一种5-羟色胺在缓解油菜干旱胁迫中的应用

摘要

本发明公开了一种5‑羟色胺在缓解油菜干旱胁迫中的应用，其步骤是：a）按照重量比制备含有5‑羟色胺的水溶液0.2‑1.0g/L，按照重量比称取5‑羟色胺与水的重量0.2:1000‑1.0:1000溶解于相应的水中；b）对干旱胁迫的油菜幼苗叶面进行喷施，傍晚进行喷施，喷施频率为一天一次，连续三天，总喷施次数为三次，每次每盆喷施的溶液量为50 mL,使植株叶面湿润均匀；c）每次喷施时用塑料薄膜遮盖盆中土壤和相邻盆，喷施液进入土壤和喷到相邻盆中的油菜幼苗。方法易行，操作性强，能够缓解干旱胁迫给油菜幼苗带来的伤害，显著地提高了油菜耐旱的能力。

说明书

技术领域

本发明属于油菜生产技术领域，更具体地涉及一种5-羟色胺在缓解油菜干旱胁迫中的用途。

背景技术

水资源短缺是制约农业发展的全球性问题，其危害在所有非生物胁迫中居首位(Bray EA,plant responses to water deficit,trends plant science,1997,2:48-54)。油菜是我国第一大油料作物，面积和总产均占世界1/3左右(Fu TD,Yang GS,Tu JX,et al,the present and future of rapeseed production in China,proceedings of international symposium on rapeseed science,New York:Science Press Ltd,2001:3-5)。然而我国油菜主产区常常受到干旱的威胁，导致油菜出苗不齐、出叶缓慢、绿叶面积减小、植株矮小，严重影响油菜的产量及品质(蒙祖庆，宋丰萍，刘振兴.干旱及复水对油菜苗期光合及叶绿素荧光特性的影响，中国油料作物学报，2012,34(1):40-47)。我国油菜主产区发生的干旱，以播期的秋旱最为严重，秋旱影响油菜的生长特别是油菜的冬前生长，并对中后期生长带来一系列不可逆的负效应，导致总产减少25％～32％(杨春杰，张学昆，邹崇顺等，PEG-6000模拟干旱胁迫对不同甘蓝型油菜品种萌发和幼苗生长的影响，中国油料作物学报，2007，29(4)：425-430)。提高油菜耐旱能力显得尤为重要。

目前有关油菜干旱能力调控的研究并不是特别多，而报道的能够通过外源施加提高油菜耐旱能力调控的激素更少，有相关研究的仅有多胺、脱落酸等，因此寻找新型的植物激素通过叶面喷施提高油菜耐旱性迫在眉睫。由色氨酸代谢途径起始的吲哚类生物碱合成，在植物的生长发育过程中发挥着重要的作用，其中一个次生代谢产物为5-羟色胺(serotonin，SER)。5-羟色胺，又称为血清胺。从已有的研究和报道中可以得出，5-羟色胺最早最初在动物血清中发现的，又名血清素，广泛存在于各类晡乳动物组织中，特别是在大脑皮层质及神经突触内含量很髙，它也是一种抑制性神经递质。在外周组织，5-羟色胺是一种强血管收缩剂和平滑肌缩刺激剂，作为很重要的神经递质发挥作用，参与到众多生理、行为和情绪活动当中，并且作为药物应用在抑郁症等精神类疾病的治疗当中(Pelagio-Flores R,Ortiz-Castro R,Mendez-Bravo A,Serotonin,a Tryptophan-Derived Signal Conserved in Plants and Animals,Regulates Root System Architecture Probably Acting as a Natural Auxin Inhibitor in Arabidopsis thaliana,Plant and Cell Physiology,2011,52；490-508)。在植物中，最初从豆类植物发现5-羟色胺，至今已有半个多世纪，随后在20个属的40多个品种中均有发现。对于其在植物中发挥功能的研究也随即被报道，5-羟色胺几乎参与到了植物生长发育的方方面面，如根的生长和发育、花发育、果实的成熟、种子的形成、抗氧化、抗衰老、生物胁迫的防御等，甚至有报道称其及其衍生物为新的一类的植物激素(Ramakrishna A,Giridhar P,Ravishankar GA,Phytoserotonin:A review.Plant Signaling&Behavior2011,6:800-809)。迄今为止，在对5-羟色胺的植物抗逆研究中，主要集中其参与了干旱、盐害、抗病等胁迫的应答反应(Bowden K,Brown BG,Batty JE5-Hydroxytryptamine:its occurrence in cowhage,Nature 1954，174:925-926；Byrne,M.E,"Making leaves？”Current Opinion in Plant Biology,2012，15(1):24-30)，然而对于5-羟色胺如何对这些逆境应答进行调控还尚未有明确研究。另外，对于5-羟色胺是否对植物干旱胁迫有缓解作用的研究还属于空白。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种5-羟色胺在缓解油菜干旱胁迫中的应用，方法易行，操作性强，能够缓解干旱胁迫给油菜幼苗带来的伤害，显著地提高了油菜耐旱的能力。

为了实现上述的目的，本发明采取以下技术方案：

一种5-羟色胺在缓解油菜干旱胁迫中的应用，所述的5-羟色胺的结构为：

其步骤是：

a)按照重量比制备含有5-羟色胺的水溶液(0.2-1.0g/L)，5-羟色胺为市售产品，固体，按照重量比称取5-羟色胺与水的重量0.2:1000—1.0:1000溶解于相应的水中。

b)对干旱胁迫的油菜幼苗叶面进行喷施，一般傍晚(18:00左右)进行喷施，喷施频率为一天一次，连续三天，总喷施次数为三次，每次每盆喷施的溶液量为50mL,使植株叶面湿润均匀。

c)每次喷施时用塑料薄膜遮盖盆中土壤和相邻盆，避免喷施液进入土壤和喷到相邻盆中的小油菜苗。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

本发明将5-羟色胺应用于缓解油菜干旱胁迫中，使用方法简单易行，可操作性强，该方法能显著减轻干旱胁迫对油菜植株的伤害，明显提高了油菜植株抵抗干旱胁迫的能力。在干旱胁迫条件下，通过喷施5-羟色胺溶液可以使得油菜幼苗茎长、根长、地上鲜重、地上干重、地下鲜重以及地下干重相较于未喷施5-羟色胺的油菜幼苗而言生长量分别增加23.7％-51.6％，19.8％-35.0％，27.6％-63.6％，15.2％-28.1％以及6.0％-29.8％。

具体实施方式

实施例1：

下面结合实施例对本发明做进一步说明，所用材料、试剂，如5-羟色胺，NaCl以及土壤基肥，均为市售商品。

一种5-羟色胺在缓解油菜干旱胁迫中的应用，其步骤是：

A、实验在2015年9月在中国农业科学院油料作物研究所玻璃房内进行，采用盆栽试验，盆钵为红色塑料小桶(内径19cm,高18cm),供试土壤取自中国农业科学院油料作物研究所阳逻试验基地多年匀地试验耕层，每盆盛风干土3kg,土壤基肥用量均为N 0.15g、P₂O₅>2O>

B、在甘蓝型油菜生长至3叶时，每天用500ml 15％的PEG溶液给每盆油菜幼苗进行浇灌，连续浇灌三天。

C、按照实验设计分为4组：对照组(清水)，处理组1(0.2g/L 5-羟色胺)，处理组2(0.5g/L 5-羟色胺)，处理组3(1.0g/L 5-羟色胺)，每组包括3个盆钵。

表1水与5-羟色胺重量配比

D、喷施5-羟色胺溶液的具体步骤为：

a)首先按照上述(表1：水与5-羟色胺重量配比)重量比制备含有5-羟色胺的水溶液，5-羟色胺为市售产品，固体，按照表1水与5-羟色胺重量配比称取相应的重量溶解于相应的水中。

b)对干旱胁迫的油菜幼苗叶面进行喷施，一般傍晚(18:00左右)进行喷施，喷施频率为一天一次，连续三天，总喷施次数为三次，每次每盆喷施的溶液量为50mL,使植株叶面湿润均匀。每次喷施时用塑料薄膜遮盖盆中土壤和相邻盆，避免喷施液进入土壤和喷到相邻盆中的小油菜苗，其他管理按常规措施和方式。

E、油菜幼苗恢复生长5天后取样测定。

生理指标的测定：分别测定各个实验组油菜植株的株高、地上部分和地下部分鲜重，随后于105℃杀青30min，80℃烘干至恒重后称其干重。

表1不同浓度的5-羟色胺对油菜幼苗所受干旱胁迫的缓解效应

0.2g/L的5-羟色胺溶液喷施后，油菜幼苗茎长、根长、地上鲜重、地上干重、地下鲜重以及地下干重相较于对照而言分别提高了14.1％，20.2％，40.7％，35.3％，40.4％以及35.3％；0.5g/L的5-羟色胺溶液喷施后，这些性状分别增加了33.2％，30.8％，42.9％，50.0％，41.6％以及52.9％；1.0g/L的5-羟色胺溶液喷施后,这些性状分别增加了44.2％，48.1％，50.5％，59.8％，47.8％以及58.8％。

以上实验数据说明，在干旱胁迫下，叶面喷施5-羟色胺溶液能显著提高油菜幼苗生长量，缓解干旱胁迫给油菜幼苗带来的伤害。