植物生长调节剂与微肥对香稻幼苗移栽损伤修复的调控机制研究

《Frontiers in Plant Science》：Regulatory effects of plant growth regulators and micro-fertilizers on recovery of fragrant rice seedlings from simulated transplanting injury

本研究系统探讨了赤霉素(GA)、吲哚丁酸(IBA)、镁肥(Mg2+)和锌肥(Zn2+)四种外源物质对香稻幼苗机械移栽损伤的修复效应。通过水培模拟试验发现，GA主要通过促进株高生长(提升25.88-38.4%)和增强叶片CAT活性来加速恢复；IBA特异性提升茎部SOD活性(112.15-165.64%)建立局部防御；镁肥通过优化根冠比(提升21.74-23.07%)和激活多组织SOD活性构建系统抗性；锌肥则显著增强根/茎SOD活性与根POD活性。研究为缓解水稻机械化移栽损伤提供了理论依据和实践方案。

　　

引言

水稻作为全球半数人口的主粮作物，其产量提升对粮食安全至关重要。随着农业机械化发展，机械移栽已成为中国水稻种植的主要方式，但移栽过程中造成的根系损伤会导致幼苗复苏延迟，最终使产量降低31.26%。前人研究表明，植物生长调节剂(PGRs)和微肥(MFs)可通过调节作物生理过程缓解移栽损伤，但其对香稻品种的修复机制尚不明确。

材料与方法

本研究以华南主栽香稻品种"象牙香占"和"玉香油占"为材料，采用水培法模拟机械移栽的根系损伤（留根1.5cm）。设置4个处理组：T1(100mg·L^-1GA)、T2(2mg·L^-1IBA)、T3(2mg·L^-1Mg²⁺)、T4(2mg·L^-1Zn²⁺)，以未损伤(CK0)和损伤不处理(CK)为对照。损伤后连续3天叶面喷施，第14天测定生长形态与生理指标。

结果

总生物量与生长参数方面，T4使象牙香占总鲜重显著增加37.41%，T3使玉香油占根冠比提升21.43%。鲜重分配中，T1处理使茎鲜重增幅达38.36%，T3和T4分别使根鲜重比率提升21.61%和18.32%。株高组织长度显示，T1处理使两个品种株高增加45.94-50.91%，茎长增加53.49-79.01%。

抗氧化特性方面，T1显著提升叶片CAT活性(87.97%)和茎SOD活性(59.77%)；T2使茎SOD活性增强112.15-165.64%；T3促进根/茎SOD活性提升85.08-260.22%；T4使根SOD活性增加273.27%。MDA含量分析表明，T1处理使叶片MDA降低46.70%，T4使茎部MDA下降37.58%。

讨论

机械损伤引发的活性氧(ROS)爆发是抑制幼苗生长的关键因素。本研究发现GA通过激活茎叶抗氧化酶系统（CAT/SOD）和降低MDA来修复损伤；IBA特异性增强茎部SOD活性，可能与诱导局部防御信号有关；镁肥通过协调根冠分配和系统抗氧化反应（根/茎SOD活性同步提升）实现全面保护；锌肥作为SOD辅基，显著增强根茎部SOD(109.23-273.27%)和根POD活性(33.47%)，凸显微量元素在抗氧化通路中的核心作用。相关性分析进一步证实根POD活性与根系生物量呈正相关，与MDA含量负相关。

结论

不同外源物质通过特异性途径缓解移栽损伤：GA主导地上部生长修复，IBA强化局部抗氧化防御，镁锌肥协同优化根系构架并激活系统抗性。其中镁肥在调节根冠分配和抗氧化酶网络方面表现最优。该研究为香稻机械化栽培的损伤防控提供了理论依据，未来应深入解析根冠互作在损伤修复中的调控网络。