CN108849978A - 一种硫氢化钠和褪黑素联合使用作为植物抗旱剂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫氢化钠和褪黑素联合使用作为植物抗旱剂的应用。将NaHS和褪黑素分别配成水溶液使用,NaHS水溶液浓度5‑80μmol·L‑1,褪黑素水溶液浓度为50‑100μmol·L‑1;将配制的水溶液依次均匀喷施在植物叶片表面,极显著地促进气孔关闭,提高叶片相对含水量,进而缓解干旱胁迫对植物的损伤。本发明成本低廉、安全无毒、操作简单、效果显著;为解决农业生产中的抗旱问题提供了一种切实有效的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫氢化钠和褪黑素联合使用作为植物抗旱剂的应用,具体涉及一种硫氢化钠(NaHS)水溶液和褪黑素水溶液联合使用,增强植物抗旱性的新用途及其使用方法。
背景技术
干旱及水资源短缺是目前制约农业生产的全球性问题,全世界有14多亿公顷的耕地面积,其中6亿公顷位于干旱和半干旱地区,大约占43%。在我国,干旱、半干旱土地面积约占总耕地面积的48%。因此,高效利用水资源势在必行,开发推广现代抗旱技术也越来越重要。即开发新型植物节水抗旱剂,提高作物制备的水分利用效率,是我国节水农业不可或缺的组成部分。
褪黑素 ( melatonin)又称松果体素,N -乙酰基-5-甲氧基色胺。自 1958年Lerner首次从动物松果体中提取后,已证实从低等的涡虫类、软体类直至脊椎动物体内均有褪黑素的存在。近年来,研究表明:褪黑素具有提高机体免疫机能、延缓衰老等作用,因此受到普遍重视。自20世纪90年代初首次在植物中发现褪黑素以后,人们陆续发现大多数食用植物、部分菊科植物、药用植物及一些植物种子中也有褪黑素的存在,其中药用植物中褪黑素的含量较高。众所周知,褪黑素因其独特的抗氧化和防衰老的功能受到广泛重视。此外,褪黑素在抵御各种非生物胁迫中也起到重要的作用,如干旱胁迫、盐胁迫、重金属胁迫等,还可以抗衰老、抗疾病等。
硫化氢(H2S)作为一种新型的气体信号分子,最常用的外源供体是NaHS(一般用作化工原料)。外源处理的浓度因物种、不同器官、不同生长时期而异,用于外源处理的H2S浓度多集中于5-500μmol·L-1,高浓度表现出毒理作用。生理浓度的H2S可促进种子萌发、根形态建成、增强叶片光合作用、延迟叶片衰老、增强植物的抗逆性等。
两种化合物(NaHS和褪黑素)的联合使用从未见报道。
发明内容
本发明旨在提供一种NaHS和褪黑素联合使用作为植物抗旱剂的应用,即提供NaHS和褪黑素联合使用增强植物抗旱性的新用途。
本发明将NaHS和褪黑素分别配成一定浓度的水溶液,依次喷施在植物叶片表面,具有增强植物抵御干旱胁迫的功能。具体表现在NaHS和褪黑素水溶液联合处理,能够显著促进气孔关闭,提高叶片的相对含水量,进而在农业生产中达到减缓干旱胁迫对植物损伤、提高农作物产量的目的。
本发明提供了一种NaHS和褪黑素联合使用作为植物抗旱剂的应用。
本发明提供的NaHS和褪黑素作为植物抗旱剂的应用中,所述NaHS水溶液的浓度为1 -500μmol·L-1,褪黑素水溶液的浓度为0.2-1000μmol·L-1。
在配制褪黑素水溶液过程中,首先称取褪黑素粉末加200μl无水乙醇溶解,然后加蒸馏水配制成0.2-1000μmol·L-1的水溶液。
进一步地,应用时,所述NaHS水溶液的浓度5-80μmol·L-1,褪黑素水溶液的浓度为50-100μmol·L-1。
本发明的植物抗旱剂的使用方法:使用时现用现配浓度为1-500μmol·L-1的NaHS水溶液和0.2-1000μmol·L-1的褪黑素水溶液,依次喷施2mL水溶液(上述两种溶液各喷2mL)于植物叶片表面。
本发明在研究中发现将NaHS和褪黑素配制成一定浓度的水溶液,依次喷施2mL水溶液于正常生长或干旱胁迫中的植物表面,有促进气孔关闭,提高相对含水量的作用,植物表现出更良好的生活力。
本发明以模式植物拟南芥作为实验材料,研究表明在干旱胁迫下,上述NaHS和褪黑素水溶液联合处理可以极显著减小气孔孔径,提高叶片相对含水量,从而达到增强植物抗旱性的目的。
本发明的有益效果:
(1)本发明提供的NaHS水溶液是NaHS通过在水中缓慢释放出H2S,与褪黑素协同作用,诱导气孔关闭,减少叶片水分散失,行使其植物抗旱剂的功能;
(2)本发明提高了叶片相对含水量,进而缓解干旱胁迫对植物的损伤;
(3)本发明成本低廉、安全无毒、操作简单、效果显著;为解决农业生产中的抗旱问题提供了一种切实有效的方法。
附图说明
图1是生长4周的拟南芥植株,共7个处理组,其中前三个处理组为将植株放入7mL水溶液并分别喷施蒸馏水2mL(对照)、NaHS水溶液2mL、褪黑素水溶液2mL,后四个处理组为将植株放入7mL 0.15g· mL-1 PEG-8000水溶液中并分别喷施蒸馏水2mL、NaHS水溶液2mL、褪黑素水溶液2mL、NaHS和褪黑素水溶液2mL联合使用6小时后,叶片的气孔显微照片(放大倍数600×。图中CK:对照;MEL:褪黑素;H2S:硫化氢;PEG:聚乙二醇模拟干旱。)
图2是拟南芥叶片在上述不同条件下处理6小时后气孔孔径测量统计结果的比较(同一字母表示统计结果在同一水平上,不同字母表示结果不在同一水平,具有显著性差异);
图3是拟南芥叶片在上述不同条件下处理6小时后,叶片相对含水量的统计结果(同一字母表示统计结果在同一水平上,不同字母表示结果不在同一水平,具有显著性差异);
图4是拟南芥幼苗在上述不同处理6小时后的表型观察图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明,但不局限于以下实施例。
实施例1:
选取生长状态一致的拟南芥幼苗,23℃光照2小时。称取一水硫氢化钠(NaHS·H2O)加蒸馏水配制成80 μmol·L-1的水溶液,该处理液为现用现配。称取褪黑素粉末加200μl无水乙醇溶解,然后加蒸馏水配制成100 μmol·L-1的水溶液。同时称取PEG-8000加蒸馏水配制成0.15g·mL-1的水溶液。共7个处理组,其中前三个处理组为将植株放入7mL水溶液并分别喷施蒸馏水2mL(对照)、NaHS水溶液2mL、褪黑素水溶液2mL,后四个处理组为将植株放入7mL0.15g· mL-1 PEG-8000水溶液中并分别喷施蒸馏水2mL、NaHS水溶液2mL、褪黑素水溶液2mL、NaHS和褪黑素水溶液2mL联合使用,继续于23℃光照。6小时后取叶片,撕取下表皮,在显微镜下观察气孔孔径。正常生长条件下,不同处理的气孔孔径变化不大;在干旱胁迫下,NaHS和褪黑素联合处理下的气孔(PEG+MEL+H2S)与对照(PEG)相比明显变小(见附图1)。
实施例2:
选取生长状态一致的拟南芥幼苗,23℃光照2小时。称取一水硫氢化钠(NaHS·H2O)加蒸馏水配制成50 μmol·L-1的水溶液,该处理液为现用现配。称取褪黑素粉末加200μl无水乙醇溶解,然后加蒸馏水配制成50 μmol·L-1的水溶液。同时称取PEG-8000加蒸馏水配制成0.15g· mL-1的水溶液。共7个处理组,其中前三个处理组为将植株放入7mL水溶液并分别喷施蒸馏水2mL(对照)、NaHS水溶液2mL、褪黑素水溶液2mL,后四个处理组为将植株放入7mL0.15g· mL-1 PEG-8000水溶液中并分别喷施蒸馏水2mL、NaHS水溶液2mL、褪黑素水溶液2mL、NaHS和褪黑素水溶液2mL联合使用,继续于23℃光照。6小时后取叶片,撕取下表皮,在显微镜下测量气孔孔径。经生物统计学计算后得出,正常生长条件下,不同处理的气孔孔径没有差异;在干旱胁迫下,NaHS和褪黑素联合处理下(PEG+MEL+H2S)的气孔孔径与对照(PEG)相比显著减小(见附图2)。
实施例3:
按照上述方法配制PEG、NaHS和褪黑素水溶液,单独或联合放置于培养皿中,水溶液的终浓度分别为0.15g·mL-1 PEG、30 μmol·L-1 NaHS和60 μmol·L-1褪黑素。选择生长状态一致的拟南芥幼苗称重M1,放入相应处理液中,6小时后称重M2,将植株放入110℃,杀青30min,后55℃过夜烘干至质量不再变化,称重M3,计算相对含水量。
7组样品处理前后的称重数据如表1所示。
表1不同处理后叶片质量
生物学统计结果显示:在干旱处理下NaHS水溶液和褪黑素联合处理能够显著提高植株相对含水量(见附图3)。
。
实施例4.按照上述方法配制PEG、NaHS和褪黑素水溶液,单独或联合放置于培养皿中,水溶液的终浓度分别为0.15g·mL-1 PEG、5 μmol·L-1 NaHS和90 μmol·L-1褪黑素。选择生长状态一致的拟南芥幼苗放入相应处理液中,6小时后观察拍照。结果显示NaHS水溶液和褪黑素联合处理能够显著缓解干旱胁迫对植株的损伤(见图4)。
由以上结果可知,本发明NaHS和褪黑素水溶液联合使用,可以极显著减小干旱胁迫下的气孔孔径,提高叶片的相对含水量,从而减缓干旱胁迫对植物的损伤。
Claims (5)
1.一种硫氢化钠和褪黑素联合使用作为植物抗旱剂的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:将NaHS和褪黑素分别配成水溶液使用,
所述硫氢化钠水溶液的浓度为1-500μmol·L-1,褪黑素水溶液的浓度为0.2-1000μmol·L-1。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:在配制褪黑素水溶液过程中,首先称取褪黑素粉末加无水乙醇溶解,然后加蒸馏水配制成0.2-1000μmol·L-1的水溶液。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述硫氢化钠水溶液的浓度5-80μmol·L-1,褪黑素水溶液的浓度为50-100μmol·L-1。
5.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:应用时,现用现配浓度为1-500μmol·L-1的NaHS水溶液和0.2-1000μmol·L-1的褪黑素水溶液,依次均匀喷施2mL水溶液于植物叶片表面。
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