一种以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法

摘要

本发明公开了一种以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法，具体是播种前将小麦种子在浓度为0.03~1.2mmol/L的硫氢化钠水溶液中于室温条件下浸泡12~24h或者在小麦苗期将小麦苗使用浓度为0.01~0.6mmol/L的硫氢化钠混合水溶液中于室温条件下浸根、灌根或叶面喷施处理，在小麦生长后期将小麦植株使用浓度为0.05~0.8mmol/L的硫氢化钠混合液喷施植株叶面。本发明根据小麦植株不同生长阶段，采用不同硫氢化钠施用方式及浓度，增加植株体内抗逆物质，提高植株的抗逆性。

说明书

技术领域

本发明属于小麦栽培技术领域，具体涉及一种以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法。

背景技术

干旱、盐碱、极端温度等非生物胁迫是引起全球粮食作物减产的首要原因。而小麦作为盐旱敏感植物，在盐渍化和干旱土壤中生长极差。我国水资源严重匮乏，干旱缺水成为我国粮食生产的主要限制因子。全国盐渍化土地约占去全国土地面积的10%，并且随着全球气候的变暖、淡水资源的短缺和人口的不断增加，这一现象仍在不断加剧。因此，研究小麦在旱、盐胁迫下的生理功能和耐逆机制，是获取耐盐抗旱新品种的重要途径，对农业未来的发展有重要的意义，已成为全世界范围内的研究热点之一。

H₂S是近年来发现的继NO和CO之后的第三种内源气体信号分子，在植物生长发育及抗御逆境胁迫中起重要作用。研究表明，H₂S参与了许多植物生长过程，如调解气孔运动，促进根的发育和增强光合作用、缓解干旱、渗透和金属离子等多种非生物胁迫造成的伤害等（Shan等2014；Bharwana等2014； Christou等2013）。在对豌豆的研究表明，低浓度（0-40umol/L）H₂S可促进根尖组织可溶性蛋白质含量升高，根基边缘细胞存活率上升（李东波等，2010）。不同浓度的NaHS处理使得菠菜的生长、可溶性蛋白含量及光合作用指标都有显著增加，100μmol/L为最佳浓度（Chen等2011）。Garcia-Mata等研究发现，H₂S供体硫氢化钠和GYY外源处理均能诱导蚕豆表皮气孔关闭，进而减少蒸腾作用，缓解干旱胁迫。研究表明，用PEG-6000模拟渗透胁迫后，番薯叶片叶绿素含量下降；当加入NaHS后其叶绿素含量上升，渗透胁迫的伤害得到缓解（Zhang等2009）。

目前，硫氢化钠在促进植物生长及抗逆中已有一定的利用，如CN201210006207.0硫氢化钠可促进果蔬储藏保鲜。CN201210006207施用硫氢化钠可以提高植物抗击重金属胁迫的作用。CN200810195486 施用硫氢化钠可以促进蔬菜和果蔬的根形态建成。在小麦中如CN200810195487.8和CN200810236361.0利用硫氢化钠促进小麦种子在重金属和盐胁迫下的萌发。但小麦在整个生育过程均会遭受干旱、盐胁迫，尤其是在小麦苗期、生长后期更易遭受高温干旱的胁迫，因此，发明不仅可以在小麦萌发期施用，同时可以在小麦苗期及生长后期的硫氢化钠施用方式，对缓解小麦干旱、盐胁迫的伤害，同时促进小麦生长发育，提高小麦产量。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的不足而提供一种以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法，该方法根据小麦植株不同生长阶段，采用不同硫氢化钠施用方式及浓度，增加植株体内抗逆物质，提高植株的抗逆性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法，硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦种子在干旱、盐胁迫环境中抗逆萌发的应用，就是小麦种子在浓度为0.03~1.2mmol/L硫氢化钠水溶液中于室温条件下浸泡12~24h。

硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦苗期在干旱、盐胁迫环境中抗逆生长的应用，具体是在小麦苗期将小麦苗在浓度为0.01~0.6mmol/L硫氢化钠混合水溶液中于室温条件下浸根42~56h。

硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦苗期在干旱、盐胁迫环境中抗逆生长的应用，具体是在小麦苗期使用浓度为0.01~0.6mmol/L硫氢化钠水溶液中于室温条件下对小麦苗进行灌根处理1~2次，每次按照一株小麦苗20~35mL硫氢化钠水溶液进行灌根处理。

硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦苗期在干旱、盐胁迫环境中抗逆生长的应用，具体是在室温下使用0.01~0.6mmol/L硫氢化钠混合水溶液叶面喷施，喷施3~4次；所述硫氢化钠混合水溶液是以硫氢化钠水溶液与吐温-80按照体积比为（500~550）：1混匀制得。

硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦生长后期在干旱、盐胁迫环境中抗逆生长的应用，具体是在小麦生长后期将小麦植株使用0.05~0.8mmol/L硫氢化钠混合液喷施植株叶面，喷施3~4次；所述硫氢化钠混合液制备方法：a. 按照配方称取一定量的硫氢化钠用100mL去离子水溶解，配成NaHS母液A；b.在NaHS母液A中加入硫氢化钠质量的5~10倍硅酸钠搅拌至其完全溶解，得到备用液B；c. 按照吐温-80与备用液B体积百分比为1：（48~54）在备用液B中加入吐温-80，搅匀得到备用液C，将备用液C中加入去离子水，定容至1000mL即得硫氢化钠混合液。

所述小麦种子含水率为8~13%。

所述小麦种子在浓度为0.06~1.0mmol/L硫氢化钠水溶液中于室温条件下浸泡18~22h。

本发明的积极有益效果：

  ①本发明根据小麦不同生育阶段，采用不同硫氢化钠浓度及施用方式，充分利用硫化氢在生理浓度的促进作用，避免了硫化氢对小麦植株造成伤害，促进小麦植株生长，提高其抗逆性。

②本发明用硫氢化钠作为硫化氢的供体，直接用硫氢化钠溶于水，方法便于操作和处理。

③本发明工艺简单，成本低、便于工业化生产，具有很好的经济效益和社会

价值。

 ④本发明能有效提高小麦的抗逆性，为小麦的抗逆作用提供一条新的途径。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的内容。

实施例1

一种以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法，硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦种子在干旱、盐胁迫环境中抗逆萌发的应用，就是小麦种子在浓度为0.03~1.2mmol/L硫氢化钠水溶液中于室温条件下浸泡12~24h。

具体步骤如下：

（1）称取0.56g的硫氢化钠用去离子水溶解，定容到1000mL的容量瓶中，配制成10mmol/LNaHS的母液A，PH值为9；

 （2）取步骤（1）中的母液A不同体积，按照比例加入去离子水，稀释成0~1.2mmol/L之间不同浓度的硫氢化钠水溶液；

 （3）挑选籽粒饱满大小均匀一致含水率为8~13%小麦种子，以质量百分比浓度0.1％HgCl₂消毒3 min，蒸馏水冲洗3遍后用不同浓度梯度的硫氢化钠水溶液浸种12~24h。

采用小麦品种豫麦49-198种子进行干旱胁迫下发芽试验，将浸泡后的种子转入到9cm的培养皿中，每个培养皿中40粒小麦种子，重复三次。然后在每个培养皿中加入质量百分比浓度为10%PEG-6000溶液进行模拟干旱胁迫处理，每12h更换一次PEG-6000溶液，观察小麦种子的萌发情况，在12h和发芽3天后统计小麦的发芽率，如表1所示。

   表1 不同浓度硫氢化钠水溶液浸种对干旱胁迫下豫麦49-198种子发芽率的影响

由表1可见，在12h和72h统计小麦的发芽率，从中可以看出施加硫氢化钠可以缓解小麦种子的受干旱胁迫，显著提高小麦种子的抗旱发芽率，并且以浓度为0.05mmol/L最佳。

实施例2

具体步骤同实施例1.

采用小麦品种矮抗58种子进行干旱胁迫下发芽试验，将浸泡后的种子转入到的培养皿中，每个培养皿中40粒小麦种子，重复三次；然后在每个培养皿中加入质量百分比浓度为10%PEG-6000溶液进行模拟干旱胁迫处理，每12h更换一次PEG-6000溶液，观察小麦种子的萌发情况，在12h和发芽3天后统计小麦的发芽率。如表2所示。

  表2 不同浓度硫氢化钠水溶液浸种对干旱胁迫下对矮抗58种子发芽率的影响

由表2可见，在12h和72h统计小麦的发芽率，从中可以看出在干旱胁迫下施加硫氢化钠可以显著提高小麦种子的发芽率，当浓度为0.05mmol/L时效果最佳，72h后的发芽率较对照提高325%。

实施例3

具体步骤同实施例1.

采用小麦品种豫麦49-198种子盐胁迫下发芽试验，将浸泡后的种子转入到的培养皿中，每个培养皿中40粒小麦种子，重复三次；然后每个培养皿中加入0.12mol/L氯化钠盐溶液进行盐胁迫处理，每12h更换一次氯化钠盐溶液，观察小麦种子的萌发情况，在12h和发芽3天后统计小麦的发芽率和6天后的芽长和根长。如表3所示。

表3  不同浓度硫氢化钠水溶液浸种对盐胁迫下豫麦49-198种子发芽率的影响

由表3可见，不同浓度的硫氢化钠均可提高小麦种子的抗盐性。从发芽率、芽长和根长的比较中可以看出施加硫氢化钠可以缓解小麦种子的受盐胁迫，显著提高小麦种子的发芽生长，并且以0.1mmol/L浓度下最佳，芽长较对照高出115%，根长较对照高出51.5%。

实施例4

具体步骤同实施例1.

采用小麦品种矮抗58种子盐胁迫下发芽试验，将浸泡后的种子转入到培养皿中，每个培养皿中40粒小麦种子，重复三次；然后每个培养皿中加入0.12mol/L氯化钠盐溶液进行盐胁迫处理，每12h更换一次氯化钠盐溶液，观察小麦种子的萌发情况，在12h和发芽3天后统计小麦的发芽率和6天后的芽长和根长。如表4所示。

表4 不同浓度硫氢化钠水溶液浸种对盐胁迫下矮抗58种子发芽率的影响

由表4可看出，0.1mmol/LNaHS浸泡种子后的发芽率最高，12h后的发芽率较对照高出475%，施用不同浓度的硫氢化钠浸种均可提高小麦种子的抗盐性，缓解小麦种子的盐胁迫，和对照的差异达到极显著水平。

实施例5

以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法，硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦苗期在干旱、盐胁迫环境中抗逆生长的应用，具体是在小麦苗期将小麦苗在浓度为0.01~0.6mmol/L硫氢化钠混合水溶液中于室温条件下浸根42~56h。

采用小麦品种豫麦49-198为实验品种，将籽粒饱满大小均匀一致的小麦种子，以质量百分比浓度为0.1％HgCl₂消毒3 min，蒸馏水冲洗3遍后用蒸馏水浸种，然后挑选均匀一致的种子放到的培养皿中进行用蒸馏水培养，在苗长至一叶一心时，采用营养液培养至两叶一心。用不同浓度梯度的硫氢化钠浸根处理48h，期间更换一次硫氢化钠溶液，然后加入质量百分比浓度为20%PEG-6000溶液进行胁迫处理，每24h更换一次PEG-6000溶液，三天后测定小麦的株高和鲜重，如表5所示。

表5不同浓度NaHS溶液处理对豫麦49-198苗期干旱胁迫下平均株高、鲜重和根冠比的影响

从表5中可见，用NaHS浸根后，均可提高小麦的抗旱性，无论从株高还是幼苗鲜重和根鲜重等，当NaHS浓度为0.05mmol/L时，株高较对照提高13.2%，鲜重提高92.0%，根冠比提高16.1%。

实施例6

具体步骤同实施例5

小麦品种为豫麦49-198，将籽粒饱满大小均匀一致的小麦种子，以质量百分比浓度为0.1％HgCl₂消毒3 min，蒸馏水冲洗3遍后用蒸馏水浸种，然后挑选均匀一致的种子放到的培养皿中进行用蒸馏水培养，在苗长至一叶一心时，采用营养液培养至两叶一心。用不同浓度梯度的硫氢化钠浸根处理48h，期间更换一次硫氢化钠溶液，然后加入0.12mol/L氯化钠盐溶液进行盐胁迫处理，每24h更换一次氯化钠盐溶液，三天后测定小麦的株高和鲜重，如表6所示。

    表6不同浓度NaHS溶液处理对豫麦49-198苗期盐胁迫下株高、鲜重的影响

从表6中可以看出，用不同浓度的硫氢化钠浸根小麦后，均可以提高小麦的抗盐性，缓解小麦的盐胁迫，无论从株高、鲜重和干重上都较对照有明显的提高，并且当NaHS浓度为0.05mmol/L时效果最佳。

实施例7

具体步骤同实施例5

采用小麦品种矮抗58为实验品种，将籽粒饱满大小均匀一致的小麦种子，以质量百分比浓度为0.1％HgCl₂消毒3 min，蒸馏水冲洗3遍后用蒸馏水浸种，然后挑选均匀一致的种子放到的培养皿中进行用蒸馏水培养，在苗长至一叶一心时，采用营养液培养至两叶一心。不同浓度梯度的硫氢化钠浸根处理48h，期间更换一次硫氢化钠溶液，然后加入质量百分比浓度为20%PEG-6000溶液进行干旱胁迫处理，每24h更换一次PEG-6000溶液，三天后测定小麦的株高和鲜重，如表7所示。

   表7 不同浓度NaHS溶液处理对矮抗58苗期干旱胁迫下株高、鲜重的影响

从表7中可以看出，用不同浓度的硫氢化钠灌根矮抗58的小麦苗可以提高小麦的抗旱性，但当硫氢化钠浓度过大时会降低小麦的抗旱性，当NaHS浓度为0.2mmol/L时最长根长比对照高出35.0%，达到显著水平，效果最佳。

实施例8

具体步骤同实施例5

小麦品种为矮抗58，将籽粒饱满大小均匀一致的小麦种子，以质量百分比浓度为0.1％HgCl₂消毒3 min，蒸馏水冲洗3遍后用蒸馏水浸种，然后挑选均匀一致的种子放到的培养皿中进行用蒸馏水培养，在苗长至一叶一心时，采用营养液培养至两叶一心。用不同浓度梯度的硫氢化钠浸根处理48h，期间更换一次硫氢化钠溶液，然后加入0.12mol/L氯化钠盐溶液进行盐胁迫处理，每24h更换一次氯化钠盐溶液，三天后测定小麦的株高和鲜重，如表8所示。

  表8不同浓度NaHS溶液处理对矮抗58苗期盐胁迫下株高、鲜重的影响

从表8中可以看出，施加硫氢化钠处理后小麦抗旱能力得到提高，其中丙二醛含量显著低于对照，NaHS浓度为0.2mmol/L时较对照低37.5%，与对照之间的差异达到显著水平。

实施例9

以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法，硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦苗期在干旱、盐胁迫环境中抗逆生长的应用，具体是在室温下使用0.01~0.6mmol/L硫氢化钠混合水溶液叶面喷施，喷施量0.08 L/m²，喷施3~4次；所述硫氢化钠混合水溶液是以硫氢化钠水溶液与吐温-80按照体积比为（500~550）：1混匀制得。

小麦品种为豫麦49-198，将籽粒饱满大小均匀一致的小麦种子，以质量百分比浓度为0.1％HgCl₂消毒3 min，蒸馏水冲洗3遍后用蒸馏水浸种，然后挑选均匀一致的种子放到的培养皿中进行用蒸馏水培养，在苗长至一叶一心时，采用营养液培养至两叶一心。然后用不同浓度梯度的硫氢化钠混合水溶液喷施，每12h喷施一次硫氢化钠喷施液，共喷施4次，然后加入质量百分比浓度为20%PEG-6000溶液进行胁迫处理，每24h更换一次PEG-6000溶液，胁迫处理三天后测定小麦的株高和鲜重，如表9所示。

   表9  不同浓度NaHS溶液喷施对豫麦49-198苗期干旱胁迫的影响

由表9可见，小麦在苗期用不同浓度梯度的硫氢化钠喷施液喷施后，再进行干旱胁迫可以增强小麦的抗旱性，而且具有浓度效应，在NaHS浓度为0.02mmol/L时，株高、地上鲜重和地下鲜重等都达到最大值，和对照相比达到显著水平，株高较对照高出28.7%。

实施例10

具体步骤同实施例9

小麦品种豫麦49-198苗长至两叶一心时，用不同浓度梯度的硫氢化钠混合水溶液喷施，每12h喷施一次硫氢化钠喷施液，共喷施4次，然后加入0.12mol/L的氯化钠盐溶液进行胁迫处理，每24h更换一次氯化钠盐溶液，三天后测定小麦的株高和鲜重，如表10所示。

   表10不同浓度NaHS水溶液喷施对豫麦49-198苗期盐胁迫的影响

由表10可见，小麦在苗期用不同浓度梯度的硫氢化钠喷施液喷施后，再进行盐胁迫可以增强小麦的抗盐性，当NaHS浓度为0.02mmol/L时效果最佳，根冠比较对照高出27.3%，达到显著水平。

实施例11

具体步骤同实施例9

小麦品种矮抗58苗长至两叶一心时，用不同浓度梯度的硫氢化钠混合水溶液喷施，每12h喷施一次硫氢化钠混合水溶液喷施液，共喷施4次，然后质量百分比浓度为20%PEG-6000溶液进行胁迫处理，每24h更换一次PEG-6000溶液，胁迫处理三天后测定小麦的株高和鲜重，如表11所示。

  表11 不同浓度NaHS水溶液喷施对矮抗58苗期干旱胁迫的影响

从表11中可见，用硫氢化钠喷施液喷施后，可有效的提高小麦的抗旱性，株高、根长和相对含水量较对照都有显著的差异，NaHS浓度为0.05mmol/L时相对含水量较对照提高33.3%。

实施例12

具体步骤同实施例9

小麦品种矮抗58苗长至两叶一心时，用不同浓度梯度的硫氢化钠喷施液喷施，每12h喷施一次硫氢化钠喷水溶液施液，共喷施4次，然后加入0.12mol/L氯化钠盐溶液进行盐胁迫处理，每24h更换一次氯化钠盐溶液，三天后测定小麦的株高和鲜重，如表12所示。

 表12  不同浓度NaHS水溶液喷施对矮抗58苗期盐胁迫的影响

从表12中可见，喷施不同浓度的硫氢化钠喷施液后有助于提高小麦的抗盐性，株高、地上部干重和根干重都得到显著提高，且在NaHS浓度为0.05mmol/L时，株高提高14.9%，地上部干重提高15.3%，根干重提高19.5%，叶片失水率降低22.8%。

实施例13

以硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦抗旱、抗盐胁迫的方法，其特征在于：硫氢化钠作为硫化氢供体提高小麦生长后期在干旱、盐胁迫环境中抗逆生长的应用，具体是在小麦生长后期将小麦植株使用0.05~0.8mmol/L硫氢化钠混合液喷施植株叶面，喷施量0.08 L/m²，喷施3~4次；

所述硫氢化钠混合液制备方法：a. 按照配方称取一定量的硫氢化钠用100mL去离子水溶解，配成NaHS母液A；b.在NaHS母液A中加入硫氢化钠质量的0.4~0.6%硅酸钠搅拌至其完全溶解，得到备用液B；c. 按照吐温-80与备用液B体积百分比为1：（48~54）在备用液B中加入吐温-80，搅匀得到备用液C，将备用液C中加入去离子水，定容至1000mL即得硫氢化钠混合液。

试验在试验农场进行，品种为豫麦49-198，采用盆栽的方式，试验土质为潮土，土壤含有机质10.8 g.kg^-1、全氮0.93 g.kg^-1、速效磷25.1mg.kg^-1、速效钾124.9mg.kg^-1。盆钵直径30 cm ，盆栽土过孔径1 cm的筛后装盆，每盆装干土10 kg，每盆基施1.5 g尿素、1.5g磷酸二铵、 氯化钾1.5g，另1.5g尿素于拔节期追施，10月25日播种，正常灌水至小麦抽穗期。在小麦齐穗期开始进行干旱处理，分别于干旱处理5天、10天、15天和20天喷施不同浓度硫氢化钠溶液，收获后测产，数据见表13.

表13 不同浓度NaHS混合液喷施对豫麦49-198后期干旱胁迫的影响

 

由表13可见，喷施不同浓度硫氢化钠混合液提高干旱胁迫下小麦千粒重及产量。其中浓度0.08mmol/L硫氢化钠混合液叶面喷施的千粒重最高，每盆产量也最高，表明在0.08mmol/L硫氢化钠混合液浓度下，喷施效果最佳。

实施例14

具体步骤同实施例13

试验在试验农场进行，品种为许科316，正常季节播种，小麦植株全生育期没有人工灌溉，于拔节末期开始对小麦叶面进行喷施，分别于拔节期、齐穗期、花后10天、20天各喷施一次，每个处理重复3次，灌浆中期测定生理指标，收获后测产。

从表14可见，喷施不同浓度硫氢化钠溶液提高小麦旗叶叶绿素SPAD值，其中在0.08mmol/L浓度时，含量最高；也表现为浓度0.08mmol/L硫氢化钠混合液叶面喷施的籽粒产量最高，较对照增加了710kg/hm²。