细胞分裂素在缓解欧李干旱胁迫中的应用

摘要

本发明提供了一种细胞分裂素在缓解欧李干旱胁迫中的应用，所述细胞分裂素包括6‑苄基氨基嘌呤、玉米素和激动素中的任一种或多种，涉及农业生产技术领域。本发明发现在欧李受到干旱胁迫后，施用细胞分裂素可以提高欧李对干旱胁迫的综合抵抗力，保证欧李正常生长发育。

说明书

技术领域

本发明涉及植物生物调节技术领域，尤其是涉及细胞分裂素在缓解欧李干旱胁迫中的应用。

背景技术

欧李(Cerasus humilis(Bge).Sok)为蔷薇科樱桃属小灌木，果实含钙量高，被称为钙果。植株矮小，高度不到1m，根系非常发达，欧李可在瘠薄、干旱、寒冷和强光等逆境条件下生长，是干旱半干旱地区土壤改良、荒漠化治理及防治水土流失的珍稀生态经济型灌木树种。

在进行欧李种植推广过程中发现缺水仍然是限制欧李大面积种植的主要因素，尤其是在没有灌溉条件的内蒙古中西部干旱荒漠地区，春季风大、干旱少雨，严重影响欧李早春植株定植成活率及植株的长势。如果能在一定程度上提高欧李的抗旱能力或者缓解干旱对植株造成的伤害将大大提高欧李的种植、推广和生态效益。

细胞分裂素(cytokinin，CTK)是调节植物细胞生长和发育的植物激素，从玉米或其他植物中分离得到或人工合成。细胞分裂素包括多种类型，例如，激动素(KT)、玉米素(ZT)、6-苄基氨基嘌呤(6-BA)等。有报道称细胞分裂素影响植物脂质代谢；也有报道显示细胞分离素对水稻和小麦等的抗旱性产生影响。目前，还没有研究和报道显示细胞分离素对于欧李的生长发育方面的作用。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供细胞分裂素在缓解欧李干旱胁迫中的应用。在欧李受到干旱胁迫后，细胞分裂素能够提高欧李对干旱胁迫的综合抵抗力，保证植物正常生长发育。

本发明提供的技术方案如下：

在一个方面，本发明提供了细胞分裂素在缓解欧李干旱胁迫中的应用，所述细胞分裂素包括6-苄基氨基嘌呤、玉米素和激动素中的任一种或多种。

干旱胁迫又称水分胁迫，通常是指由干旱、缺水引起的对植物正常生理功能的干扰。干旱胁迫可抑制植物生长，使植物叶片发生萎蔫，同时使得植物发生一系列的生理生化的变化，如含水量降低、光合色素减少，细胞膜透性破坏、丙二醛含量增加；SOD、POD、CAT和APX含量增加等。本发明发现欧李受到干旱胁迫后施用细胞分裂素可以显著改善欧李的生理生化指标，使得欧李能够缓解干旱胁迫带来的伤害。

在本发明中，“显著”是指与对照相比，显著性水平p＜0.05。

在一个实施方案中，所述细胞分裂素优选为6-苄基氨基嘌呤。

在一个实施方案中，所述细胞分裂素的施用方式为叶面喷施。

在一个实施方案中，所述叶面喷施的浓度为50～100mg/L，例如包括但不限于50、60、70、80、90、100mg/L。

在一个实施方案中，所述叶面喷施的浓度为80～100mg/L，例如包括但不限于80、85、90、95、100mg/L。

在一个实施方案中，所述干旱胁迫指中度干旱胁迫状态，土壤含水量在8％～10％(重量)之间。正常浇水的土壤土壤含水量保持16％-18％，当含水量小于等于10％水平时，认为受到中度干旱胁迫。所述缓解欧李干旱胁迫包括显著增强干旱胁迫后欧李的相对含水量、光合色素总量、降低丙二醛含量和增加抗氧化物酶含量。

土壤含水量一般是指土壤绝对含水量，即100g烘干土中含有若干克水分，也称土壤含水率。

在一个实施方案中，首次施用于7～8月份进行。通常7～8月份温度高，容易受到干旱胁迫，因此，在7～8月份对欧李苗木进行处理。

在一个实施方案中，每次施用时，于当天傍晚(例如下午18:00以后)进行；叶面喷施频率为一天一次，连续施用2～3天。

本发明还提供了一种缓解欧李干旱胁迫的方法，在欧李受到干旱胁迫(尤其是中度干旱胁迫)后，施用30～100mg/L(优选叶面喷施80～100mg/L)的细胞分裂素，所述细胞分裂素为6-苄基氨基嘌呤。所述施用可以重复施用或连续施用。

有益效果：

本发明提供细胞分裂素在缓解植物欧李干旱胁迫中的应用。细胞分裂素6-BA能够调节干旱胁迫下植物细胞渗透压、保证叶片含水量；还能够提高植物体内抗氧化酶活性，缓解干旱胁迫造成的细胞质膜过氧化，进而提高植物对干旱胁迫的综合抵抗力，保证植物正常生长发育。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的干旱胁迫下，用细胞分裂素6-BA以及清水对照喷施后叶片的返绿情况；

图2为本发明实施例1中干旱胁迫程度下100mg/L 6-BA对蒙原欧李叶片解剖结构的影响(注：U-ep：上表皮；D-ep：下表皮；Pal：栅栏组织；Sp：海绵组织)；

图3为本发明实施例1中干旱胁迫下100mg/L 6-BA对蒙原欧李叶肉细胞叶绿体超微结构变化(注：CW：细胞壁；PM：细胞质膜；CH：叶绿体；CM：叶绿体膜；SG：淀粉粒；G：基粒；N：细胞核；NH：核膜；M(Mi)：线粒体；V：液泡；O(OG)：嗜锇颗粒)；

图4为本发明实施例2中6-BA处理对干旱胁迫下蒙原欧李叶片相对含水量的影响；

图5为本发明实施例2中6-BA处理对干旱胁迫下蒙原欧李光合速率的影响；

图6为本发明实施例2中6-BA处理对干旱胁迫下蒙原欧李脯氨酸的影响；

图7为本发明实施例2中6-BA处理对干旱胁迫下蒙原欧李SOD、POD、CAT活性的影响；

图8为本发明实施例2中6-BA处理对干旱胁迫蒙原欧李丙二醛和相对电导率的影响。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：用6-BA处理干旱胁迫的欧李植株对叶片的保护作用

1.1处理方法

实验在温室大棚内进行，苗木处理时间是7月～8月。

实验设置3个处理，分别为：

(1)对照2年生欧李盆栽苗，正常浇水，保持土壤含水量16％～18％；

(2)干旱胁迫断水处理15天(此时处于中度干旱胁迫状态，土壤含水量8％～10％)，在干旱胁迫过程中叶面喷施清水；

(3)干旱胁迫后叶面喷施100mg/L的6-BA。喷施时间为下午18：00，1次/天，连续喷2-3次。喷施结束后第二天上午9：00采样和进行指标的测试。

1.2结果与分析

1.2.1形态上观察：

如图1，干旱处理喷施清水后叶片仍然萎蔫，下垂。干旱处理喷施6-BA后，叶片从叶柄基部开始沿叶脉返绿，叶片恢复正常生长状态。

1.2.2叶片结构上观察：

如图2，在正常干旱胁迫下，叶肉细胞由原本的疏松变得越来越紧密，栅栏组织/海绵组织厚度比变小，叶片厚度变薄。喷施100mg/L 6-BA后可一定程度提高叶片疏松度、栅栏组织/海绵组织厚度比、叶片厚度。

如图3，在正常干旱胁迫下，叶绿体膨胀，淀粉粒变少、基粒片层结构松散、产生嗜锇颗粒。喷施100mg/L 6-BA后，叶绿体与细胞膜贴合空隙变小。

在正常干旱胁迫下，线粒体膜发生断裂溶解，嵴出现断裂，内腔出现空洞，线粒体变得模糊。喷施100mg/L 6-BA后线粒体嵴相对变多，外膜明显。

喷施一定浓度的6-BA减轻了干旱胁迫对欧李叶片造成的损伤。

1.3结论

通过形态观察，发现一定浓度的外源细胞分裂素6-BA可延缓处于干旱胁迫中欧李植株叶片的衰老，增加植株的抗旱性能。在生产实践中，在干旱季节可以通过叶片喷施细胞分裂素缓解干旱对植株造成的伤害。

实施例2：不同干旱胁迫时间和不同浓度6-BA处理欧李植株的效果分析

2.1处理方法

2.1.1实验材料处理方法

实验在温室大棚内进行，苗木处理时间是7月～8月。

实验设置3个处理，分别为：

(1)对照为2年生欧李盆栽苗，正常浇水，保持土壤含水量16％～18％；

(2)干旱胁迫断水处理15天(此时处于中度干旱胁迫状态，土壤含水量8％～10％)，在干旱胁迫过程中叶面喷施清水；

(3)干旱胁迫后叶面喷施不同质量浓度6-BA溶液(C0：对照喷去离子水；C1:50mg/L；C2:100mg/L；C3:150mg/L；C4:200mg/L)。喷施时间为下午18：00，1次/天，连续喷2～3次。喷施结束后第二天上午9：00采样和进行指标的测试。

2.1.2生理指标测定方法

(1)叶片相对含水量(RWC)和水分饱和亏缺(WSD)参照邹琦的称量法测定；

(2)净光合速率(Pn)采用便携式光合作用测定系统(CIRAS-3，PP-System公司，美国)测定；(3)光合性能指数(PIABS)用植物效率仪(M-PEA，Hansatech公司，英国)测定；

(3)脯氨酸(Pro)含量参照王学奎等的酸性茚三酮法测定；

(4)超氧化物歧化酶(SOD)活性参照王学奎等的氮蓝四唑光还原法测定

(5)过氧化物酶(POD)活性参照王学奎等的愈创木酚法测定；

(6)过氧化氢酶(CAT)活性参照史树德等的紫外吸收法测定。

(7)丙二醛(MDA)含量参照王学奎等的三氯乙酸-硫代巴比妥酸显色法测定；

(8)相对电导率参照李忠光等的实验方法，采用电导法测定；

2.2结果与分析

2.2.1 6-BA对干旱胁迫下欧李叶片相对含水量的影响

从图4中A发现，喷施不同浓度6-BA后，正常浇水(CK)欧李叶片相对含水量显著高于中度干旱胁迫(MD)处理。但在CK处理下，6-BA浓度对叶片相对含水量影响不大，在MD干旱胁迫下喷施不同浓度6-BA后叶片相对含水量都高于MD0，尤其是MD50和MD100显著高于其他处理。说明6-BA浓度对正常生长的植株叶片相对含水量影响不大，而在干旱胁迫下可以显著提高欧李叶片相对含水量。

从图4中B发现，随干旱胁迫程度的加重，欧李叶片相对含水量呈现逐渐降低的趋势，但喷施100mg/L 6-BA后四个处理叶片相对含水量都有所增高，尤其是在中、重度干旱胁迫下，喷施100mg/L 6-BA后，叶片相对含水量分别显著提高了22.42％、5.8％。实验结果说明，在比较严重的干旱条件下叶面喷6-BA可以提高欧李叶片相对含水量。

2.2.2 6-BA对干旱胁迫下欧李光合速率的影响

从图5中A发现，喷施不同浓度6-BA后，正常浇水(CK)欧李叶片的光合速率(Pn)显著高于中度干旱胁迫(MD)处理，在CK处理下Pn随6-BA浓度的升高而升高，尤其是CK150和CK200分别比CK0显著提高了59.84％、65.32％；MD处理后，Pn先升高后降低。说明6-BA浓度对正常生长的植株Pn有积极的影响，而在干旱胁迫下叶面喷施50-150mg/L6-BA可以显著提高欧李叶片的光合速率，但浓度过高Pn下降。

从图5中B发现，随干旱胁迫程度的加重，欧李叶片Pn呈降低的趋势，但喷施100mg/L 6-BA后，在中、重度干旱胁迫处理下，MD100和SD100分别显著高于MD0和SD0。实验结果说明，在比较严重的干旱条件下叶面喷6-BA可以提高欧李叶片的光合速率。

2.2.3 6-BA处理对干旱胁迫下欧李渗透调节物质的影响

从图6中A发现，喷施不同浓度6-BA后，正常浇水(CK)欧李叶片的脯氨酸(Pro)含量显著低于中度干旱胁迫(MD)处理。在CK处理下不同浓度6-BA对Pro含量影响不大，但MD处理下6-BA对Pro含量影响非常明显，尤其是中高浓度显著提高Pro含量，MD100比MD0提高了35.43％。说明6-BA浓度对正常生长植株的Pro含量影响不大，但对干旱胁迫下的植株有积极的影响，MD下喷施100-200mg/L 6-BA可以显著提高Pro含量。

从图6中B发现，随干旱胁迫程度的加重，欧李叶片Pro含量升高，尤其是在中重度干旱胁迫下，Pro含量增加明显。在四种胁迫处理下，喷施100mg/L 6-BA后，Pro含量都有所提高，尤其MD处理差异显著，MD100比MD0增加了35.43％。实验结果说明，随着干旱胁迫程度的加重，叶面喷施6-BA可以提高欧李叶片的脯氨酸含量，干旱胁迫程度越重效果越明显。

2.2.4 6-BA处理对干旱胁迫下欧李抗氧化物酶的影响

从图7中A发现，施不喷同浓度6-BA后，正常浇水(CK)欧李叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性高于MD处理,氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性除CK0外，各浓度均显著低于中度干旱胁迫(MD)处理。说明6-BA浓度对正常生长的植株抗氧化物酶活性影响不大，但可以提高干旱胁迫下欧李叶片的酶活性。

从图7中B发现，随干旱胁迫程度的加重，欧李叶片抗氧化物酶活性先升高后降低的趋势，但不同程度干旱胁迫下，喷施100mg/L 6-BA后，3种酶活性均显著提高，尤其是MD100和SD100效果显著。实验结果说明，在不同程度干旱条件下叶面喷不同浓度的6-BA可以提高欧李叶片的抗氧化物酶活性，干旱胁迫程度越重效果越明显。喷施50-150mg/L 6-BA后能提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性。

2.2.5 6-BA对干旱胁迫下欧李细胞膜伤害程度的影响

从图8中A发现，喷施不同浓度6-BA后，正常浇水(CK)欧李叶片的丙二醛(MDA)含量低于中度干旱胁迫(MD)处理，欧李叶片的相对电导率(RC)均低于中度干旱胁迫(MD)处理。在CK处理下MDA含量随6-BA浓度变化有增高的趋势，尤其是CK200显著高于CK0；MD处理MDA含量在喷施不同浓度6-BA后均低于MD0，尤其是MD100比MD0低18.26％。说在干旱胁迫下叶面喷施6-BA可以显著降低欧李叶片的丙二醛含量，100mg/L 6-BA效果最好。

从图8中B发现，随干旱胁迫程度的加重，欧李叶片MDA有含量升高的趋势，但在中、重度干旱胁迫下，喷施100mg/L 6-BA后MDA含量显著降低。实验结果说明在干旱胁迫下叶面喷6-BA可以降低欧李叶片的丙二醛含量和叶片相对电导率，干旱胁迫程度越重效果越明显。

2.3结论

不同干旱胁迫程度下，叶面喷施不同浓度的6-BA后，欧李植株通过提高叶片相对含水量、光合速率、渗透调节物、抗氧化酶保护系统，降低细胞膜伤害程度和降低水分饱和亏缺等生理生化指标适应干旱胁迫环境并缓解干旱胁迫对欧李植株造成的伤害，而且干旱胁迫越重叶片呈现的适应性或缓解效果越明显，6-BA的最适宜浓度为100mg/L。

对比例：用6-BA预处理对欧李抗旱性能的影响

以蒙原欧李作为材料，通过不同质量浓度的6-BA对欧李进行干旱胁迫前的预处理，实验在温室大棚内进行。先浇透水，待盆内土壤含水量达到田间最大持水量(22.5％)时对植株进行6-BA预处理，即叶面喷施不同质量浓度的6-BA溶液。对照喷施去离子水。

干旱胁迫的方法为对苗木进行断水。断水15d(土壤含水量低于10％，中度干旱胁迫)后，分析抗旱效果：叶片水分状况、光合色素(叶绿素a和叶绿素b、类胡萝卜素含量、细胞伤害程度(丙二醛)、渗透调节能力、抗氧化活性)。

由于预处理施加6-BA，属于干旱胁迫前的处理，实质上是6-BA在植物体内的积累对于欧李生理反应的影响，是累加效应的体现。而干旱胁迫后施加6-BA为植物受到逆境胁迫后的挽救过程，属于缓解效应。由于二者作用机理不同，预处理能在一定程度上提高欧李抗旱性并不代表欧李在受到干旱胁迫后也能实现显著的缓解效果。本发明对欧李干旱胁迫后的处理显示，6-BA能够对胁迫后的植株伤害产生及时快速的适应和调整。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。