”的生產(chǎn)方式，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)重威脅。如何在保障生態(tài)環(huán)境安全的前提下提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)是目前社會各界普遍關(guān)注和探討的問題。吳冬云[11]總結(jié)了國內(nèi)外學(xué)者的研究認(rèn)為，水稻生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)有3條途徑：（1）選育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的品種，但由于目前優(yōu)質(zhì)米品種的產(chǎn)量普遍低于雜交稻和非優(yōu)質(zhì)米常規(guī)稻，而育種是一個(gè)長期的過程，因此該方法在短時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)；（2）品種的合理布局和季節(jié)調(diào)節(jié)，因受耕作制度、前后茬連接等的制約，該措施的調(diào)節(jié)效果非常有限；（3）通過人工調(diào)控，特別是植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控，進(jìn)行營養(yǎng)和生理調(diào)節(jié)，減弱或消除不利因子對稻米品質(zhì)形成的影響。以上3條途徑中第3種措施是比較有效的，原因在于：（1）植物生長調(diào)節(jié)劑影響植物生長發(fā)育的每個(gè)階段；（2）植物生長調(diào)節(jié)劑幾乎與植物的每個(gè)生理代謝密切相關(guān)，如光合、呼吸、物質(zhì)吸收與運(yùn)轉(zhuǎn)、氣孔開閉、蒸騰等；（3）植物生長調(diào)節(jié)劑的用量小，速度快，效益高，殘毒少[11]。

大量研究結(jié)果表明，PQQ作為一種植物生長調(diào)節(jié)因子，能提高植物的抗逆性，促進(jìn)植物生長發(fā)育[8]，但對于水稻的影響尚無相關(guān)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，PQQ能有效提高直播水稻的每穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，減少每穗空粒數(shù)，對水稻增產(chǎn)有促進(jìn)作用，這與朱云集等[7]在小麥上的研究結(jié)果一致，潘瑞熾等[12]也認(rèn)為在孕穗、開花和灌漿期間噴施一些植物生長調(diào)節(jié)劑可在不同程度上增強(qiáng)植株光合作用強(qiáng)度，促進(jìn)養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)移，延長葉片功能期，提高灌漿速率，起到增粒增重進(jìn)而增產(chǎn)的作用。

該研究雖然初步明確了PQQ能增加水稻產(chǎn)量，但如何合理施用PQQ，以及PQQ對水稻的光合特性和米質(zhì)有何影響，能否提高水稻的抗逆性，這些還有待進(jìn)一步探討。

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