CN104542587B - 绿原酸在缓解大豆幼苗铝毒害中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿原酸的新用途，即绿原酸在缓解大豆幼苗铝毒害中的应用，该绿原酸施用于大豆幼苗的根部或叶面，实验结果显示，在根部添加或叶面喷施0.001%-0.01%的绿原酸水溶液，能够缓解铝毒害引起的根伸长抑制和侧根数目减少，减少根尖铝积累。

Description

绿原酸在缓解大豆幼苗铝毒害中的应用

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及小分子酚酸绿原酸在缓解大豆幼苗铝毒害中的新用途。

背景技术

在全世界范围内，大约30%的可耕种土壤为酸性土壤，主要分布在对粮食需求量最大的发展中国家及地区，包括南非、中亚和东南亚等。在我国，酸性土壤主要分布在长江以南的亚热带、热带地区及云贵川等地，遍及14个省区，约占全国耕地面积的21%，在酸性土壤上，Al毒害是限制作物生长的主要因子之一。

Al是一种轻金属，占地壳元素总重的7%，是仅次于氧和硅元素的第三丰富的元素。因此，植物的根几乎总是处在某种形态的Al中。在pH接近中性时，主要以不溶性的Al(OH)₃或水Al矿的形态存在；在碱性条件下，主要以Al(OH)₄ ^－或Al酸盐的形态存在。在酸性条件（pH<5）下，主要以Al³⁺的形态存在；随着pH的增加，Al(OH)²⁺和Al(OH)₂ ⁺的含量增加。不同形态的Al对植物的毒害作用不同，固态Al和配合态Al等对植物基本无毒害作用，而无机Al单体如Al³⁺、Al(OH)²⁺和Al(OH)₂ ⁺对植物的毒害却是很大的。一般认为Al³⁺是主要的植物毒性物质。Al对植物的毒害最显著特征是抑制植物根的生长和发育，从而影响植物根系对养分和水分的吸收，最终影响植物的生长及作物的产量。减轻或消除酸性土壤的Al毒害是全世界农业生产中迫切需要解决的重要难题。目前缓解植物铝毒的主要是生物修复法。生物修复法的主要特点是，将吸收铝能力强的植物种植于含铝高的酸性土壤中，吸收土壤中的铝。此方法虽能达到降低铝对作物的毒害的效果，但操作繁琐，耗时，有可能耽误农时，影响作物的产量。

绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸组成的缩酚酸,异名咖啡单宁酸,化学名3-O-咖啡酰奎尼酸,分子式:C₁₆H₁₈O₉，分子量:354.30，是植物体在有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的一种苯丙素类化合物。绿原酸是一种重要的生物活性物质，具有抗菌、抗病毒、增高白血球、保肝利胆、抗肿瘤、降血压、降血脂、清除自由基和兴奋中枢神经系统等作用。它是许多中药材的有效成分之一，又是某些成药的质量指标。绿原酸应用非常广泛,主要为医药、日用化工和食品等行业，关于其在缓解非生物胁迫方面的应用未见报道。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种小分子酚酸绿原酸的新用途，即绿原酸在缓解大豆幼苗铝毒害中的应用。

该绿原酸使用的质量百分比浓度为0.001%-0.01%，应用时将绿原酸溶解于水中，制成水溶液，将该溶液喷施于大豆幼苗的叶面或施用于大豆幼苗的根部（连续处理时间至少7天），能够缓解铝对大豆的毒害。

本发明中绿原酸为常规市售产品，一般分析纯规格的即可。本发明指的幼苗期指的是从子叶完全展开后到开花前这段时期，由于不同的大豆品种具有相似的抗铝毒生理和分子机理，所以可以预见绿原酸对其它大豆品种幼苗的铝毒害也具有缓解作用，而不仅仅局限于本发明实施例所指的大豆品种。本发明方法操作简单，成本低廉。能够直接应用于农业生产，缓解酸性土壤中铝对大豆幼苗的毒害。

附图说明

图1为本发明中不同浓度绿原酸对铝胁迫下小黑豆相对根伸长的影响结果；

图2为本发明中不同浓度绿原酸对铝胁迫下黄豆N23674相对根伸长的影响结果；

图3为本发明中绿原酸对铝胁迫下小黑豆铬天青染色的影响结果；图中：1-水；2-50μmol.L^-1AlCl₃+0.001%绿原酸；3-50μmol.L^-1AlCl₃；

图4为本发明中绿原酸对铝胁迫下黄豆N23674铬天青染色的影响结果；图中1-水；2-50μmol.L^-1AlCl₃+0.001%绿原酸；3-50μmol.L^-1AlCl₃；

图5为本发明中酸性土壤中叶面喷施绿源酸对小黑豆根长的影响结果；

图6为本发明中酸性土壤中叶面喷施绿源酸对黄豆N23674根长的影响结果；

图7为本发明中酸性土壤中叶面喷施绿源酸对小黑豆侧根数目的影响结果；

图8为本发明中酸性土壤中叶面喷施绿源酸对黄豆N23674侧根数目的影响结果。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容，实施例中试剂如无特殊说明均为常规市售试剂或按常规方法配制的试剂。

实施例1：绿原酸缓解大豆幼苗铝毒害的根伸长实验，具体步骤如下：

以Al敏感型小黑豆和黄豆N23274为实验材料；用常温去离子水清洗健康饱满的种子后，将种子平铺于垫有湿润滤纸的培养皿内，在黑暗培养箱中恒温（25℃）催芽。待种子发芽后，挑选发芽一致的种子播种于有网眼的泡沫板上，每个网眼播1粒，温室条件下（光照时间为12h/d，光照强度为1200mmol.m^-2.s^-1，昼/夜温度为30℃/25℃），置于盛有Hoagland营养液的黑色塑料盆中培养，使用人工养鱼通气装置作通气设施，两天更换一次营养液。

幼苗生长7d后，将大小一致的大豆幼苗用0.5mmol·L^-1CaCl₂溶液（pH4.5）预处理12h。处理前用记号笔在幼苗根基处轻轻作一标记，将做好标记的幼苗分别用50μmol·L^-1AlCl₃，50μmol.L^-1AlCl₃+0.0005%绿源酸，50μmol.L^-1AlCl₃+0.001%绿原酸，50μmol.L^{- 1}AlCl₃ ⁺0.005%绿原酸，50μmol.L^-1AlCl₃+0.01%绿原酸，50μmol.L^-1AlCl₃+0.05%绿原酸，50μmol.L^-1AlCl₃+0.1%绿原酸和水处理（对照组）3d后，再次测定根的伸长量。根据前后两次根伸长的差值确定，各处理条件下的相对根伸长量，按下列公式计算根相对伸长量相对伸长率（%）=（处理组植物的根伸长量/对照组植物的根伸长量）×100%。根相对伸长实验结果如图1和2所示，在两个实验品种中，铝处理显著抑制了根的伸长，加入0.001%-0.01%的绿原酸后，铝胁迫引起的根伸长抑制得到恢复；更高浓度（0.05和0.1%）的绿原酸并不能缓解铝胁迫引起的根伸长抑制。

实施例2:绿原酸缓解大豆幼苗根尖铝毒害和铝积累，具体步骤如下：

按实施例1中的方案培养Al敏感型小黑豆和黄豆N23274实验材料，选取大小一致的小黑豆和黄豆N23674幼苗，分别用H₂O、50μmol.L^-1AlCl₃+0.001%绿原酸和50μmol.L^{- 1}AlCl₃处理材料24h。处理完毕后，用常温去离子水清洗根表面的铝离子，然后将根浸泡在50ml0.1%铬天青溶液中，染色15min，用常温去离子水洗净根部残留的铬天青溶液，最后在显微镜下观察根尖染色情况，并拍照。铬天青染色是判定植物根尖受铝毒害的常用方法，染色的程度与根尖受铝毒害的程度呈正相关，即根尖染色的程度越深，铝积累和铝毒害的程度越深。从图3和图4可知，与单独的Al处理相比，在小黑豆和黄豆N23674的培养液中加入0.001%的绿原酸后，根尖染色明显变浅，结果表明绿原酸能够缓解铝毒害。

实施例3：土培条件下叶面碰施绿原酸0.01%的绿原酸大豆幼苗侧根生长和数目的影响

将小黑豆和黄豆N23673分别播种于含酸性土壤（pH4.2，铝含量44.6g/kg)的花盆中（直径20cm），每个花盆播种7粒种子。在温室条件下（光照时间为12h/d，光照强度为1200mmol.m^-2.s^-1，昼/夜温度为30℃/25℃）放置32d后，大豆幼苗长至2叶1心，每天早晨每盆用质量百分比浓度为0.01%的绿原酸溶液15ml喷施叶面，对照用水喷施。处理15天后，将幼苗拔出，每颗幼苗选取20条根，测定根长度，计算平均值；另取10颗幼苗，计算其侧根数目。

根伸长的实验结果如图5和6所示，与喷施水相比，喷施0.01%的绿原酸溶液后，根的长度明显增加；叶面喷施绿源酸溶液，也能够增加侧根的数目（图7和8）。

Claims (1)

1.绿原酸在缓解大豆幼苗铝毒害中的应用，其特征在于：绿原酸的质量百分比浓度为0.001%-0.01%。