一种增强植物抗冷能力的保护剂、制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种增强植物抗冷能力的保护剂、制备方法及其应用。该增强植物抗冷能力的保护剂包括纳米级二氧化锰和表面活性剂，将纳米级二氧化锰溶于水，在超声振荡器中振荡30min，再加入表面活性剂吐温‑20后得到的混合溶液。在植物叶面正反面各喷施该增强植物抗冷能力的保护剂后在低温条件下可有效地提高植物对低温冷害的耐受能力，使植物可以在较低的温度下具有较强的生长势，在早春遭遇低温冷害时保持较高光合同化性能，在植物生产上具有良好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于种植技术领域，具体而言，涉及一种增强植物抗冷能力的保护剂、制备方法及其应用。

背景技术

低温冷害是影响植物正常生长发育，导致其生长和产量下降的重要因素之一。全球每年因低温伤害造成的农林作物损失高达数千亿元。低温对作物的危害主要表现在细胞膜透性、渗透调节作用和活性氧自由基的产生和消除等方面。

鉴于低温对农业生产造成的严重危害，如何提高植物耐低温能力,增强其抗冻性能已成为研究者关注的焦点。前期研究多致力于通过改善外部环境条件如地膜覆盖、稻草和树枝叶等物料覆盖和实施熏烟造雾等措施使作物避免受到低温胁迫伤害。如何鉴于低温对植物生长造成的伤害，如何激发植物自身的抗低温能力，减轻农作物的低温霜冻是农业生产中迫在眉睫要解决的问题。因此通过施加外源物质来提高植物的抗冷性对于提高作物生产具有重要意义。锰(Mn)是植物生长发育所必需的营养元素，在光合作用、呼吸作用及与蛋白质、碳水化合物合成等相关的酶的活化中起着关键作用。

发明内容

本发明实施例提供了一种增强植物抗冷能力的保护剂、制备方法及其应用，其目的在于解决如何提高植物耐低温能力的问题。

鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种增强植物抗冷能力的保护剂，所述保护剂包括纳米级二氧化锰，其浓度为0.01％～0.05％。

优选地，所述保护剂还包括表面活性剂，所述纳米级二氧化锰和所述表面活性剂吐温-20的质量比为1～5:10。

第二方面，本发明提供一种如上述的增强植物抗冷能力的保护剂的制备方法，包括以下步骤：称取纳米级二氧化锰溶于水中，在超声波振荡器中振荡30min，然后加入表面活性剂吐温-20于容量瓶内定容即得。

优选地，所述纳米级二氧化锰的浓度为0.01％～0.05％。

第三方面，一种如上述的增强植物抗冷能力的保护剂在烟草低温抗冷中的应用。

优选地，所述应用包括将所述保护剂均匀喷施在烟草叶片的正反面后置于低温条件。

优选地，所述低温条件为-1℃，处理6h。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)本发明首次提供了一种新的增强植物抗冷能力的保护剂。植物叶片喷施增强植物抗冷能力的保护剂后植物抗冷能力增强。

(2)将该增强植物抗冷能力的保护剂用于烟草植株，该增强植物抗冷能力的保护剂能促进烟草植株的抗冷能力，且显著促进烟草的光合作用、生物量显著增加，最终增强烟草的秧苗素质。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h的超氧化物歧化酶含量图；

图2为连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h的过氧化氢酶含量图；

图3为连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h继续生长1周的烟草生物量图；

图4为连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h继续生长1周的净光合速率图；

图5为连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h继续生长1周的烟草表型图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

增强植物抗冷能力的保护剂—不同浓度纳米级二氧化锰的制备

0.01％纳米级二氧化锰：称取0.1g纳米级二氧化锰溶于700毫升水中，在超声波振荡器中振荡30分钟，加入10mL表面活性剂吐温-20，于1L容量瓶内定容。

0.03％纳米级二氧化锰：称取0.3g纳米级二氧化锰溶于700毫升水中，在超声波振荡器中振荡30分钟，加入10mL表面活性剂吐温-20，于1L容量瓶内定容。

0.05％纳米级二氧化锰：称取0.5g纳米级二氧化锰溶于700毫升水中，在超声波振荡器中振荡30分钟，加入10mL表面活性剂吐温-20，于1L容量瓶内定容。

实施例2

叶片喷施

分别在喷壶中加入实施例1配制好的增强植物抗冷能力的保护剂—不同浓度的纳米级二氧化锰溶液(纳米级二氧化锰浓度为0.01％、0.03％、0.05％)，然后分别均匀喷施在烟草(品种K326)叶片的正反面，喷施体积为每株2毫升，对照组为喷施相同体积的清水，连续喷施三天后进行低温(-1℃)6h处理。低温处理结束后供试的烟草植株分成两份，一份立即进行超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的测定，来检测试验低温处理的抗冷效果，具体见实施例3～实施例4。试验方法主要参考王学奎主编的“植物生理生化实验原理和技术”(2006第2版，高等教育出版社)。另一份转移到室温继续培养一周，观察供试植物的生长情况。

实施例3

指示细胞膜系统伤害程度清除活性氧自由基超氧化物歧化酶含量的测定

使用的试剂为0.05mol/L磷酸缓冲液(pH7.8)，130mmol/L甲硫氨酸(Met)溶液，750μmol/L氮蓝四唑溶液，100μmol/LEDTA-Na2溶液，20μmol/L核黄素溶液。

称取按照实施例2处理的叶片0.5g于预冷的研钵中，加1ml预冷的磷酸缓冲液在冰浴上研磨成浆，加缓冲液使终体积为5ml。取1.5～2ml于1000r/min下离心20min，上清液即为超氧化物歧化酶粗提液。

显色反应：取5ml指形管4支，2支为测定管，另2支为对照管，按下表加入各种溶液：

混匀后将1支对照管置暗处，其他各管于4000lx日光下反应20min(要求各管受光情况一致，温度高，时间缩短，低时延长)。至反应结束后，以不照光的对照管作空白，分别测定其他各管的吸光度。

已知SOD活性单位以抑制NBT光还原的50％为一个酶活性单位表示，按公式(1)计算SOD活性。

式中：A1表示照光对照管的吸光度；

A2表示样品管的吸光度；

V1表示样品液总体积，ml；

V2表示测定时样品用量ml；

W表示样鲜重g。

超氧化物歧化酶含量结果如图1所示，图1为连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h的过氧化氢酶含量图，其中，C1为喷施纳米级二氧化锰浓度0.01％，C2为喷施纳米级二氧化锰浓度0.03％，C3为喷施纳米级二氧化锰浓度0.05％。由图1可知，与喷施清水的处理相比，喷施三个不同浓度的纳米级二氧化锰处理烟草叶片的超氧化物歧化酶含量显著增加，说明纳米级二氧化锰的喷施后叶片清除含量氧自由基的能力增强，且随着纳米级二氧化锰浓度的增加效果更好。

实施例4

指示细胞膜系统伤害程度的清除活性氧自由基过氧化氢酶含量的测定

使用的试剂为0.05mol/L磷酸缓冲液(pH为7.0)、0.3％H

称取按照实施例2处理的叶片0.5g于预冷的研钵中，加1mL磷酸缓冲液，在冰浴上研磨成浆，加磷酸缓冲液至5mL。在离心机中10000r/min冷冻离心20min，上清液为提取液用于测过氧化氢酶含量。

取提取液50μL，加入3mL浓度为0.05mo1/L磷酸缓冲液再加入0.3％H

式中：△A240表示反应时间内吸光度的变化；

Vt表示提取液体积，5mL；

W表示叶片重量，0.5g；

V

T表示反应时间，min。

过氧化氢酶含量结果如图2所示，图2为连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h的过氧化氢酶含量图，其中，C1为喷施纳米级二氧化锰浓度0.01％，C2为喷施纳米级二氧化锰浓度0.03％，C3为喷施纳米级二氧化锰浓度0.05％。由图2可知，与喷施清水的处理相比，喷施三个不同浓度的纳米级二氧化锰处理烟草叶片的过氧化氢酶含量显著增加，说明纳米级二氧化锰的喷施后叶片清除含量氧自由基的能力增强，且随着纳米级二氧化锰浓度的增加效果更好。

实施例5

连续喷施增强植物抗冷能力的保护剂—不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h，然后移至人工气候室继续培养一周后烟草植株地上部生物量的测定

将实施例2的连续喷施增强植物抗冷能力的保护剂—不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h的烟草移至人工气候室继续培养一周后测定烟草植株地上部生物量。图3为连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后-1℃低温处理6h继续生长1周的烟草生物量图，其中，C1为喷施纳米级二氧化锰浓度0.01％，C2为喷施纳米级二氧化锰浓度0.03％，C3为喷施纳米级二氧化锰浓度0.05％。由图3可知，与喷施清水的处理相比，喷施纳米级二氧化锰的三个浓度处理烟草地上部生物量均显著增加，且喷施纳米级二氧化锰浓度越高效果越好，说明纳米级二氧化锰的喷施不仅增强植物抗冷性且能显著促进植株生长。

实施例6

连续喷施增强植物抗冷能力的保护剂—不同浓度纳米级二氧化锰三天后继续-1℃低温处理6h，然后移至人工气候室继续培养一周后烟草植株净光合速率的测定

对实施例2连续喷施增强植物抗冷能力的保护剂—不同浓度纳米级二氧化锰三天后低温(-1℃)处理6h烟草植株继续移至人工气候室培养一周，选择光照充足的上午9:00～11:00，使用LI-6800光合仪进行净光合速率测定。图4为喷连续喷施不同浓度纳米级二氧化锰三天后—1℃低温处理6h继续生长1周的净光合速率图，其中，C1为喷施纳米级二氧化锰浓度0.01％，C2为喷施纳米级二氧化锰浓度0.03％，C3为喷施纳米级二氧化锰浓度0.05％。由图4可知，与喷施清水的处理相比，喷施三个不同浓度的纳米级二氧化锰处理烟草叶片的净光合速率显著增加，且随着纳米级二氧化锰浓度的增加叶片的净光合速率增加越显著，效果越好。说明纳米级二氧化锰的喷施后叶片受低温冷害的伤害小。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。