CN109673654A - 黄体酮作为作物抗旱剂的用途以及提高作物抗旱性的方法 - Google Patents

黄体酮作为作物抗旱剂的用途以及提高作物抗旱性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种黄体酮作为作物抗旱剂的用途以及提高作物抗旱性的方法。本发明通过作物的室内试验、盆栽试验和大田试验三个不同体量、不同环境下的研究发现，黄体酮能够影响干旱条件下的小麦表型、小麦体内丙二醛含量、过氧化氢含量及超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性，还能影响小麦的净光合速率、气孔导度及荧光参数，还能影响小麦体内脱落酸和细胞分裂素的水平以及小麦的根冠比，从而最终影响小麦的产量。本发明拓宽了黄体酮的应用范围，不再局限于人体用药，还将其用于农作物的抗旱增产。

Description

黄体酮作为作物抗旱剂的用途以及提高作物抗旱性的方法
技术领域
本发明涉及植物激素技术领域，尤其是涉及黄体酮作为作物抗旱剂的用途以及提高作物抗旱性的方法。
背景技术
黄体酮(progesterone)又称孕酮激素、黄体激素，属于类固醇激素，分子式如式(一)。
目前黄体酮主要用作医药，用于促使女性第二性征发育成熟，适应于保胎、闭经、痛经、月经失调等病症。而在植物体内黄体酮是天然产生的浓度较低的化合物，同时黄体酮在植物领域的开发应用鲜有报道。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供黄体酮作为作物抗旱剂的用途，本发明拓宽了黄体酮的应用范围，不再局限于人体用药，还将其用于农作物的抗旱增产。
本发明的第二目的在于提供黄体酮提高作物抗旱性的方法，该方法能够调节作物的生长发育，使其响应干旱胁迫，提高作物在干旱逆境下的生长速度，提高产量。
为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
黄体酮作为作物抗旱剂的用途。
本发明通过作物的室内试验、盆栽试验和大田试验三个不同体量、不同环境下的研究发现，黄体酮能够影响干旱条件下的小麦表型、小麦体内丙二醛含量、过氧化氢含量及超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性，还能影响小麦的净光合速率、气孔导度及荧光参数，还能影响小麦体内脱落酸和细胞分裂素的水平以及小麦的根冠比，从而最终影响小麦的产量。
在室内试验中发现：干旱胁迫下，黄体酮喷施促进了小麦的生长，通过提高抗氧化酶活性降低了干旱胁迫的氧化伤害。
在盆栽试验中发现：
黄体酮通过提高小麦脱落酸(ABA)含量，降低细胞分裂素(CTK)含量，促进气孔关闭，减少水分蒸发；
黄体酮还能增加干旱胁迫下的非光化学荧光猝灭(NPQ)，以减少对光系统Ⅱ的伤害；
黄体酮促进了干旱胁迫下的根系生长，有利于水分和营养的吸收。
在大田试验中发现：田栽培条件下，黄体酮可显著提高小麦产量，提高约6％。
综上，本发明通过监测施加黄体酮后作物生长中的多个生理指标，确证了黄体酮可增加作物的抗干旱性，可作为作物抗旱剂使用。
本发明对黄体酮制成的抗旱剂的形式没有特殊限制，因此，将黄体酮制成的各种作物抗旱剂均在本发明要求保护的范围内。
在上述应用中，所述作物优选为粮食作物、蔬菜作物或水果作物。
所述粮食作物优选为麦类、豆类、稻类或粗粮类，更优选小麦、水稻或玉米。
本发明提供的黄体酮提高作物抗旱性的方法为：
在作物的生长期间施加黄体酮。
在上述方法中，所述黄体酮优选以溶液的形式施加，溶液的溶剂优选水。
在上述方法中，所述生长期优选为幼苗期或孕穗期，所述施加优选为喷施于叶面。
在上述方法中，所述黄体酮溶液的浓度优选为0.1-1μmol/L，更优选为0.5～1μmol/L。
在上述方法中，所述喷施优选为：
每天喷施1次，共喷施2～4天，优选3～4天。
在上述方法中，所述作物优选为粮食作物、蔬菜作物或水果作物，优选麦类、豆类、稻类或粗粮类，更优选小麦、水稻或玉米。
在上述方法中，在孕穗期喷施时，所述喷施的方法优选为：在傍晚17：00-18：00间喷施。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
(1)既扩展了黄体酮的用途，又为干旱环境下的作物增产提供了一种新产品、新措施；
(2)优化了黄体酮作为抗旱剂的使用方法，为充分利用黄体酮的用途提供了有利基础。
为了更好地理解本发明的实质，下面将黄体酮水溶液用于小麦的试验及结果来说明其作为抗旱剂的应用及提高抗旱性的方法。同样的，黄体酮也可用于提高其他作物的抗旱性，区别仅在于用量或施加方式不同。
材料为洛旱22抗旱型小麦品种，分别在室内、大田盆栽及大田生产中进行研究。
室内研究：
将小麦种子播种到含营养土的塑料盆(直径8cm，高9cm)中，每盆10株，每3天浇一次1/4Hoagland营养液，两周后分为3组处理，第一组正常浇水，作为对照(CK)；另外两组停止浇水，同时，其中一组每盆喷施去离子水15mL，作为干旱处理组(D)，另一组每盆喷施1μmol/L黄体酮15mL，每天一次，共3天(D+P)，喷施后再生长5天取样分析。
盆栽试验：
试验于2017-2018年度在河南农业大学科教园区进行。将小麦种子播种到塑料盆(直径26cm，高27cm)中，每盆装过筛均匀干土10kg，用称重法控制土壤含水量。小麦生育期间将试验盆埋于土壤中，使盆内土壤与地面齐平，周围均种植小麦作为保护行。播种前每盆施纯氮2.23g、磷肥(P2O5)8.3g和钾肥(K2O)1.78g，三叶期定苗，每盆12株，并浇水，拔节期追施纯氮2.23g。在孕穗期控制水分使土壤水分分别达到75％(CK)和55％(Drought)后，这两种水分条件下分别有两个处理组，一组喷施去离子水，另一组每天17：00-18：00间喷施1μmol/L黄体酮一次、共3天、喷施后再生长5天取样分析，两组喷施的时间、频率、喷施量、次数均相同。在成熟期进行产量分析。
大田试验：
试验于2017-2018年度在河南农业大学科教园区进行。每公顷尿素施用量为150Kg，按照5:5分基肥底施和拔节期追施两次施用，磷肥(P2O5)150Kg和钾肥(K2O)120Kg全部底施，拔节期灌一次水，全生育期按正常田间管理。实验组于孕穗期每天17：00-18：00间喷施1μmol/L黄体酮一次，共3天，对照组将实验组喷施的黄体酮替换为去离子水，在成熟期进行产量分析。
结果
一、室内研究
干旱胁迫下，黄体酮喷施后小麦的表型、丙二醛含量、过氧化氢含量及超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性均有显著变化，结果分别如图1至6所示。
图中结果表明黄体酮喷施促进了小麦的生长，通过提高抗氧化酶活性降低了干旱胁迫的氧化伤害。
二、盆栽试验
各处理组的产量结果如表1所示。
表1干旱胁迫下，黄体酮对产量及构成因素的影响
注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。
表1结果表明黄体酮可显著提高干旱条件下的小麦产量。
干旱胁迫下，黄体酮喷施后小麦的净光合速率、气孔导度、脱落酸(ABA)和细胞分裂素(CTK)的含量分别如图7至10所示，可看出，黄体酮可通过提高脱落酸(ABA)含量，降低细胞分裂素(CTK)含量，促进气孔关闭，减少水分蒸发。
干旱胁迫下，黄体酮喷施后小麦的实际光化学量子产量、电子传递速率、最大光化学量子产量和非光化学荧光淬灭分别如图11至14所示，可看出，黄体酮增加了干旱胁迫下的非光化学荧光猝灭(NPQ)，以减少对光系统Ⅱ的伤害。
干旱胁迫下，黄体酮喷施后小麦的根冠比变化如图15所示，可看出，黄体酮促进了干旱胁迫下的根系生长，有利于水分和营养的吸收。
三、大田试验
大田栽培条件下，小麦产量结果如表2所示，可看出黄体酮可显著提高小麦产量。
表2大田栽培条件下，黄体酮对产量及构成因素的影响
以上结果可确证，黄体酮可以改善小麦在干旱环境下的生长发育，从而提高产量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为干旱胁迫下黄体酮喷施后小麦的表型变化图；
图2为黄体酮喷施后小麦的丙二醛含量对比图；
图3为黄体酮喷施后小麦的过氧化氢含量对比图；
图4为黄体酮喷施后小麦的超氧化物歧化酶活性对比图；
图5为黄体酮喷施后小麦的过氧化氢酶活性对比图；
图6为黄体酮喷施后小麦的过氧化物酶活性对比图；
图7为黄体酮喷施后小麦的净光合速率对比图；
图8为黄体酮喷施后小麦的气孔导度对比图；
图9为黄体酮喷施后小麦的脱落酸对比图；
图10为黄体酮喷施后小麦的细胞分裂素对比图；
图11为黄体酮喷施后小麦的实际光化学量子产量对比图；
图12为黄体酮喷施后小麦的电子传递速率对比图；
图13为黄体酮喷施后小麦的最大光化学量子产量对比图；
图14为黄体酮喷施后小麦的非光化学荧光淬灭对比图；
图15为黄体酮喷施后小麦的根冠比对比图；
图16为实施例1至5提供的不同黄体酮浓度处理的小麦的表型；
图17为实施例6和7提供的不同黄体酮施加量的小麦的表型。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
用水将黄体酮配成0μmol/L黄体酮溶液，待用。
将小麦种子播种到含营养土的塑料盆(直径8cm，高9cm)中，每盆10株，每3天浇一次1/4Hoagland营养液，两周后每盆喷施配制的黄体酮溶液15ml，每天一次，共3天，喷施后再生长5天取样分析。
实施例2
用水将黄体酮配成0.001μmol/L黄体酮溶液，待用。
将小麦种子播种到含营养土的塑料盆(直径8cm，高9cm)中，每盆10株，每3天浇一次1/4Hoagland营养液，两周后每盆喷施配制的黄体酮溶液15ml，每天一次，共3天，喷施后再生长5天取样分析。
实施例3
用水将黄体酮配成0.01μmol/L黄体酮溶液，待用。
将小麦种子播种到含营养土的塑料盆(直径8cm，高9cm)中，每盆10株，每3天浇一次1/4Hoagland营养液，两周后每盆喷施配制的黄体酮溶液15ml，每天一次，共3天，喷施后再生长5天取样分析。
实施例4
用水将黄体酮配成0.1μmol/L黄体酮溶液，待用。
将小麦种子播种到含营养土的塑料盆(直径8cm，高9cm)中，每盆10株，每3天浇一次1/4Hoagland营养液，两周后每盆喷施配制的黄体酮溶液15ml，每天一次，共3天，喷施后再生长5天取样分析。
实施例5
用水将黄体酮配成1μmol/L黄体酮溶液，待用。
将小麦种子播种到含营养土的塑料盆(直径8cm，高9cm)中，每盆10株，每3天浇一次1/4Hoagland营养液，两周后每盆喷施配制的黄体酮溶液15ml，每天一次，共3天，喷施后再生长5天取样分析。
实施例6
每次喷施量与上述实施例5不同。
用水将黄体酮配成1μmol/L黄体酮溶液，待用。
将小麦种子播种到含营养土的塑料盆(直径8cm，高9cm)中，每盆10株，每3天浇一次1/4Hoagland营养液，两周后每盆喷施配制的黄体酮溶液10ml，每天一次，共3天，喷施后再生长5天取样分析。
实施例7
每次喷施量与上述实施例5不同。
用水将黄体酮配成1μmol/L黄体酮溶液，待用。
将小麦种子播种到含营养土的塑料盆(直径8cm，高9cm)中，每盆10株，每3天浇一次1/4Hoagland营养液，两周后每盆喷施配制的黄体酮溶液20ml，每天一次，共3天，喷施后再生长5天取样分析。
实施例1至5的小麦生长表型如图16所示，图中标注了对应的实施例。
实施例6和7的小麦生长表型如图17所示，图中标注了对应的实施例。
图16和图17的结果显示，黄体酮的浓度对小麦的生长影响更显著，不同施加量下的生长情况差异不大。因此在黄体酮作为抗旱剂时，应根据作物类型以及地理环境等因素慎重选择喷施浓度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.黄体酮作为作物抗旱剂的用途。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述作物为粮食作物、蔬菜作物或水果作物。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述粮食作物为麦类、豆类、稻类或粗粮类，优选小麦、水稻或玉米。
4.黄体酮提高作物抗旱性的方法，其特征在于，在作物的生长期间施加黄体酮。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述黄体酮以溶液的形式施加，溶液的溶剂优选水。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述生长期为幼苗期或孕穗期，所述施加优选为喷施于叶面。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述黄体酮溶液的浓度为0.1-1μmol/L，优选为0.5～1μmol/L。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述施加为：
每天喷施1次，共喷施2～4天，优选3～4天。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述作物为粮食作物、蔬菜作物或水果作物，优选麦类、豆类、稻类或粗粮类，更优选小麦、水稻或玉米。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在孕穗期喷施时，所述喷施的方法为：在傍晚17：00-18：00间喷施。
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