一种提高甜高粱苗期耐涝性的方法

摘要

本发明涉及农作物种植技术领域，公开了一种提高甜高粱苗期耐涝性的方法，包括种子引发、催芽、盆栽装土、播种、田间管理和淹水处理。本发明通过提高苗期植物抗氧化酶活性、降低丙二醛积累，减少了淹水对甜高粱的影响，提高了淹水条件下甜高粱植株的生长，并最终提高甜高粱苗期耐涝性。

说明书

技术领域

本发明涉及农作物种植技术领域，具体涉及一种提高甜高粱苗期耐涝性的方法。

背景技术

高粱(Sorghum bicolor L)属禾本科一年生草本植物，是全球第五大谷类作物，产量仅次于玉米、小麦、水稻和大麦。甜高粱是高粱的一个变种，因生物产量高、茎秆富含糖分，被广泛作为饲料及工业原料作物，在全球干旱和半干旱农业生产中占有极其重要的位置。然而，气候变化引起的自然灾害如高温、干旱、洪涝等严重影响着甜高粱的生产。在非生物胁迫中，水涝己被认为是影响全球植被生长、分布、生产力和生存的最重要因素之一，不仅影响着自然生态系统，同时也影响着农业生产。随着全球气候变化，极端降雨等异常气候现象发生的强度和频度愈发升高，导致越来越多的地区面临洪涝灾害潜在危险。淹水胁迫下，植物形态会发生明显的变化，受害症状主要表现为叶片黄化、呈水渍状、萎蔫、脱落、腐烂及植株倒伏等。淹水条件下，有的植物会出现新叶形成受阻，叶片数量和叶面积减小，同时伴随着部分叶片的枯萎脱落，进而导致生物量的急剧下降，造成很大的经济损失。在长期的进化过程中，植物己形成了完善且复杂的抗氧化系统，以维持体内活性氧代谢的动态平衡。抗氧化系统可以分为非酶系统和酶系统两大类，分别通过非酶促和酶促反应清除体内的活性氧。在逆境胁迫下，植物抗氧化保护系统被破坏，导致自由基大量积累，造成丙二醛含量升高，酶活性改变。丙二醛含量的高低能直接反应植物的受害程度。

生产上，一般通过采取一些栽培措施(如选择耐涝品种、排涝、喷施药物等)来提高作物抗涝性。研究表明，抗涝措施可以提高植物抗氧化酶活性，降低丙二醛含量。种子引发是指在特定条件下控制种子缓慢吸水，使种子进入萌动而胚根不突破种皮的阶段后再缓慢回干的种子处理技术。大量研究表明，引发处理可以打破休眠、提升发芽速度和发芽率，促进幼苗的生长。引发处理还能提升种子在低温、渍水、干旱、盐碱等非生物逆境下的抗逆性。表油菜素内酯(EBL)是一类广泛存在于植物生理过程的天然产物，被认为是第六大植物激素。研究表明，植物外施EBL后，细胞膜透性会提高，推测EBL可能通过调节植物细胞渗透式，进而调控植物抵御非生物胁迫的能力。因此，发明人研发了一种提高甜高粱苗期耐涝性的方法。

发明内容

基于以上问题，本发明提供一种提高甜高粱苗期耐涝性的方法，本发明能提高甜高粱苗期耐涝性。

为解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种提高甜高粱苗期耐涝性的方法，包括如下步骤：

S1：种子引发

选择健康、饱满的甜高粱种子，称重之后于25℃条件下在浓度为0.01μM的表油菜素内酯溶液中浸泡24h，之后用蒸馏水将种子冲洗干净，再将种子至于干燥环境中晾干至种子的重量达到引发前种子的重量，待用；

S2：催芽

于播种前24h取培养皿，在培养皿底部铺两层定性滤纸，用蒸馏水润湿定性滤纸后，将经步骤S1处理之后的甜高粱种子平铺于培养皿中的定性滤纸上，盖上盖子，放置于25℃光照培养箱中催芽；

S3：盆栽装土

从油菜田采集表层土壤，将表层土壤自然晾干，拣去表层土壤中的根系、石头后，将表层土壤碾碎后过筛得粒径为2mm的土壤，然后将土壤与草炭土按6:4比例混合，装盆，盆的规格为15cm×20cm；

S4：播种

将步骤S2中的催芽种子播种于步骤S3中的盆中，播种深度为2cm，每盆播种8粒种子，播种后浇透水；之后每隔5天补充一次水分，保证土壤含水量为田间持水量的70-80％；

S5：田间管理

将经步骤S4处理之后的盆放置在旱棚中培养，旱棚温度为20-25℃，空气相对湿度为75-85％；出苗后，间苗至每盆4株，及时清除杂草，不施肥；

S6：淹水处理

出苗后，分别于高粱长出第一片真叶和第三片真叶时，向盆中淹水至土壤表面5cm，每天上午和下午用自来水补充水分2次，确保淹水高度距土壤表面5cm，淹水时间持续10天即可。

进一步的，步骤S3中的表层土壤为油菜田0-20cm土层的耕作土壤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过提高苗期植物抗氧化酶活性、降低丙二醛积累，减少了淹水对甜高粱的影响，提高了淹水条件下甜高粱植株的生长，并最终提高甜高粱苗期耐涝性。

附图说明

图1为本发明的实施例引发处理对甜高粱株高的影响结果图；

图2为本发明的实施例引发处理和未引发处理对甜高粱影响的实物图；

图3为本发明的实施例引发处理对甜高粱丙二醛含量的影响结果图；

图4为本发明的实施例引发处理对甜高粱过氧化物酶活性的影响结果图；

图5为本发明的实施例引发处理对甜高粱过氧化氢酶活性的影响结果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

本实施例选用的甜高粱品种是来源于克劳沃(北京)生态科技有限公司的牧乐8000，表油菜素内酯为24-表油菜素内酯(Coolaber产品)，本实施例研究了表油菜素内酯作为引发剂是否可以提高甜高粱苗期耐涝性。

主要实验过程如下：

种子引发方法：选择健康、饱满的甜高粱牧乐8000种子，称重之后于25℃条件下在浓度为0.01μM的表油菜素内酯溶液中浸泡24h，之后用蒸馏水将种子冲洗干净，再将种子至于干燥环境中晾干至种子的重量达到引发前种子的重量，待用；

未引发种子处理方式：在25℃条件下，选择健康、饱满的甜高粱牧乐8000种子，在蒸馏水中浸泡24h，再在干燥环境中晾干，直至种子的重量达到浸泡前种子的重量，待用；

催芽：于播种前24h取培养皿，在培养皿底部铺两层定性滤纸，用蒸馏水润湿定性滤纸后，将引发的甜高粱种子和未引发的甜高粱种子平铺于培养皿中的定性滤纸上，盖上盖子，放置于25℃光照培养箱中催芽；

盆栽装土：从油菜田采集表层土壤，本实施例的表层土壤为油菜田0-20cm土层的耕作土壤，将表层土壤自然晾干，拣去表层土壤中的根系、石头后，将表层土壤碾碎后过筛得粒径为2mm的土壤，然后将土壤与草炭土按6:4比例混合，装盆，盆的规格为15cm×20cm，共24盆；

播种：将催芽种子播种于上述装土的盆中，播种深度为2cm，每盆播种8粒种子，播种后浇透水；之后每隔5天补充一次水分，保证土壤含水量为田间持水量的70-80％；其中，引发种子播种12盆，未引发种子播种12盆；

田间管理：将上述播种之后的盆放置在旱棚中培养，旱棚温度为20-25℃，空气相对湿度为75-85％；出苗后，间苗至每盆4株，及时清除杂草，不施肥；

淹水处理：出苗后，分别于高粱长出第一片真叶和第三片真叶时，选择3盆引发种子处理组和3盆未引发处理组，向盆中淹水至土壤表面5cm，每天上午和下午用自来水补充水分2次，确保淹水高度距土壤表面5cm，淹水时间持续10天即可。同时选择3盆引发种子处理组和3盆未引发处理组作为对照，不淹水，通过补水保持土壤含水量为田间持水量的70-80％之间；淹水时间持续10天，然后用直尺测定植株高度；同时采集地上部样品，直接用于测定丙二醛及抗氧化酶活性。

丙二醛(MDA)含量测定方法采用硫代巴比妥酸法(TBA)进行测定：取0.1g叶片放于预冷研钵中，加入少量液氮进行研磨，加入10ml 5％三氯乙酸(TCA)，以12000r/min转速4℃条件下离心20min；取2ml上清液，再加入2ml 0.67％硫代巴比妥酸，沸水浴30min后迅速冷却，再以10000r/min转速4℃条件下离心10min，取上清液于532nm和600nm波长下测定吸光值；根据公式计算提取出的样品液中丙二醛的含量。

超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的测定：酶液提取:取新鲜植物叶片0.1g，加1.6ml 0.05mol/L的磷酸缓冲液(pH 7.8)在预冷研钵中、加入少量液氮，研磨成匀浆。将匀浆转入离心管中，在12000g,4℃条件下离心20min,提取上清液，此时上清液即为所需酶液；超氧化物岐化酶(SOD)活性测定采用氯化硝基四氮哩蓝(NBT)显色法，制作3ml反应体系:13mmol/L甲硫氨酸、75nmo1/L EDTA-Nat，50μmo1/L氮蓝四哩(NBT)，1.3μmo1/L核黄素、50μmol/L磷酸缓冲液(pH 7.8，再加50μL酶提取液，将该体系下的混合液光照条件下反应20min，将3ml反应体系中SOIL酶液换成SOIL的磷酸缓冲液(pH 7.8作为对照，在560nm波长下进行比色，测吸光值，以抑制50％NBT光还原的酶量为一个酶活力单位。

过氧化物酶(POD)活性测定：制作3ml反应体系:0.2mol L-1磷酸缓冲液(pH6.0),30％(v/v)H

氧化氢酶(CAT)测定：测定时，反应混合液和750mmol/LH

见附图1，可见淹水处理显著抑制了一叶期和三叶期植株高度，第一叶期，未引发处理较对照下降28.4％，而激素引发处理较对照下降16.1％；三叶期，未引发处理较对照下降35.2％，而激素引发处理较对照下降34.5％。见附图2，展示了三叶期未引发和激素引发植物生长状况，可见激素引发改善了甜高粱生长状况，植株长势明显好于未引发植株，且激素引发植株淹水条件下的叶色较未引发淹水处理要绿。说明，油菜素内酯引发种子，可提高淹水条件下植株的生长，且一叶期效果好于三叶期。

见附图3，可见淹水处理显著提高了甜高粱叶片丙二醛含量，说明淹水后植物抗氧化保护系统被破坏，膜脂渗透性增加；第一叶期，未引发处理较对照显著增加294％，而激素引发处理较对照增加93％；三叶期，未引发处理较对照增加197％，而激素引发处理较对照下降107％。说明油菜素内酯引发种子，可提高淹水条件下植物膜脂的抗氧化能力，且一叶期效果好于三叶期。

见附图4，淹水后，植物叶片过氧化物酶活性显著提高，说明在逆境条件下植物通过提高自身抗氧化能力提高对淹水环境的适应力。第一叶期，未引发处理较对照显著增加92％，而激素引发处理较对照增加279％；三叶期，未引发处理较对照增加48％，而激素引发处理较对照下降95％。说明油菜素内酯引发种子，可通过提高淹水条件下植物过氧化物酶活性来清除自由基，并降低丙二醛的积累量。

见附图5，淹水处理后，甜高粱叶片过氧化氢酶活性也显著增加，第一叶期，未引发处理较对照显著增加66％，而激素引发处理较对照增加180％；三叶期，未引发处理较对照增加126％，而激素引发处理较对照下降140％。说明油菜素内酯引发种子，可通过提高淹水条件下植物过氧化氢酶活性来清除自由基，并降低丙二醛的积累量。

上述实验结果显示，表油菜素内酯引发甜高粱种子后，可通过提高苗期植物抗氧化酶活性，降低丙二醛积累，减少淹水对甜高粱的影响，最终促进植株生长，引发种子植株高于未引发种子，说明本实施例引发种子进行栽培的方法能提高甜高粱苗期耐涝性。

如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。