測定水稻硅含量的一種簡易方法

1、測定水稻硅含量的一種簡易方法戴偉民1 ,2張克勤1 段彬伍3 孫成效3 鄭康樂1 蔡 潤2 莊杰云 1 , 3(1 中國水稻研究所國家水稻改良中心 / 水稻生物學(xué)國家重點實驗室 , 浙江杭州 310006 ; 2 上海交通大學(xué)植物科學(xué)系 , 上海201101 ; 3 中國 水稻研究所農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心 , 浙江杭州 310006 , 3 通訊聯(lián)系人 , E2mail :jz1803 hzcnc. com)Rapid Determination of Silicon Content in Rice (Ory z a sat iv a)DAI Wei2min1 ,2 , ZHAN

2、GKe2qin1 , DUANBin2wu3 ,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 ResearchI nsti tute , Hangz hou310006, China; 2 Plant Science Department , S hanghai J iaotongUniversit

3、 y , S hanghai 201101 , China; 3 Rice Product Qual ity I nspection andS upervision Center , Chinese Minist ry of A gricult ure , China N ational Rice Research I nstitute , Hangz hou 310006 , China;3Corres ponding aut hor , E 2mai l : j z1803 hzcnc. com)Abstract : A method for rapid determination of

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

5、on content in the hull , flag leaf and culm in rice between duplicate samples of 498 rice materials were 0. 97954 , 0. 97026 and 0. 98848 , respectively. Simple correlation coefficient between the silicon content determined by the high2temperature alkaline fusion method and by the pres2 ent method w

6、ith 10 representative samples was 0. 9993.Key words : rice ; silicon content ; determination method 摘 要: 介紹了一種簡易的測量水稻硅含量的方法 , 其主要特點為準 確、方便、能批量化測定水稻硅含量。以珍汕 97B/ 密陽46 重組自交系群體 , 兩次重復(fù) ,共498 個株系的谷殼、劍葉和莖 稈為材料 , 驗證了該方法的可靠性。每份材料測定 2 份 樣品,兩次測定結(jié)果達極顯著正相關(guān) ( P < 0. 01) , 線性相關(guān)系數(shù)分 別為0. 97954 、0. 97026 和0. 98848

7、 。取10 份代表性樣品 進行了高溫堿熔解法的測定 , 兩種方法測定結(jié)果高度一致 , r = 0.9993 關(guān)鍵詞: 水稻; 硅含量 ; 測定方法 中圖分類號 : Q945. 12 ; Q942336 文獻標(biāo)識碼 : A 文章編號 : 100127216 (2005) 0520460203硅在地殼中含量達 28 % , 是最豐富的元素之一 ,僅次于 氧居第二位 1 。水稻提供了世界上一半以上人口的主要食 糧,又是單子葉植物基因組研究的模式植物。同時 , 水稻是 一個典型的硅吸收植物 ,能代謝性地吸收硅 , 而許多其他陸 生植物缺乏此種能力 2 。硅又是水稻生命活動中大量需要 的主要元素 , 在

8、水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗病、抗蟲、抗倒性等方面都 具有有利作用35 。目前,雖然硅還沒有被證明是水稻的一 種必需元素 , 但至少是一種有益元素 6 ,7 。隨著世界上硅學(xué)研究的不斷興起 ,硅含量的測定方法也 在不斷更新 , 如重量法 8 、高溫堿熔解法 9 12 、氟化氫溶解 法 13 ,14 和堿氧化消化法 15 等。但目前的測定方法還是比 較 煩瑣 , 大樣本量分析操作難度較大 , 在一定程度上限制了水 稻硅生理、生化以及其遺傳學(xué)研究的進一步開展。本文介紹 一種簡易、可靠的測定水稻硅含量的方法 , 其主要特點為準 確、方便、能批量化測定水稻硅含量。1 材料與方法1. 1 材料 水稻材料為珍汕 9

9、7B/ 密陽 46 重組自交系群體的 249 個株系2003 年夏種植于中國水稻研究所富陽實驗基地 , 兩次重復(fù)。1. 2 操作步驟1. 2. 1 配制二氧化硅標(biāo)準溶液稱取0. 1000 g 預(yù)先經(jīng)1000 C燒1 h的高純石英（99199 %） 于鎳坩堝中 , 加 2 g 無水碳酸鈉 , 混勻。先低溫加熱,逐漸升高溫度至1000 C ,形成透明熔體，冷卻;熱水浸取熔塊, 轉(zhuǎn)入300 mL 塑料杯, 加入150 mL 沸水, 攪拌使其溶解 （溶解完全后溶液應(yīng)是澄清的 ） , 冷卻。轉(zhuǎn)入 1 L 容量瓶, 用 蒸餾水定容 , 搖勻后立即轉(zhuǎn)移到塑料瓶中 , 貯存于室溫下。 此溶液每 1 mL 含

10、0. 1 mg 二氧化硅。1. 2. 2 標(biāo)準曲線繪制（1）所用試劑的配制。還原試劑的配制方法為 :先分別配制溶液A（溶解2 g Na2 S03和0. 4 g 12氨基222萘酚242磺酸于25 mL蒸餾水中）和溶液B（溶解25 g NaHSO3于200 mL蒸餾水中），再混合溶液A和B ,并定容至250 mL ,裝于聚乙 烯瓶（外套黑罩） , 放于暗處保存 （最多2 周） 。鉬酸銨溶液的配制方法：將54 g （N H4 ） 6 Mo7 O24 4H2 C溶解于800 mL蒸餾水中，用50 % NaOH將p H值調(diào)至710 （約需27 mL）,力口 入蒸餾水定容至 1 L 。（2）比色測定。分

11、別取 0 、0. 5 、1. 0 、1. 5 、 2. 0 、2. 5 3. 0 315 、 4. 0 、4. 5 mL 的二氧化硅標(biāo)準溶液于 50 mL 容量瓶中 依次加入30 mL 冰醋酸(20 %) ,10 mL 鉬酸銨溶液 (54 g/ L , p H 7. 0) , 搖勻。 5 min 后 , 快速加入 5 mL 20 %的酒石酸 , 接 著快速加入 1 mL 還原試劑 , 最后用 20 %的冰醋酸定容至 50 mL 。30 min 后, 于650 nm 處比色讀取 OD 值。收稿日期 : 2004210220 ; 修改稿收到日期 : 2005201205 。 基金項目 : 浙江省重

12、點項目 (2003G10028) ; 國家 863 計劃資助 項目 (2003AA207030) 。第一作者簡介 : 戴偉民(1976 - ) , 男,在讀博士研究生。460462中國水稻科學(xué) ( Chinese J Rice Sci) , 2005 , 19 (5) : 460 http :/ / www. ricescience. org1. 2. 3樣品準備從田間收獲的水稻材料于70 C下烘7 d以上,磨粉,過60目篩,再60 C下烘2 d ,冷卻后混勻，迅速稱取樣品。谷 殼、劍葉、莖稈材料各 498 份, 每份材料各取 2 份, 每份 100 mg。1. 2. 4樣品預(yù)處理將100 m

13、g 樣品放入100 mL 耐高壓塑料管中 ,加入3mL 50 %的NaOH溶液，松松蓋上蓋子，振蕩器上搖勻，于高壓滅菌鍋中121 C下滅菌20 min后，用漏斗轉(zhuǎn)移至50 mL容 量瓶中 , 蒸餾水定容 , 顛倒搖勻 10 次。1. 2. 5 樣品測定 吸取1 mL 樣品至50 mL 容量瓶中,加入30 mL 20 %的 冰醋酸,接著加入10 mL 鉬酸銨溶液（54 g/ L ,p H 7. 0） , 搖 勻;5 min 后,快速加入5 mL 20 %的酒石酸,接著快速加入 1 mL 還原試劑 , 最后用20 %的冰醋酸定容至 50 mL 。30 min 以后，于650 nm處比色，讀取OD值

14、。2 結(jié)果與分析2. 1 標(biāo)準曲線 獲得硅含量標(biāo)準曲線的線性方程為 y = 0. 0824 x +010038 , R 2 = 0. 9998 （ 圖1）,式中，y為OD值；x為標(biāo)準溶 液硅含量 , 單位為 mg/ L 。2. 2 水稻硅含量群體測定結(jié)果 測定了水稻的谷殼、劍葉和莖稈各 498 份材料的硅含 量, 每材料 2 份樣品 , 兩次測定結(jié)果達極顯著正相關(guān) （ P <0101） , 線性相關(guān)系數(shù)分別為 0. 97954 、 0. 97026 和0. 98848 （圖2） 。2. 3 與高溫堿熔解法測定結(jié)果比較目前 , 世界上測定硅元素含量時常用高溫堿熔解法來評估其他測定方法的準確

15、性912 。根據(jù)上述水稻群體的測定結(jié)果, 按照含量從高到低選取 10 個樣品進行了高溫堿熔解 法的測定。結(jié)果顯示 , 兩種方法測定結(jié)果高度一致 , r =019993 （ 圖 3） 。由此表明 , 應(yīng)用本方法檢測水稻硅含量具有高可靠性。在實驗中，為操作快速、準確，建議用1 mL和5 mL移液 槍吸取溶液、用漏斗進行樣品轉(zhuǎn)移。1個熟練工1d可測定 近百份樣品，如果有自動比色儀，效率可進一步提咼0.80246a10Si含量 Silicon contcnt/fmg L 】）8eQo圖1水稻硅含量測定的標(biāo)準曲線Fig. 1 . Stan dard curve of determ in ati onof

16、 silic oncontent in rice.(一乂6OUI) / amp puooos § a pd.Euu0ap W3UO。uooas«l«n®披Kz050100150120r = 0.988480 丄10306090120第1次測定硅含量Silicon content determined at the first time / (mg g l)圖2498份水稻材料谷殼、劍葉、莖稈硅含量2次測定結(jié)果的線性相關(guān)分析Fig. 2 . Simple correlation on the siliconcontent in the hull flagl

17、eave and culm in rice betwee n duplicate samples of 498 rice materials.3500050031 r-(vboul) - poqpuioAq pdupomap las高溫被熔法測硅含量Silicon content detennined by high-temperature alkalinefusion method/(mgg1)圖3本方法與高溫堿溶解法硅含量測定結(jié)果的線性相關(guān)分析Fig. 3 . Simple correlation between the silicon contentdeterminedby the hi

18、gh2temperature alkali ne fusi on method and by the prese nt method. 戴偉民等 : 測定水稻硅含量的一種簡易方法 461參考文獻 :1 Datnoff L E , Snyder GH. Silicon in Agriculture. Amsterdam: Elsevier Publisher , 2001.2 OkudaA , Takahashi E. The role of silicon. In : Proceedings ofSymposiumon Mineral Nut rition of Rice Plant . Ma

19、nila : IRRI , 1964. 123 - 146.3 Idris M, Hossain MM, 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, KwonY W, Soh C H. Lodging liabilityand responseto Paclobut razol application of high eating quality japonica ricevar

20、ieties. 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 A. Fertilization of Rice in J apan. Tokyo : J apan FAOAssociation ,1997.7 Ma J F , Shoko G, Kaz

21、unori T ,et al . Role of root hairsand 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 Studies of Rice. 3rd ed. Los Banos , Laguna :Inter2national Rice Research Institute , 1976. 17 - 22.

22、9 Kilmer V J . Silicon.In : Met hods of Soil Analysis. Part2. Madi2son , WI : American Society of Agronomy ,1965. 959 - 962.10 Fox R L , Silva J A , Plucknett D L ,et al . Soluble andtotal sili2con in sugarcane. Plant & S oi l ,1969 , 30 :81 - 92.11 Volk R J , Weint raub R. Microdetermination of

23、 silicon in plant .Anal Chem , 1958 , 30 :1011 - 1014.12 Meyer ML , Bloom P R. Lit hium metaborate fusion for silicon , calcium , magnesium, and potassium analysis of wild rice. Plant & S oi l , 1993 ,153 :281 - 285.13 NovozamskyR , Houba V J G. A rapid determination of silicon in 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 ofsilicon.Comm S oi l Sci Plant