CN109197459A

CN109197459A - 一种缓解番薯干旱胁迫的方法

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Publication number: CN109197459A
Application number: CN201811144704.0A
Authority: CN
Inventors: 黄冲平; 孙丽; 余明艳; 覃楠楠
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2018-09-29
Filing date: 2018-09-29
Publication date: 2019-01-15

Abstract

本发明公开了一种缓解番薯干旱胁迫的方法，涉及农业种植技术领域。所述方法是对处于干旱胁迫生长环境下的番薯幼苗全株喷施亚硒酸钠溶液；所述干旱胁迫生长环境下的土壤含水量为7％‑9％；所述亚硒酸钠溶液的浓度为0.25mg/L‑1.0mg/L；所述亚硒酸钠溶液喷施所述番薯幼苗的处理时间为24h、48h和96h；所述番薯的品种为“心香”和“浙薯77”。采用本发明方法可以缓解番薯由于干旱胁迫产生的萎蔫、失水、叶绿素降低等现象，同时提高番薯薯块的硒含量，为番薯种植栽培、改进番薯品质与产量提供科学依据。

Description

一种缓解番薯干旱胁迫的方法

技术领域

本发明涉及农业种植技术领域，尤其涉及一种缓解番薯干旱胁迫的方法。

背景技术

番薯又称甘薯、地瓜、红苕等，兼有粮食作物和经济作物的特点，是重要的粮食、饲料和工业原料作物，广泛种植于世界多个国家。我国甘薯大多种植在干旱和盐渍化土壤中，是主要的旱地粮食作物。在甘薯生产中，常常会遇到不同程度的干旱胁迫，极大影响其产量和品质。

干旱条件下，植物会在形态特征、生理代谢等方面发生改变以适应或抵御环境胁迫。相关研究发现，植株接受水分胁迫信号后，通过体内激素调控影响渗透调节物质含量而提高渗透调节能力，保持正常生长的相对含水量和自由水与束缚水比值，增加膜保护物质含量及膜保护酶活性，从而保证植株正常生长和同化力的形成。植物在缺水条件下，植物细胞壁延展性降低，细胞伸长生长受到抑制，从而遏制作物的生长发育。有研究表明在持续干旱胁迫下，植株出现萎蔫，从下到上逐渐发黄；在细胞水平上，逆境会造成植物体内细胞色素遭到破坏，使得叶绿素降解，细胞膜脂过氧化，造成细胞膜结构分离，有研究表明番薯幼苗叶片的叶绿素含量随水分胁迫程度的增加呈下降趋势，MDA含量不断上升。在生理代谢水平上，植物为抵抗逆境会有一种适应性防御反应，合成积累大量渗透调节物质，并启动保护酶系，维持体内代谢的动态平衡。番薯在水分胁迫下，叶片相对含水量和叶绿素含量降低。

因此，为提高番薯种植品质和产量，通过研究干旱胁迫下番薯的生理变化特征，亟需研究一种可缓解番薯干旱胁迫的新方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种缓解番薯干旱胁迫的方法，主要目的是解决番薯受干旱胁迫降低番薯种植品质和产量的问题。

为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种缓解番薯干旱胁迫的方法，所述方法是对处于干旱胁迫生长环境下的番薯幼苗全株喷施亚硒酸钠溶液。

作为优选，所述亚硒酸钠溶液是由去离子超净水和亚硒酸钠配制得到；所述亚硒酸钠溶液的最佳浓度为0.25mg/L-1.0mg/L。

作为优选，所述喷施的标准为喷施后番薯幼苗的叶面均匀布满雾状水滴；所述喷施的次数为早晚各喷施1次，共2次。

作为优选，所述亚硒酸钠溶液喷施所述番薯幼苗的处理时间为24h、48h和96h。

作为优选，所述番薯幼苗的种植土壤质地为粉质壤土，其中，有机质含量25.6g/kg，全氮1.5g/kg，速效磷44.8mg/kg，速效钾46.8mg/kg。

作为优选，所述干旱胁迫生长环境下的土壤含水量为7％-9％。

作为优选，所述全株为番薯幼苗的叶片和茎；所述番薯幼苗的长势为7叶1心至8叶1心；所述番薯的品种为“心香”和“浙薯77”。

作为优选，所述番薯的品种为“心香”，所述喷施亚硒酸钠溶液的浓度为0.25mg/L-1.0mg/L；所述番薯的品种为“浙薯77”，所述喷施亚硒酸钠溶液的浓度为0.25mg/L-1.0mg/L。

作为优选，所述番薯的品种为“心香”，处理时间为24h、48h和96h。

作为优选，所述番薯的品种为“浙薯77”，处理时间为24h、48h和96h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明方法是对处于干旱胁迫生长环境下的番薯幼苗全株(幼苗叶片和茎)喷施亚硒酸钠溶液；并设计了喷施亚硒酸钠溶液的适用浓度和处理时间，两个不同品种的番薯植株其最适喷施浓度和处理时间相似；通过采用本发明方法可以缓解番薯由于干旱胁迫产生的萎蔫、失水、叶绿素降低等现象，为番薯种植栽培、番薯品质与产量提供科学依据。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例

本实验于2017年1月-8月于浙江大学紫金港校区农业试验站内进行；供试材料为“心香”(下称“XX”)、“浙薯77”(下称ZS)两个甘薯品种幼苗，甘薯薯种由浙江省农科院作物与核技术利用研究所甘薯课题组提供；“心香”为早熟品种，“浙薯77”为中熟品种；2017年2月10日，将“浙薯77”和“心香”薯种放入农业试验站温室内进行催芽；4月30日，选取长势一致，4叶1心蔓头苗扦插至盆栽中，每盆栽插3株，盆栽容量2000cm³，内装华家池实验农场田间土2.5kg；土壤质地为粉质壤土，有机质含量25.6g/kg、全氮1.5g/kg、速效磷44.8mg/kg、速效钾46.8mg/kg。在温室内生长20天后，选用长势一致，生长到7叶1心至8叶1心的甘薯幼苗作为实验材料，将其移放于微气候室(AGCM-113DC01，中国杭州)中，在正常供水条件下(土壤容积含水量20％±2％)预处理7天，光照强度为20000Lux，相对湿度为85％左右，光周期昼夜14h/10H，温度为昼25℃/夜15℃。

预处理7天后开始断水，进行干旱胁迫，2天后，当所有试验盆土均达到设定含水量(8％±1％)时开始控水，每天下午15:00点左右，利用土壤水分测定仪(HD2)测定盆钵内土壤容积含水量，并及时补充当天丢失的水分；同时，采用全株(包括叶片和茎)喷施的方式，分别对甘薯幼苗叶片喷施不同浓度的亚硒酸钠(Na₂SeO₃，SIGMA)溶液，基于前期的预实验，设0.25mg/L(C1)、0.50mg/L(C2)、1.00mg/L(C3)、2.00mg/L(C4)4个浓度梯度，各浓度的亚硒酸钠溶液以去离子超净水配制，以去离子水(硒浓度为0.00mg/L)为C0，对照(CK)为正常供水的甘薯幼苗；每处理各喷施10盆总计30株幼苗，随机排列，喷施标准为喷施后叶面均匀布满雾状水滴(每处理甘薯幼苗共计喷施30mL左右)；早晚各喷1次，共2次，各浓度处理在喷硒处理结束后24h、48h、96h取样；随机剪取植株自下而上生长的第4～5片叶子，用蒸馏水洗净并用纱布擦干后放入液氮中取回实验室，冷藏保存于-80℃冰箱，供各种生理生化指标的测定分析。

叶绿素的提取及含量测定：叶绿素的提取和测定采用改良后的Arnon法-两步快速法(邱念伟，2016)。将0.1g甘薯幼苗叶片切成1mm的细丝或者细段，加入2mL DMSO，使植物组织浸泡在DMSO中，在水浴锅中用65℃避光提取至叶片变白或透明，取出冷却后，加入8mL80％丙酮稀释DMSO，同时测定提取液在波长663.6和646.6nm处的吸光度。叶绿素浓度的计算公式为：

Chl_a(mg/L)＝12.27A_663.6-2.52A_646.6；

Chl_b(mg/L)＝20.10A_646.6-4.92A_663.6；

Chl_(a+b)(mg/L)＝C_a+C_b＝7.35A_663.6+17.58A_646.6；

注：Chl(mg/g)＝[浓度(mg/L)×提取液体积(ml)]/[质量(g)×1000]；式中Chla为叶绿素a的含量，Chlb为叶绿素b的含量，Chl(a+b)为叶绿素a和叶绿素b的总量。

数据分析：以上指标均重复测定3次，取平均值。试验数据相关性分析和显著性检验釆用Excel 2010和Statistical Product and Service Solutions(SPSS)9.2统计软件进行相关分析并制图，同时在0.05水平上进行Duncan多重比较分析。

结果与分析：

外源硒对干旱胁迫下甘薯幼苗叶片中叶绿素的影响：叶绿素是植物在光合作用过程中进行光能吸收和传递的重要功能物质，其含量的高低直接影响植物光合作用的强弱。主要包括叶绿素a，叶绿素b和类胡萝卜素。叶绿素a在光合作用中能将汇集的光能转变为化学能进行光化学作用。叶绿素b在植物光合作用中具有吸收和传递光能的作用。除此之外，当遭受逆境胁迫时，植物体内的叶绿素会通过动态地调节比例，合理分配和耗散光能，保证光合系统的正常运行，在一定程度上可以反映植物的生产性能和抵抗逆境胁迫的能力，见表1。

表1.外源硒对干旱胁迫下甘薯幼苗叶片中叶绿素a含量的影响

注:同行数据后的不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。

大部分叶绿素a具有吸收光能的作用，并把光能传递到反应中心色素。只有少量处于特殊状态的叶绿素a为类囊体膜上的反应中心色素，具有光化学活性，能将捕获的光能转换为电能。表1是对经过干旱胁迫的甘薯幼苗进行喷硒处理后，于24h、48h和96h取样测得的植物叶片中叶绿素a的含量。在干旱胁迫下，两个品系甘薯的叶绿素a含量均下降，在C0处理96h后，心香和浙薯77的叶绿素a含量相对于CK而言分别下降30.56％和28.57％。浙薯77叶绿素a下降的程度在喷硒处理24h、48h和96h条件下比心香都要低，说明浙薯77在干旱胁迫下叶绿素a比心香更稳定。不同浓度的Na₂SeO₃溶液处理对叶绿素a的下降有一定的缓解作用，对心香而言，C2和C3浓度的缓解效果较好。在C3浓度Na₂SeO₃溶液处理的24h、48h、96h下，心香的叶绿素a含量相比于C0分别增加了46.35％、48.9％、28.57％。而对浙薯77而言，最适的缓解浓度在喷硒处理24h、48h、96h下分别为C3、C2、C1，相比于C0而言，叶绿素a含量分别增加了21.85％、22.75％、34.59％。说明硒对叶绿素a下降的缓解效应随硒处理浓度和植物种类不同而相异，同时与处理时长也有关。在C4处理下，两种品系甘薯的叶绿素a含量相比于低浓度硒处理都要降低，浙薯77的叶绿素a含量甚至低于C0处理，说明高浓度硒处理会使叶绿素a含量降低。

表2.外源硒对干旱胁迫下甘薯幼苗叶片中叶绿素b含量的影响

注:同行数据后的不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。

叶绿素b为聚光色素，在光合作用中主要负责吸收光能并将其传递到反应中心色素中。由表2可知，两种品系的甘薯叶绿素b含量在干旱胁迫下均下降，且浙薯77的下降程度同叶绿素a一样比心香要小。以不同浓度的Na₂SeO₃溶液处理后，心香的叶绿素b含量均有所上升，上升程度随硒处理浓度而异，且在三个处理时长下，C2、C3和C4之间差异均显著(P＜0.05)，但在C1和C2之间差异不显著。浙薯77在C3和C4浓度处理48h下，叶绿素b含量分别较C0降低了4.76％和7.94％，说明较高浓度的硒处理会加剧干旱胁迫对叶绿素b的破坏。

叶绿素总量在一定程度上可以反映植物的生产性能和抵抗逆境胁迫的能力。由表3可知，在干旱胁迫条件下，两种品系的叶绿素含量均降低，且心香的降低幅度更大，相比于CK，心香在C0处理24h、48h和96h下，分别降低了21.62％、17.52％和28.83％。同时，随着干旱处理时间的增长，叶绿素含量降低程度越大。不同浓度的硒处理缓解了叶绿素的降低，且在部分浓度下呈现显著性差异(P＜0.05)。但在C4处理下，浙薯77的叶绿素含量在24h、48h和96h处相比于C0而言，均有所降低，说明较高浓度的硒处理不利于植物体内叶绿素的合成。

表3.外源硒对干旱胁迫下甘薯幼苗叶片中叶绿素总量的影响

注:同行数据后的不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。

表4.外源硒对干旱胁迫下甘薯幼苗叶片中叶绿素a/b比值的影响

注:同行数据后的不同小写字母表示在0.05水平下差异显著(邓肯法检验)。

叶绿素的代谢是一个动态平衡的过程，光合强度与叶绿素a/b比值密切相关。有研究表明，叶绿素a/b比值下降的程度可用于评定植物的抗旱性。如表4，干旱胁迫下两种品系甘薯的叶绿素a/b比值均有所降低，除了C0处理96h条件下，心香的降低程度比浙薯77更高。在C0处理24h下，心香和浙薯77的叶绿素a/b比值相比于CK分别降低了9.90％和5.08％，说明浙薯77的抗旱性比心香要强，在干旱胁迫条件下也能保持较高的叶绿素含量，以维持正常的光合作用。以不同浓度的Na₂SeO₃溶液处理后，除了C4处理48h，心香和浙薯77的叶绿素a/b比值相比于C0都有所增加，说明硒处理缓解了干旱胁迫对叶绿素a/b比值的影响，且这种缓解效应与甘薯品系、喷硒处理时长和浓度有关。C3处理24h对浙薯77的缓解效果最明显，相比于C0其叶绿素a/b比值增加了22.82％。在干旱胁迫程度较轻时，C1、C2、C3均显著增加了两种品系甘薯的叶绿素a/b比值，当胁迫时间增加时(96h),对于抗旱性较差的心香，只有C1显著增加了叶绿素a/b比值，而对于抗旱性较强的浙薯77来说，只有C3效果最佳。上述结果说明，当干旱胁迫加剧时，较高浓度(1mg·L^-1)硒处理对抗旱性较强的甘薯品系的叶绿素a/b缓解效果较好，低浓度(0.25mg·L^-1)硒处理则对抗旱性较弱的甘薯品系的叶绿素a/b缓解效果较好。同时，除96h喷硒处理后的心香外，其他各组处理在不同的处理时间下，叶绿素a/b比值与喷硒处理浓度均呈现为单峰特征。

在本实验中，未喷硒处理的甘薯薯块硒含量约为7.37-8.28μg/kg DW(干重)，两个品种间硒含量接近。叶面喷施外源硒后，甘薯薯块内的硒含量都有提升。在C1～C4处理下，“心香”薯块中硒含量较C0处理分别增加了14.19％、35.27％、63.88％、216.02％。其中C3、C4处理与C0处理在P＜0.05水平上存在显著性差异，C1、C2处理与C0处理差异不显著。叶面喷施外源硒对薯块硒含量的促进作用在“浙薯77”中也有同样的表达，其中C3、C4处理显著提高了硒含量，而C1、C2处理则不显著。但两个品种C3、C4处理薯块中的硒含量仍明显低于目前已经发布的有关富硒食品中硒含量的要求(湖北恩施富硒食品地方标准(DBS42/002-2014)),因此适当浓度的喷施硒溶液，可以缓解甘薯干旱胁迫，同时增加薯块的营养性能，但并不存在硒对人体危害的危险。

表5.外源硒对干旱胁迫下甘薯块根Se含量的影响

注:同行数据后的不同小写字母表示在0.05水平下差异显著(邓肯法检验)：DR干旱处理不喷硒对照。

本发明实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。

以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述方法是对处于干旱胁迫生长环境下的番薯幼苗全株喷施亚硒酸钠溶液。

2.如权利要求1所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述亚硒酸钠溶液是由去离子超净水和亚硒酸钠配制得到；所述亚硒酸钠溶液的浓度为0.25mg/L-1.0mg/L。

3.如权利要求1所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述喷施的标准为喷施后番薯幼苗的叶面均匀布满雾状水滴；所述喷施的次数为早晚各喷施1次，共2次。

4.如权利要求1所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述亚硒酸钠溶液喷施所述番薯幼苗干旱的处理时间为24h、48h和96h。

5.如权利要求1所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述番薯幼苗的种植土壤质地为粉质壤土，其中，有机质含量25.6g/kg，全氮1.5g/kg，速效磷44.8mg/kg，速效钾46.8mg/kg。

6.如权利要求1所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述干旱胁迫生长环境下的土壤含水量为7％-9％。

7.如权利要求1所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述全株为番薯幼苗的叶片和茎；所述番薯幼苗的长势为7叶1心至8叶1心；所述番薯的品种为“心香”和“浙薯77”。

8.如权利要求1所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述番薯的品种为“心香”，所述喷施亚硒酸钠溶液的浓度为0.25mg/L-1.0mg/L；所述番薯的品种为“浙薯77”，所述喷施亚硒酸钠溶液的浓度为0.25mg/L-1.0mg/L。

9.如权利要求8所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述番薯的品种为“心香”，所述喷施亚硒酸钠溶液的处理时间为24h、48h和96h。

10.如权利要求8所述的一种缓解番薯干旱胁迫的方法，其特征在于，所述番薯的品种为“浙薯77”，所述喷施亚硒酸钠溶液的处理时间为24h、48h和96h。