一种利用甜菜碱提高植物抗冷性的方法

摘要

本发明公开了一种利用甜菜碱提高植物抗冷性的方法，属于农药技术领域，利用甜菜碱通过浸种、根施、叶面喷施或果实浸泡4种方法处理不同种类植物，能够显著提高植株和果实对低温的抵抗能力，适用范围广，无任何安全隐患。

说明书

技术领域

本发明涉及农药技术领域，具体是一种利用甜菜碱提高植物抗冷性的方法。

背景技术

温度是决定植物低于分布的主要限制因子，也是栽培条件下影响农作物及 园艺作物产量和品质的主要因素。冷害是指零度以上低温对植物体所产生伤害。 引起冷害一般0～10℃。冷害引起植物体内一系列生理代谢的改变，最终导致幼 苗生长纤弱、植株生长迟缓、萎蔫黄化、局部坏死，坐果率低，产量降低和品 质下降等的产生。

小麦是我国重要的粮食作物，主要分布在北纬30°以北。根据生长习性可 分为冬小麦和春小麦，冬小麦相对春小麦来说营养期长，从营养期到生殖期生 长缓慢，其间经历一个冬天漫长的低温阶段。北方冬麦区占全国麦田总面积的 59％，该麦区北部冷空气活动频繁，冬季绝对温度低，气候严寒减小了冬小麦 适宜种植的地理分布区域，使农业生产遭受很大的损失。

除此之外，早春低温冷害是玉米农业生产上主要的气象灾害之一。北方春 玉米区时常发生，灾害发生时减产15％以上，玉米质量也大受影响。黄瓜、西 瓜、番茄等蔬菜作物，生长前期遭受寒潮袭击，其绿色组织被破坏，分枝出芽 受阻，生长迟缓或停止，甚至植株死亡。

经对现有技术的文献检索发现，已有利用抗冷剂提高作物抗冷性的技术， 如中国专利授权公告号CN102511480B，专利名称为：温控缓释抗寒型种衣剂及 抗寒剂制备方法。该专利所述的抗冷剂仅用于烟草种子处理，无法采取其他处 理方式应用于除烟草外的植物。另有利用基因工程提高作物抗寒性的技术，如 中国专利授权公告号CN102115749B，专利名称为：TT1基因在提高植物抗寒性 中的用途。该专利采用转基因技术，用重组载体转化宿主植物细胞，筛选获得 转化细胞，然后将转化细胞培育成转基因抗寒植株。该技术生产出的转基因产 品安全性尚未充分证明，不宜应用于作物生产中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有方法存在的弊端，提出一种利用甜菜碱提高植 物抗冷性上的方法，本发明通过甜菜碱调节细胞渗透压、保护生物酶的活性， 从而提高植物对低温的抵抗能力。

实现本发明的技术方案如下：

1)浸种，在催芽前，配置浓度为1～5kg/1000L的甜菜碱水溶液，将筛选 过的种子投入配置的甜菜碱溶液中，液面要超过种子20～25厘米，浸种3～5 小时，可以根据种皮的厚度选择添加适量热水缩短浸种时间，当种子吸水膨胀 后，立即捞出种子进行催芽。

2)根施，在植物生长的幼苗期或生育期，用浓度为0.5～1kg/1000L的甜 菜碱溶液根施植物，根施时间0.5～2小时，具体时间根据土壤或基质的渗水性 确定，以完全渗透土壤或基质，使植物根部能够充分吸收为宜。

3)叶面喷施，用浓度为0.05～40kg/1000L的甜菜碱水溶液做药剂喷施植 物叶面，具体浓度根据植物叶片的薄厚程度确定，叶面喷施量以覆盖全部叶面 至有小水珠滴下为宜。

4)果实浸泡，果实采摘后需要低温贮藏的，配置浓度为0.5～2千克/1000L 的甜菜碱溶液，然后将果实投入溶液中浸泡3～10分钟取出，晾干后即可低温 贮藏。

所述的甜菜碱在提高植物抗冷性上的应用，其特征在于本发明针对不同植 物，甜菜碱的应用方法及用量不同，表1展示了部分常见经济作物甜菜碱的应 用方法和用量。

表1  不同植物施用甜菜碱的方式和浓度

本发明的有益效果在于：

(1)本发明适用于谷物、蔬菜、水果、中药材的催芽前种子处理，定植后 水肥管理，采收后果实贮藏，适用范围广。

(2)本发明应用于植物催芽前浸种，定植后水肥管理和采收后果实贮藏， 均能够显著提高植株和果实对低温的抵抗能力，若低温胁迫严重，可以多次操 作，达到提高植物抗冷性的目的，且植物不会产生抗药性。

(3)本发明的所述甜菜碱属无毒物，用于植物生产和食品加工过程，无任 何安全隐患。

具体实施方法

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：低温胁迫下甜菜碱水溶液浸种提高玉米种子萌发能力

处理①：在催芽前，将开水和凉水各半对好，取一定量纯净甜菜碱配置水 溶液，以1000升计，甜菜碱用量2～3千克，将选好的60粒玉米种子投入甜菜 碱水溶液中，液面要超过种子20～25厘米，同时要及时用木棍搅拌，使种子受 热均匀。水温要控制在25～28摄氏度，在此温度条件下浸种3～5小时，当种 子吸水膨胀后，捞出种子平均分为2组；处理②为对照：在催芽前，将开水和 凉水各半对好，将选好的60粒玉米种子投入温水中，水面要超过种子20～25 厘米，同时要及时用木棍搅拌，使种子受热均匀。水温要控制在25～28摄氏度， 在此温度条件下浸种3～5小时，当种子吸水膨胀后，捞出种子平均分为2组。 通过改变低温胁迫温度和低温胁迫时间，分别对2个处理共4组种子进行发芽 试验，试验方案及结果参见以下表2：

表2  不同受冻时间、不同低温处理下种子的发芽率情况(％)

试验结果表明：两种处理的种子发芽率与受冻天数成负相关，在受冻天数相同 的条件下，‐10℃低温下两种处理种子的发芽率无明显差异，‐20℃低温下处 理①种子的发芽率比处理②高出6倍左右。用甜菜碱溶液水溶液浸种对玉米种 子的抗冷性有显著提高。

实施例2：低温胁迫下叶面喷施甜菜碱提高小麦生活力

配置浓度为30kg/1000L的甜菜碱溶液，选40株长势相同，无病虫害的小 麦植株分成两组，分别进行处理①：叶面喷施甜菜碱，处理②对照：叶面喷施 清水，叶面喷施量以覆盖全部叶面至有小水珠滴下，自然风干吸收，待所有小 麦叶片表面均无水分后，放入‐2℃恒温箱中低温胁迫12h，用EGM-4光合仪测 定光合总量，计算叶片死亡率。试验结果见下表3：

表3  低温胁迫下小麦的光合总量和叶片死亡率情况

试验结果表明：在‐2℃低温胁迫12h后，处理①与对照相比，光和总量提高 57.1％，叶片死亡率降低38.5％。小麦叶面喷施甜菜碱能够有效缓解低温胁迫的 危害，提高小麦生活力。

实施例3：低温胁迫下甜菜碱根施黄瓜幼苗提高黄瓜抵御低温能力

选40株长势相同、健康的黄瓜幼苗，平均分成两组做处理①：用配置好的 浓度为0.5kg/1000L的甜菜碱溶液根施黄瓜幼苗24h，②做对照用清水处理。两 组材料在6℃下低温胁迫2d，然后测定丙二醛(MDA)含量和超氧物歧化酶(SOD) 活性，MDA含量与细胞膜的损坏程度呈正相关，MDA含量越少，则植物抗冷性越 好，SOD活性与植物生命活性呈正相关，SOD活性越高，植物抗冷性越好。试验 结果见下表4：

表4  低温胁迫下黄瓜幼苗MDA含量和SOD活性情况

试验结果表明：受到6℃低温胁迫2d的情况下，处理①黄瓜幼苗中MDA含量明 显少于对照，减少比率为39.7％，SOD活性与对照相比有显著提高，提高率59.0％。 用甜菜碱根施黄瓜幼苗能显著提高黄瓜幼苗抗冷性。

实施例4：低温胁迫下甜菜碱浸泡果实提高香蕉果实抗冷性

香蕉果实分成单个蕉指后，选择成熟度抑制、无病虫害及机械损伤的香蕉 果实共40根分成两组做处理①：配置浓度为1kg/1000L的甜菜碱溶液，将一组 香蕉果实20根放入浸泡3分钟后取出晾干；处理②为对照：将另一组香蕉果实 20根放入清水中浸泡3分钟后取出晾干。在4℃低温下贮藏香蕉果实30天，贮 藏期间调查测定香蕉果实的冷害发生率和果肉硬度，结果见下表5、表6：

表5  低温胁迫下香蕉果实冷害发生率情况(％)

表6  低温胁迫下香蕉果肉硬度情况(kg/cm²)

试验结果表明：香蕉果实冷害发生率和果肉硬度与受低温胁迫时间呈正相关， 在4℃低温下，对照香蕉果实从第2天开始出现冷害，甜菜碱处理过香蕉果实延 迟了冷害出现，且甜菜碱处理香蕉果实冷害发生率明显低于同期对照的香蕉果 实；果肉硬度情况能够反映果实对低温的抵抗能力，从表6可以看出，相同冷 藏天数下，甜菜碱处理的香蕉果实果肉硬度均低于对照香蕉果实，抗冷性明显 提高。用甜菜碱浸泡香蕉果实能够有效提高香蕉果实对低温的抵抗能力。

上述实施例表明：采用正确的方式，用适宜浓度的甜菜碱溶液处理植物的 种子，个体和果实，能够显著提高其抗冷性，适用范围大，无安全隐患，可以 广泛应用于各类植物生产和产品贮藏。