CN106973903A - 一种褪黑素在提高油莎豆种子含油量中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种褪黑素在提高油莎豆种子含油量中的应用，其步骤是：A、将褪黑素与附加剂混合，制成50mmol/L的褪黑素母液；B、在种子形成初期植株高度80cm，在晴好天气的上午将所述的褪黑素水剂喷施于油莎豆叶面；C、成熟期测定油莎豆种子的含油量；D、与未喷施褪黑素水剂的油莎豆对照品种进行含油量比较分析；E、筛选出显著提高油莎豆种子含油量的褪黑素处理浓度。实验结果表明，喷施外源褪黑素后能够提高油莎豆对营养元素的吸收和代谢能力，进而提高了油莎豆含油量，改良了种子品质。
Description
技术领域
本发明涉及油莎豆品种改良技术领域，更具体涉及一种利用褪黑素在提高油莎豆种子含油量中的用途。
背景技术
油料作物在世界作物生产中居于重要地位，我国是油脂生产和消费大国，随着国民经济的发展，人们对植物油的需求量、品种类型及质量要求等日益提高，我国油料、油脂进口比例和数量呈现逐年增加的态势，油料对外依存度近70％，远超国际公认的警戒线。在我国耕地面积有限、作物单产徘徊不前的现实情况下，扩大油料作物种质资源、发展适应性广、产油量高的植物具有重要意义。油莎豆(Cyperus esculentus L.)为莎草科一年生草本油料植物，原产于非洲地中海地区，我国于1952年从前苏联引进油莎豆,作为一年生作物栽培,现已在20多个省区种植。油莎豆因具有以下特点而使其成为极具开发潜力的油料作物之一：(1)具有较好的植物学性状。油莎豆播期长、生育期短，可与其它油料植物间套种，抗逆性强、适应性广，不会与大豆、花生、油菜等草本油料作物及水稻、玉米等主要粮油作物争地；(2)具有较高的经济价值。其种子含油量变异较大，介于15％～35％，亩产量很高，一般为800kg/亩，最高可达1200kg/亩，产油量约200kg/亩，是目前油料作物中最高的,被称为“油料作物之王”；(3)可制备生物柴油。油莎豆油的不饱和脂肪酸含量达80％以上，其中主要是油酸和亚油酸，是进行生物柴油生产的理想原料。因此,油莎豆具有作为主要油料植物开发的巨大潜力。2016年1月，湖北省将“油莎豆品种选育与改良”列入第二批现代农业产业技术体系攻关项目，2016年4月，农业部印发了《全国种植业结构调整规划(2016-2020年)》，明确指出“在适宜地区示范推广油莎豆，增加新油源”。上述项目与政策的制定与实施，标志着油莎豆作为新型油料作物得到国家层面的高度重视，开展油莎豆研究、推广与应用的时机已经到来。
油莎豆种子的含油量变幅很大，一般介于16％～30％，国外报道其含量最高可达50％以上。提高含油量，可以在不扩大种植面积的情况下提高产油量，进而显著提高其经济利用价值。因此，筛选高含油量种质资源，培育高含油量品种，已成为近10年来油料作物育种的研究热点。褪黑素(Melatonin，MT)是一种色氨酸的衍生物，是在动物体内广泛存在的一种小分子的神经内分泌激素，主要由松果体分泌，关于动物体内褪黑素生理作用机理的研究已有较多报道，其主要功能包括调节生物钟、增强机体免疫能力、抗氧化等。近几年来，在植物中也检测到褪黑素。研究表明，植物中的褪黑素具有清除自由基、调节光周期、保护叶绿素等生理功能，进而达到提高植株抗性、改良作物品质的作用。此外，褪黑素还能帮助植物抵御重金属污染、紫外及电离辐射等非生物胁迫。目前研究认为，褪黑素对植物抗逆的调节作用机理主要是协助清除植物体内的活性氧。迄今，在植物中有专利公开了褪黑素在提高耐酸铝胁迫(专利申请号：201610262044.0)、提高抗盐、冷、缺铁胁迫的能力(专利申请号：201510079841.0)、提高养分元素利用效率(专利申请号：201510905515.0；21610244221.2)、降低镉等有害重金属元素积累(专利申请号：201510171844.7；201510905350.7)等方面的应用。
关于褪黑素与品质间关系的研究大多集中于动物，植物中研究较少，杜天浩等以“金棚1号”番茄为材料，研究了不同浓度褪黑素对番茄果实品质的影响。结果表明：在施加50、100μmol/L褪黑素处理下，可以显著提高番茄果实中可溶性糖、可溶性固形物、VC、β-胡萝卜素含量，降低果实中有机酸和硝酸盐含量，果实品质更好。迄今为止，国内外未见关于褪黑素含量与油莎豆种子含油量间关系的文献报道，因此，探索施用外源褪黑素来提高油莎豆种子含油量，将为油莎豆品质改良提供理论依据。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种褪黑素在提高油莎豆种子含油量中的应用，实验结果表明，喷施外源褪黑素后能够提高油莎豆对营养元素的吸收和代谢能力，进而提高了油莎豆含油量，改良了种子品质。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施，
一种褪黑素在提高油莎豆种子含油量中的应用，其步骤如下：
(1)取褪黑素0.232g溶于2mL无水乙醇，然后加水定容至1L，制成1mmol/L的褪黑素母液；
(2)在种子形成初期且植株高度约80cm时，在晴好天气的上午(9-12点)将所述的褪黑素水剂喷施于油莎豆叶面；
(3)成熟期(播种后约120天)测定油莎豆种子的含油量；
(4)与未喷施褪黑素水剂的油莎豆对照品种进行含油量比较分析；
(5)筛选出显著提高油莎豆种子含油量的褪黑素处理浓度。
本发明的褪黑素制剂(上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产，分子量为232.28)，主要成分为褪黑素(MT)，又名美拉酮宁、松果腺素，分子式为C13N2H16O2，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，对光敏感，受热易破坏，主要是由哺乳动物和人类的松果体产生的一种胺类激素，各种高等植物中同样广泛存在于，但含量极少。
外源补充褪黑素能够提高植物对多种逆境的抗性，提高植株对营养元素的吸收和代谢能力，而含油量是数量性状，受环境、外源喷施物等的影响较大，本发明通过创造性研究，发现褪黑素可以用于提高油莎豆种子的含油量。
所述附加剂为常规附加剂，即水和乙醇以500:1的混合液。
为减少有机溶剂对植物的毒害作用，优选地，将褪黑素溶于少量的乙醇后再用水稀释至所需浓度。
为使该制剂在水溶液能够均匀分布并均匀喷施于油莎豆植株叶片表面，优选地，所述的附加剂中还添加一定比例的表面活性剂(添加比例为万分之二至万分之五)。农用有机硅的表面活性效果最好，试剂使用时优选农用有机硅绿赛L-66(山东佰鸿新材料有限公司)，添加量为褪黑素水剂质量的万分之二。
优选地，步骤(2)中的最佳喷施时期为夏季气温25－32℃以下、处在种子形成期的油莎豆。之后每隔6天喷施一次褪黑素水剂；总共喷施2-3次。
进一步优选地，喷施时间为晴好天气的上午(9－12点)，喷施量以所有叶片湿润为宜。
所述的褪黑素水剂中褪黑素的浓度为10-100μmol/L，进一步优选地为20-80μmol/L，最优为60μmol/L。
最优选地，待油油莎豆进入种子形成期且植株高度约80cm时，在晴好天气的上午喷施褪黑素，喷施量为667m2用药25公斤，6天后重复喷施1次，褪黑素浓度为60μmol/L。
优选地，步骤(3)、(4)中使用国家标准/农业行业标准(GB/T 17377-2008、NY/T1285-2007)所公布的方法测定油莎豆种子中的含油量、脂肪酸总量与分量。喷施褪黑素水剂后，分析结果表明，油莎豆种子中的含油量平均提高了20.5％，喷施效果极为显著。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明的投入成本低廉，研究确定了喷施浓度为60μmol/L的褪黑素，可以显著提高油莎豆种子含油量，改良油莎豆品质。
2、对28份油莎豆材料进行对照与喷施褪黑素比较试验，结果表明，喷施褪黑素后种子含油量平均提高了20.2％，其中24号种子含油量由25.32％提高到31.34％，增幅为23.78％，效果显著。
3、本发明通过研究，提供了一种通过喷施外源物质改良作物品质的研究思路和技术方法，对油莎豆品质育种具有重要价值。
附图说明
图1为一种叶片喷施褪黑素的油莎豆田间示意图。
图2为一种油莎豆块茎种子示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但不是限制本发明。
实施例1：(喷施外源褪黑素对油莎豆种子含油量的影响)
一种褪黑素在提高油莎豆种子含油量中的应用，其步骤是：
(1)试验材料：
采用课题组收集保存的油莎豆种子，播前先晒2天，再贮藏一星期后用温水(水温45℃左右)浸泡1天，进行催芽播种；可采用育苗移栽，直接播种、间作套种等方法。亩用种量8公斤，播深5㎝左右。每亩9000穴，每穴2粒种子，采用行距30㎝，株距15㎝。肥水管理按当地大田生产要求进行。
(2)褪黑素制备：
从市场购置褪黑素粉剂，取0.232g溶于2mL无水乙醇，然后加水定容至1L，制成1mmol/L的褪黑素母液，在4℃冷藏柜保存24h后备用。使用时再稀释到10-130μmol/L,并加入体积比为万分之二的表面活性剂(农用有机硅绿赛L-66)。
(3)喷施：
在7月份气温稳定在25℃及32℃以下时，油莎豆处于种子形成期，选天气晴朗的上午(9－12点)喷施褪黑素溶液，一周后补喷1次，也可视情况加喷一次，总共2或3次，每次的用量为30kg/667m2，以叶片湿润为准。试验设置对照和不同的浓度处理，以便优化褪黑素的使用浓度。
(4)含油量测定：
成熟期，每个小区随机取10株，手连根拔起(蔸下有果70％左右)或用钉耙挖起，果实朝上晒2天后，用手摘或用短木棍对蔸捶打后用筛子筛净，晒干后等量混合种子，打成粉状，用国家标准/农业行业标准(GB/T 17377-2008、NY/T 1285-2007)所公布的方法测定油莎豆种子中的含油量、脂肪酸总量与分量。
(5)结果分析：
实验结果表明(表1)，油莎豆对照小区的种子含油量平均为22.4％，在喷施不同浓度的褪黑素溶液后，种子中的含油量均有所提高。其中，喷施浓度为10μmol/L—50μmol/L时，浓度每增加10μmol/L时，种子含油量提高约1个百分点，喷施浓度为60μmol/L时，种子含油量提高幅度最大，提高了1.8个百分点；随着喷施浓度的进一步增加，种子含油量则趋于稳定。上述结果表明，外源喷施褪黑素后确实能够加强油莎豆种子中的含油量。考虑到最佳效果和成本因素，较适宜的褪黑素喷施浓度为40-80μmol/L，最优浓度为60μmol/L。因此，选取60μmol/L作为最优喷施浓度进行后续研究。
表1褪黑素浓度优化试验
实施例2：(褪黑素在提高种子含油量中的应用)
一种褪黑素在提高油莎豆种子含油量中的应用，其步骤是：
本实施例与实施例1不同的是：在最优喷施浓度下，选取本课题保存的油莎豆品种28份，设置3个重复，每小区种植面20m2，成熟期收获油莎豆种子，测定种子含油量，结果如表2所示。试验表明，喷施褪黑素后所有参试材料的含油量均比对照有所增加：喷施褪黑素前，参试材料的种子含油量介于16.68％—25.32％，平均含油量为21.29％；喷施褪黑素后，参试材料的种子含油量介于20.02％—31.34％，平均含油量为25.59％，喷施褪黑素后种子含油量平均提高了20.2％，其中24号种子含油量由25.32％提高到31.34％，增幅为23.78％，效果十分显著。本实施例的试验方法、步骤与实施例1相同。
表2不同油莎豆品种喷施褪黑素前后比较分析
Claims (1)
1.一种褪黑素在提高油莎豆种子含油量中的应用，其步骤是：
A、将褪黑素与附加剂混合，制成50mmol/L的褪黑素母液；
B、在种子形成初期植株高度80cm，在晴好天气的上午将褪黑素水剂喷施于油莎豆叶面；
C、成熟期测定油莎豆种子的含油量；
D、与未喷施褪黑素水剂的油莎豆对照品种进行含油量比较分析；
E、筛选出显著提高油莎豆种子含油量的褪黑素处理浓度；
所述的附加剂为水和乙醇以500:1的混合液；
所述的附加剂中还添加一定比例的表面活性剂：添加比例为万分之二至万分之五；试剂使用时农用有机硅绿赛L-66，添加量为褪黑素水剂质量的万分之二；
所述的步骤（2）中的喷施时期为夏季气温25－32℃，每隔6天喷施一次褪黑素水剂；总共喷施2-3次；
所述的褪黑素水剂中褪黑素的浓度为10-100 μmol/L。
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