CN108782202B - 一种调节水稻叶片中叶绿素含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节水稻叶片中叶绿素含量的方法，包括如下步骤：将水稻种子在去离子水中催芽后采用水培营养液进行水稻幼苗培养，得到的水稻幼苗从水稻幼苗期开始在水培营养液中加入邻苯二酚进行调节叶绿素含量培养，直到水稻分蘖初期结束时停止，完成水稻叶片中叶绿素含量的调节。本发明使用邻苯二酚作为外源作物生长调节剂，能够有效调节水稻叶片中叶绿素的含量，作用时期为水稻营养生长关键时期（水稻幼苗期至分蘖初期），从而影响水稻的生物量及产量，而且操作过程简单，对操作条件要求不高，减轻了环保压力。

Description

一种调节水稻叶片中叶绿素含量的方法

技术领域

本发明属于水稻种植领域，尤其涉及一种调节水稻叶片中叶绿素含量的方法。

背景技术

水稻是世界上种植面积最广，人类最重要的粮食作物之一，为全世界60%以上的人口提供口粮。水稻土是中国南方红壤地区面积最大的农业土类，约占该地区耕地总面积的56%，且独特的气候条件，能够支持双季稻的种植和冬季轮作油菜，对节约资源，提高水稻产量起到重要作用。长期连作所产生的连作障碍是影响作物生长的重要因素，通过采取一定的措施缓解连作障碍，促进水稻生长，提高粮食产量的重要方式之一。

叶绿素是水稻光合作用最主要的色素之一，具有吸收、传递、转换光能的作用。光合作用是通过合成一些有机化合物将光能转变为化学能的过程。叶绿素从光中吸收能量，然后能量被用来将二氧化碳转变为碳水化合物，即把二氧化碳和水转化为储存着能量的有机物，如淀粉，同时释放出氧气。其含量与活力会直接影响整个水稻的生长发育、营养水平和产量，对维持后期叶片光合功能、防治早衰、提高灌浆有直接作用。在水稻生物产量中，90%～95%的物质来自于光合作用的产物，在一定范围内，叶片的叶绿素含量往往直接影响着光合速率和光合产物的形成。已有研究表明，生育前期叶片的叶绿素含量是水稻生长发育状态的重要生理性状。因此叶绿素含量与产量和品质的形成密切相关。

可见，叶绿素含量作为影响作物生长及产量的重要指标之一，对作物生长起到重要的调控作用。提高水稻叶绿素含量，不仅能促进水稻生长、提高作物产量，同时对节能减排具有重要意义。然而，目前研究较多的提高水稻叶绿素含量的方法一般为通过调节植物氮素水平及光照强度，但上述方法仍存在一定不足：不仅操作过程复杂，控制条件严格，且易造成环境污染和资源浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种可以调节水稻叶片中叶绿素含量的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为提供一种调节水稻叶片中叶绿素含量的方法，包括如下步骤：将水稻种子在去离子水中催芽后采用水培营养液进行水稻幼苗培养，得到的水稻幼苗从水稻幼苗期开始在水培营养液中加入邻苯二酚进行调节叶绿素含量培养，直到水稻分蘖初期结束时停止，完成水稻叶片中叶绿素含量的调节；要提高水稻叶片中叶绿素含量时，控制所述邻苯二酚的浓度范围为0.2-1.9μmol·L^-1；要降低水稻叶片中叶绿素含量时，控制所述邻苯二酚的浓度范围为2-200μmol·L^-1。

邻苯二酚作为一种化感物质，在合适浓度范围内，邻苯二酚能够促进提高叶绿素含量，而当浓度过高时，则会抑制水稻叶片叶绿素含量。通过控制邻苯二酚的浓度调节水稻叶片中叶绿素含量，从而调控水稻生长。另外，分泌到土壤中的邻苯二酚，对杂草种子的发芽有显著的抑制作用，同时能够抑制杂草的生长；也对土壤中致病菌有较好的抑制作用；并且邻苯二酚也是一种较为理想的脲酶抑制剂，可以抑制尿素的水解速度，减少铵态氮的挥发和硝化，提高土壤中氮肥利用效率。

水稻幼苗期至分蘖初期是水稻的营养生长阶段，为作物高吸收率和提高作物产量的重要时期。因此，为更好地促进邻苯二酚的高效率吸收，从而实现水稻叶片中叶绿素含量的调节，促进水稻生长，邻苯二酚处理时期为水稻幼苗期至分蘖初期。

上述的方法，优选的，所述水培营养液的pH为5.8-6.0。

优选的，所述水稻幼苗培养和调节叶绿素含量培养所采用的水培营养液均为Yoshida solution营养液。

更优选的，所述Yoshida solution营养液中包括NH₄NO₃、NaH₂PO₄、K₂SO₄、CaCl₂、MgCl₂、MnSO₄、(NH₄)₆Mo₇O₂₄∙2H₂O、H₃BO₃、ZnSO₄∙7H₂O、CuSO₄∙5H₂O和FeCl₃∙6H₂O，所述Yoshidasolution营养液中的大量营养元素N、P、K、Ca、Mg含量分别为35-45mg/L、8-12mg/L、35-45mg/L、35-45mg/L、35-45 mg/L，微量营养元素Mn、Mo、B、Zn、Cu、Fe含量分别为0.4-0.6mg/L、0.04-0.06mg/L、0.18-0.22mg/L、0.018-0.022mg/L、0.008-0.012mg/L、1.8-2.2 mg/L。

优选的，所述催芽的具体操作包括如下步骤：将水稻种子用体积浓度为75%的酒精溶液消毒后，先用自来水冲洗，再用蒸馏水清洗，然后在黑暗无光照条件下放置于去离子水中进行催芽。

更优选的，所述消毒的时间为4-5min，冲洗次数为5-6次，每次冲洗时间为1-2min，清洗次数为5-6次，催芽的温度为28-36℃，催芽时间为2-3天。

优选的，所述水稻幼苗培养的具体操作包括如下步骤：水稻种子经催芽后，选取露白的种子播于塑料孔板上，将塑料孔板漂于培养容器中然后置于培养箱内，先用清水培养3天，再用一半清水一半水培营养液的混合营养液培养3天，然后用全水培营养液进行培养，每3天更换一次营养液。定期更换营养液中的邻苯二酚可以保持邻苯二酚活性。

更优选的，所述培养容器为黑色塑料盒，所述塑料孔板上设有能使水稻种子接触营养液而不掉出塑料孔板的若干个小孔，每孔一株；所述培养箱内轮流模拟白天光照和黑夜无光照条件，白天光照时长为16h，平均温度为28℃，夜晚无光照时长为8h，平均温度为25℃。

优选的，所述调节叶绿素含量培养的具体操作包括如下步骤：选择长势良好的水稻幼苗移栽到新的塑料孔板上，将塑料孔板漂于培养容器中置于培养箱内进行培养，每3天更换一次水培营养液，每次更换营养液后均要在水培营养液中加入邻苯二酚并保持水培营养液中邻苯二酚的浓度不变。

更优选的，所述培养容器为黑色塑料盒，所述塑料孔板上设有能使水稻幼苗根系接触营养液而不掉出塑料孔板的若干个孔，每孔一株；所述培养箱内轮流模拟白天光照和黑夜无光照条件，白天光照时长为16h，平均温度为28℃，夜晚无光照时长为8h，平均温度为25℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明调节水稻叶片中叶绿素含量的方法，使用邻苯二酚作为外源作物生长调节剂，能够有效调节水稻叶片中叶绿素的含量，作用时期为水稻营养生长关键时期（水稻幼苗期至分蘖初期），从而影响水稻的生物量及产量，而且操作过程简单，对操作条件要求不高，减轻了环保压力。

2、现有技术中，邻苯二酚对植物的作用机制和影响如何仍不清楚，本方法通过添加邻苯二酚，在0.2μmol·L^-1条件下，邻苯二酚能显著提高水稻叶片中叶绿素含量，并促进水稻生物量达40%，而在200μmol·L^-1条件下，显著降低水稻叶片中叶绿素含量，从而抑制水稻生长，说明不同浓度的邻苯二酚显著影响了水稻生长，这为研究邻苯二酚对植物的作用机制和如何调控水稻生长打下了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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是本发明实施例1中不同浓度邻苯二酚处理与未添加邻苯二酚（CK）条件下水稻生长状况图；

图2为本发明实施例1中不同浓度邻苯二酚处理与未添加邻苯二酚（CK）条件下水稻叶绿素含量。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的调节水稻叶片中叶绿素含量的方法，包括如下步骤：

第一步：作物幼苗培养

水稻幼苗的培养：水培采用Yoshida营养液，所述水稻的Yoshida营养液中加入NH₄NO₃，NaH₂PO₄，K₂SO₄，CaCl₂，MgCl₂，使大量营养元素N、P、K、Ca、Mg在营养液中的含量分别为35-45、8-12、35-45、35-45、35-45 mg/L；同时在Yoshida营养液中加入MnSO₄，(NH₄)₆Mo₇O₂₄∙2H₂O，H₃BO_3，ZnSO₄∙7H₂O，CuSO₄∙5H₂O，FeCl₃∙6H₂O，使微量营养元素Mn、Mo、B、Zn、Cu、Fe在营养液中的含量分别为0.4-0.6、0.04-0.06、0.18-0.22、0.018-0.022、0.008-0.012、1.8-2.2mg/L。调pH至5.8。培养容器为长20cm，宽10cm，高5 cm的塑料盆，上面可放置4个96孔板（横排12个、竖排8个），每孔播1粒水稻种子，每孔经过剪掉底部，能使种子播在其上，幼苗不下坠，根系向下生长。播种前先经75%酒精消毒，然后加入无菌水，放入28℃培养箱中2-3天催芽，先用清水培养3天，后用一半清水一半水培营养液进行培养3天，然后用全营养液进行培养，每3天更换一次营养液。

第二步：水稻生长调节剂的施用

将长势一致的水稻幼苗选出，移入96孔板中后，开始对水稻幼苗进行处理，加入不同浓度邻苯二酚，分别为0μmol·L^-1、0.2μmol·L^-1、2μmol·L^-1、20μmol·L^-1、200μmol·L^-1，其中0μmol·L^-1为对照处理，不添加邻苯二酚。每盆10株幼苗，每个浓度做3个重复，随机排列，放入恒温光照培养箱中进行培养。每三天更换一次营养液，至分蘖初期结束，整个生长周期为一个月。水稻收获后，各处理测得的水稻叶绿素含量如图1。收获后的水稻取样拍照，为图2（仅选有代表性的三个浓度，分别为CK，0.2μmol·L^-1、2μmol·L^-1、200μmol·L^-1）。

由图1可知，0.2μmol·L^-1邻苯二酚处理能够显著提高水稻叶片中叶绿素含量，2μmol·L^-1、20μmol·L^-1和200μmol·L^-1邻苯二酚处理能够不同程度降低水稻叶片中叶绿素含量，其中200μmol·L^-1邻苯二酚处理降低水稻叶片中叶绿素含量最为明显。

由图2可知，0.2μmol·L^-1邻苯二酚处理能够显著促进水稻生长，200μmol·L^-1邻苯二酚处理能够明显抑制水稻生长，同时也说明水稻叶片中叶绿素含量与水稻生物量呈正相关关系。

Claims (6)

1.一种调节水稻叶片中叶绿素含量的方法，包括如下步骤：将水稻种子在去离子水中催芽后采用水培营养液进行水稻幼苗培养，得到的水稻幼苗从水稻幼苗期开始在水培营养液中加入邻苯二酚进行调节叶绿素含量培养，直到水稻分蘖初期结束时停止，完成水稻叶片中叶绿素含量的调节；要提高水稻叶片中叶绿素含量时，控制所述邻苯二酚的浓度为0.2μmol·L^-1；要降低水稻叶片中叶绿素含量时，控制所述邻苯二酚的浓度范围为20-200μmol·L^-1；

所述水稻幼苗培养的具体操作包括如下步骤：水稻种子经催芽后，选取露白的种子播于塑料孔板上，将塑料孔板漂于培养容器中然后置于培养箱内，先用清水培养3天，再用一半清水一半水培营养液的混合营养液培养3天，然后用全水培营养液进行培养，每3天更换一次营养液；水稻幼苗培养所用的培养容器为黑色塑料盒，塑料孔板上设有能使水稻种子接触营养液而不掉出塑料孔板的若干个小孔，每孔一株；所述培养箱内轮流模拟白天光照和黑夜无光照条件，白天光照时长为16h，平均温度为28℃，夜晚无光照时长为8h，平均温度为25℃；

所述调节叶绿素含量培养的具体操作包括如下步骤：选择长势良好的水稻幼苗移栽到新的塑料孔板上，将塑料孔板漂于培养容器中置于培养箱内进行培养，每3天更换一次水培营养液，每次更换营养液后均要在水培营养液中加入邻苯二酚并保持水培营养液中邻苯二酚的浓度不变；调节叶绿素含量培养所用的培养容器为黑色塑料盒，塑料孔板上设有能使水稻幼苗根系接触营养液而不掉出塑料孔板的若干个孔，每孔一株；所述培养箱内轮流模拟白天光照和黑夜无光照条件，白天光照时长为16h，平均温度为28℃，夜晚无光照时长为8h，平均温度为25℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水培营养液的pH为5.8-6.0。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水稻幼苗培养和调节叶绿素含量培养所采用的水培营养液均为Yoshida solution营养液。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Yoshida solution营养液中包括NH₄NO₃、NaH₂PO₄、K₂SO₄、CaCl₂、MgCl₂、MnSO₄、(NH₄)₆Mo₇O₂₄∙2H₂O、H₃BO₃、ZnSO₄∙7H₂O、CuSO₄∙5H₂O和FeCl₃∙6H₂O，所述Yoshida solution营养液中的大量营养元素N、P、K、Ca、Mg含量分别为35-45mg/L、8-12mg/L、35-45mg/L、35-45mg/L、35-45 mg/L，微量营养元素Mn、Mo、B、Zn、Cu、Fe含量分别为0.4-0.6mg/L、0.04-0.06mg/L、0.18-0.22mg/L、0.018-0.022mg/L、0.008-0.012mg/L、1.8-2.2 mg/L。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述催芽的具体操作包括如下步骤：将水稻种子用体积浓度为75%的酒精溶液消毒后，先用自来水冲洗，再用蒸馏水清洗，然后在黑暗无光照条件下放置于去离子水中进行催芽。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述消毒的时间为4-5min，冲洗次数为5-6次，每次冲洗时间为1-2min，清洗次数为5-6次，催芽的温度为28-36℃，催芽时间为2-3天。

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