测定水稻硅含量的一种简易方法.docx

1、测定水稻硅含量的一种简易方法测定水稻硅含量的一种简易方法戴伟民1 ,2 张克勤1 段彬伍3 孙成效3 郑康乐1 蔡润2 庄杰云1 , 3(1中国水稻研究所国家水稻改良中心/ 水稻生物学国家重点实验室, 浙江杭州310006 ; 2上海交通大学植物科学系, 上海201101 ; 3中国水稻研究所农业部稻米及制品质量监督检验测试中心, 浙江杭州310006 , 3 通讯联系人, E2mail :jz1803 hzcnc. com)Rapid Determination of Silicon Content in Rice (Ory z a sat iv a)DAI Wei2min1 ,2 , ZH

2、ANG Ke2qin1 , DUAN Bin2wu3 ,SUN Cheng2xiao3 , ZHENG Kang2le1 , CAI Run2 , ZHUANGJie2yun1 , 3( 1 N ational Center f or Rice Imp rovement and S tate Key L aboratory of Rice Biology , China N ational Rice Research I nsti tute , Hangz hou310006 , China; 2 Plant Science Department , S hanghai J iaotong U

3、niversit y , S hanghai 201101 , China; 3 Rice Product Qual it y I nspection andS upervision Center , Chinese Minist ry of A gricult ure , China N ational Rice Research I nstitute , Hangz hou 310006 , China;3Corres pondingaut hor , E2mai l : j z1803 hzcnc. com)Abstract : A method for rapid determinat

4、ion of silicon content in rice was int roduced. The reliability of this method wasverified by using a recombinant inbred line (RIL) population of rice combination Zhenshan 97B/ Milyang 46. Two hundred andforty nine RILs were t ransplanted in two replications. Simple correlation coefficient s of the

5、silicon content in the hull , flag leafand culm in rice between duplicate samples of 498 rice materials were 0. 97954 , 0. 97026 and 0. 98848 , respectively. Simplecorrelation coefficient between the silicon content determined by the high2temperature alkaline fusion method and by the pres2ent method

6、 with 10 representative samples was 0. 9993.Key words : rice ; silicon content ; determination method摘要: 介绍了一种简易的测量水稻硅含量的方法,其主要特点为准确、方便、能批量化测定水稻硅含量。以珍汕97B/密阳46 重组自交系群体,两次重复,共498 个株系的谷壳、剑叶和茎秆为材料,验证了该方法的可靠性。每份材料测定2 份样品,两次测定结果达极显著正相关( P 0. 01) ,线性相关系数分别为0. 97954 、0. 97026 和0. 98848 。取10 份代表性样品进行了高温碱熔解法

7、的测定,两种方法测定结果高度一致, r = 0. 9993 。关键词: 水稻; 硅含量; 测定方法中图分类号: Q945. 12 ; Q942336 文献标识码: A 文章编号: 100127216 (2005) 0520460203硅在地壳中含量达28 % ,是最丰富的元素之一,仅次于氧居第二位 1 。水稻提供了世界上一半以上人口的主要食粮,又是单子叶植物基因组研究的模式植物。同时,水稻是一个典型的硅吸收植物,能代谢性地吸收硅,而许多其他陆生植物缺乏此种能力2 。硅又是水稻生命活动中大量需要的主要元素,在水稻高产、稳产、抗病、抗虫、抗倒性等方面都具有有利作用35 。目前,虽然硅还没有被证明是

8、水稻的一种必需元素,但至少是一种有益元素6 ,7 。随着世界上硅学研究的不断兴起,硅含量的测定方法也在不断更新,如重量法8 、高温碱熔解法 912 、氟化氢溶解法 13 ,14 和碱氧化消化法 15 等。但目前的测定方法还是比较烦琐,大样本量分析操作难度较大,在一定程度上限制了水稻硅生理、生化以及其遗传学研究的进一步开展。本文介绍一种简易、可靠的测定水稻硅含量的方法,其主要特点为准确、方便、能批量化测定水稻硅含量。1 材料与方法1. 1 材料水稻材料为珍汕97B/ 密阳46 重组自交系群体的249 个株系。2003 年夏种植于中国水稻研究所富阳实验基地,两次重复。1. 2 操作步骤1. 2.

9、1 配制二氧化硅标准溶液称取0. 1000 g 预先经1000 烧1 h 的高纯石英(99199 %) 于镍坩埚中,加2 g 无水碳酸钠,混匀。先低温加热,逐渐升高温度至1000 ,形成透明熔体,冷却;热水浸取熔块,转入300 mL 塑料杯,加入150 mL 沸水,搅拌使其溶解(溶解完全后溶液应是澄清的) ,冷却。转入1 L 容量瓶,用蒸馏水定容,摇匀后立即转移到塑料瓶中,贮存于室温下。此溶液每1 mL 含0. 1 mg 二氧化硅。1. 2. 2 标准曲线绘制(1) 所用试剂的配制。还原试剂的配制方法为:先分别配制溶液A(溶解2 g Na2 SO3 和0. 4 g 12氨基222萘酚242磺酸

10、于25 mL 蒸馏水中) 和溶液B(溶解25 g NaHSO3 于200 mL蒸馏水中) ,再混合溶液A 和B ,并定容至250 mL ,装于聚乙烯瓶(外套黑罩) ,放于暗处保存(最多2 周) 。钼酸铵溶液的配制方法:将54 g (N H4 ) 6 Mo7 O24 4H2 O溶解于800 mL 蒸馏水中,用50 % NaOH 将p H 值调至710 (约需27 mL) ,加入蒸馏水定容至1 L 。(2) 比色测定。分别取0 、0. 5 、1. 0 、1. 5 、2. 0 、2. 5 、3. 0 、315 、4. 0 、4. 5 mL 的二氧化硅标准溶液于50 mL 容量瓶中,依次加入30 mL

11、 冰醋酸(20 %) ,10 mL 钼酸铵溶液(54 g/ L ,p H 7. 0) ,摇匀。5 min 后,快速加入5 mL 20 %的酒石酸,接着快速加入1 mL 还原试剂,最后用20 %的冰醋酸定容至50mL 。30 min 后,于650 nm 处比色读取OD 值。收稿日期: 2004210220 ; 修改稿收到日期: 2005201205 。基金项目: 浙江省重点项目(2003G10028) ; 国家863 计划资助项目(2003AA207030) 。第一作者简介: 戴伟民(1976 - ) ,男,在读博士研究生。460中国水稻科学( Chinese J Rice Sci) , 200

12、5 , 19 (5) :460462http :/ / www. ricescience. org1. 2. 3 样品准备从田间收获的水稻材料于70 下烘7 d 以上,磨粉,过60 目筛,再60 下烘2 d ,冷却后混匀, 迅速称取样品。谷壳、剑叶、茎秆材料各498 份,每份材料各取2 份,每份100mg。1. 2. 4 样品预处理将100 mg 样品放入100 mL 耐高压塑料管中,加入3mL 50 %的NaOH 溶液,松松盖上盖子,振荡器上摇匀,于高压灭菌锅中121 下灭菌20 min 后,用漏斗转移至50 mL 容量瓶中,蒸馏水定容,颠倒摇匀10 次。1. 2. 5 样品测定吸取1 mL

13、 样品至50 mL 容量瓶中,加入30 mL 20 %的冰醋酸,接着加入10 mL 钼酸铵溶液(54 g/ L ,p H 7. 0) ,摇匀;5 min 后,快速加入5 mL 20 %的酒石酸,接着快速加入1mL 还原试剂,最后用20 %的冰醋酸定容至50 mL 。30 min以后,于650 nm 处比色,读取OD 值。2 结果与分析2. 1 标准曲线获得硅含量标准曲线的线性方程为y = 0. 0824 x +010038 , R 2 = 0. 9998 (图1) ,式中, y 为OD 值; x 为标准溶液硅含量,单位为mg/ L 。2. 2 水稻硅含量群体测定结果测定了水稻的谷壳、剑叶和茎秆

14、各498 份材料的硅含量,每材料2 份样品,两次测定结果达极显著正相关( P 0101) ,线性相关系数分别为0. 97954 、0. 97026 和0. 98848(图2) 。2. 3 与高温碱熔解法测定结果比较目前,世界上测定硅元素含量时常用高温碱熔解法来评估其他测定方法的准确性 912 。根据上述水稻群体的测定结果,按照含量从高到低选取10 个样品进行了高温碱熔解法的测定。结果显示,两种方法测定结果高度一致, r =019993 (图3) 。由此表明,应用本方法检测水稻硅含量具有高可靠性。在实验中,为操作快速、准确,建议用1 mL 和5 mL 移液枪吸取溶液、用漏斗进行样品转移。1 个熟

15、练工1 d 可测定近百份样品,如果有自动比色仪,效率可进一步提高。图1 水稻硅含量测定的标准曲线Fig. 1 . Standard curve of determination of silicon content inrice.图2 498 份水稻材料谷壳、剑叶、茎秆硅含量2 次测定结果的线性相关分析Fig. 2 . Simple correlation on the silicon content in the hull , flagleave and culm in rice between duplicate samples of 498rice materials.图3 本方法与高温

16、碱溶解法硅含量测定结果的线性相关分析Fig. 3 . Simple correlation between the silicon content determinedby the high2temperature alkaline fusion method and by thepresent method.戴伟民等: 测定水稻硅含量的一种简易方法461参考文献:1 Datnoff L E , Snyder G H. Silicon in Agriculture. Amsterdam:Elsevier Publisher , 2001.2 Okuda A , Takahashi E. The

17、 role of silicon. In : Proceedings ofSymposium on Mineral Nut rition of Rice Plant . Manila : IRRI ,1964. 123 - 146.3 Idris M , Hossain M M , Choudhury F A. The effect of silicon onlodging of rice in presence of added nit rogen. Plant S oi l , 1975 ,43 :691 - 695.4 Lee E W , Kwon Y W, Soh C H. Lodgi

18、ng liability and responseto Paclobut razol application of high eating quality japonica ricevarieties. Korean J Crop Sci , 1987 , 32 :224 - 233.5 Balasta M L F C , Perez C M. Effect s of silica level on someproperties of Ory z a sati va L. st raw and hull . Can J Bot , 1989 ,67 :2356 - 2363.6 Suzuki

19、A. Fertilization of Rice in J apan. Tokyo : J apan FAOAssociation ,1997.7 Ma J F , Shoko G, Kazunori T , et al . Role of root hairs and lat2eral root s in silicon uptake by rice. Plant Physiol , 2001 , 127 :1773 - 1780.8 Yoshida S , Forno D A , Cock J H , et al . Laboratory Manual forPhysiological S

20、tudies of Rice. 3rd ed. Los Banos , Laguna : Inter2national Rice Research Institute , 1976. 17 - 22.9 Kilmer V J . Silicon. In : Met hods of Soil Analysis. Part 2. Madi2son , WI : American Society of Agronomy ,1965. 959 - 962.10 Fox R L , Silva J A , Plucknett D L , et al . Soluble and total sili2co

21、n in sugarcane. Plant & S oi l , 1969 , 30 :81 - 92.11 Volk R J , Weint raub R. Microdetermination of silicon in plant .Anal Chem , 1958 , 30 :1011 - 1014.12 Meyer M L , Bloom P R. Lit hium metaborate fusion for silicon ,calcium , magnesium , and potassium analysis of wild rice. Plant& S oi l , 1993

22、 ,153 :281 - 285.13 Novozamsky R , Houba V J G. A rapid determination of siliconin plant material . Comm S oi l Sci Plant A nal , 1984 , 15 : 205 -211.14 van der Vorm P D J . Dry ashing of plant material and dissolutionof t he ash in HF for t he colorimet ric determination of silicon.Comm S oi l Sci

23、 Plant A nal , 1987 ,18 :1181 - 1189.15 朱智伟,林榕辉. 碱氧化消化法快速测定谷壳中的硅. 中国水稻科学, 1990 ,4 (2) :89 - 91.欢迎订阅2006 年作物学报作物学报是中国科学技术协会主管、中国作物学会和中国农业科学院作物科学研究所共同主办、科学出版社出版的有关作物科学的全国性学术刊物。主要刊登农作物遗传育种、耕作栽培、生理生化、生态、种质资源、谷物化学、贮藏加工以及与农作物有关的生物技术、生物数学、生物物理、农业气象等领域以第一手资料撰写的学术论文、研究报告、简报以及专题综述、评述等。读者对象是从事农作物科学研究的科技工作者、大专院

24、校师生和具有同等水平的专业人士。作物学报为月刊,2006 年160 页/ 期,定价:30 元/ 册,全年360 元。可通过全国各地邮局订阅,刊号: ISSN0496 - 3490 ,CN 11 - 1809/ S ,邮发代号:82 - 336 。也可向编辑部直接订购。编辑部地址:北京市海淀区中关村南大街12 号中国农业科学院作物科学研究所作物学报编辑部(邮编100081) ;联系电话:010268918548 ;传真:010268918747 ;银行汇款:交通银行北京分行农科院分理处,户名:中国作物学会,帐号:060435018001069607 ;网址:http :/ / www. chinacrops. org ;ht tp :/ / xbzw. chinajournal. net . cn ;ht2tp :/ / zuowxb. periodicals. net . cn ; E2mail :xbzw chinajournal. net . cn ; zwxb301 mail. caas. net . cn