CN110367053B - 一种通过亚精胺提高羊草种子活力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及作物生产技术领域，具体地涉及一种通过亚精胺提高羊草种子活力的方法，采用1.0mmol/L的亚精胺水溶液为引种剂，在室温下，对羊草种子完全浸种12小时后，用双蒸水反复冲洗羊草种子至干净后风干，用于引发羊草种子。本发明所用的引种剂亚精胺价格便宜易得，使用量少，浸种后因种子在室温下回干保存，使种子处理过后便于储存，不易变质，并在亚精胺引种处理后能够大大地提高羊草的种子活力，能够打破羊草因自身活力低而无法施展其自身强大的耐盐碱能力的局限性。

Description

一种通过亚精胺提高羊草种子活力的方法
技术领域
本发明涉及作物生产技术领域，具体地涉及一种通过亚精胺提高羊草种子活力的方法。
背景技术
种子引发(seed priming)技术是基于种子萌发的生物学机制提出的，目的是促进种子萌发，并且提高萌发时间的稳定率和萌发整齐率，减小萌发时间的标准差，提高苗的抗性和素质、改善营养状况。引发主要通过渗透调节、温度调节、气体调节和激素调节等来达到目的。
羊草(Leymus chinensis)属于禾本科赖草属多年生根茎型植物。羊草在中国的种植面积大，营养价值高，年产量高，生态适应性好，可塑性强，是改良盐碱地和建造人工草地的重要草种。然而随着中国环境不断恶化，盐碱地面积不断增加，土壤盐碱化程度不断地加深，中国草原面积却在不断减少，这主要是因为羊草有性繁殖能力低，主要表现在羊草的抽穗结实率低和种子活力低，这使得羊草改良盐碱地受到了一定的限制，使羊草没办法最大程度的发挥其抗逆性。但如果发明某种技术能够改善盐碱条件下羊草种子的活力，提高羊草种子发芽率及发芽速度，这将给中国盐碱程度日益加深的草原带来曙光。
亚精胺(spermidine)是植物次生代谢过程中产生的一类多胺，是一种具有强烈生理活性的小分子脂肪族含氮碱，对植物的生长发育具有多方面的调节作用。亚精胺除了参与植物的性别分化、果实成熟与衰老等生命过程外，还因其自身独特的分子结构，在胁迫信号转导中直接参与胁迫机制抗性的构建，成为植物在逆境胁迫下的保护物质。亚精胺在非生物胁迫下能够有效地清除植物体内因胁迫而产生的自由基并能调节渗透压及阴阳离子平衡，这使得亚精胺能有效地帮助植物抵御盐碱胁迫。
目前，国内外针对盐碱胁迫下提高羊草种子活力的技术研究几乎空白，大多提高羊草种子活力的研究都停留在非胁迫的条件下。而羊草作为一种十分宝贵的抗逆品种，发明一种提高盐碱胁迫下羊草种子活力的技术对于改善草原退化现象十分重要。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种通过亚精胺提高羊草种子活力的方法，可以完全解决上述技术问题。
解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明设计了一种通过亚精胺提高羊草种子活力的方法，是采用1.0mmol/L的亚精胺水溶液为引种剂，在室温下，对羊草种子完全浸种12小时后，用双蒸水反复冲洗羊草种子至干净后风干，用于引发羊草种子，从而提高盐碱胁迫下羊草种子活力，改善草原退化现象。
进一步地说，所述的1.0mmol/L的亚精胺水溶液的配制方法为：
用200μL枪吸取液体亚精胺于万分之一天平上称量0.145g于2.0mLPV离心管中，使用移液管准确加入1mL双蒸水，作为亚精胺母液；
使用200μL枪吸取0.1mL亚精胺母液于100mL容量瓶中，用双蒸水定容至100mL刻度线摇匀即得1.0mmol/L的亚精胺水溶液。
更进一步地说，所述的液体亚精胺的CAS号为124-20-9，相对分子质量为145.25。
通过苗盘试验设计、盆栽发芽试验设计和经过1.0mmol/L的亚精胺水溶液处理过的羊草种子置于湿润的盐碱土上各生理指标参数验证1.0mmol/L的亚精胺水溶液提高盐碱胁迫下羊草种子活力，验证结果为：
1.0mmol/L的亚精胺水溶液处理过的羊草种子在盐碱土上吸胀后，发芽率达到55％，发芽势达到15％，发芽指数达到10，活力指数达到18；这验证了亚精胺通过提高细胞中活性氧清除酶使得种子细胞中的活性氧被快速有效地清除掉，从而使得活性氧对细胞脂膜的伤降低，充分保护了细胞膜，从而使得种子的耐盐碱能力增强；
1.0mmol/L的亚精胺水溶液处理过的羊草种子的丙二醛含量和电导率明显降低，这验证了亚精胺处理有效地保护了细胞膜的完整性，使得羊草的耐盐碱能力增强，从而使得羊草种子能够在盐碱土上快速发芽并且能够提高羊草幼苗的耐盐碱性。
所述的验证方法为将待验证的羊草种子平铺在湿润的盐碱土上，放于暗培养箱30℃下进行发芽培养，培养36h待种子完全吸胀出现萌发现象时，将待验证羊草种子放于液氮中，然后转移到-80℃冰箱中，待测生理指标，生理指标的测定方法选自植物生理书，所述的生理指标包括种子吸水情况的影响、对细胞脂膜的影响、对活性氧清除系统的影响和对活性氧的影响。
本发明的有益效果是：
本发明利用亚精胺为引种剂，能够改善盐碱胁迫下羊草种子的发芽势，发芽率，发芽指数，及种子活力，通过浸泡羊草种子的方法达到提高盐碱胁迫下羊草种子活力的目的。本发明所用的引种剂亚精胺价格便宜易得，使用量少，浸种后因种子在室温下回干保存，使种子处理过后便于储存，不易变质，并在亚精胺引种处理后能够大大地提高羊草的种子活力，能够打破羊草因自身活力低而无法施展其自身强大的耐盐碱能力的局限性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的苗盘试验设计示意图；
图2为本发明的盆栽发芽试验设计示意图；
图3为实施例1、2和对照例1的苗盘种子发芽试验结果图；
图4为实施例1、2和对照例1的苗盘种子发芽试验情况照片；
图5为实施例1、2和对照例1的羊草种子，在盐碱土的发芽率示意图；
图6为实施例1、2和对照例1的幼苗的长势照片；
图7为实施例1、2和对照例1的种子吸胀过程质量随时间的变化；
图8为实施例1和对照例1的种子的丙二醛含量对比图；
图9为实施例1和对照例1的种子的电导率对比图；
图10为实施例1和对照例1的种子的抗坏血酸过氧化物酶对比图；
图11为实施例1和对照例1的种子的谷胱甘肽还原酶对比图；
图12为实施例1和对照例1的种子的过氧化氢含量对比图；
图13为实施例1和对照例1的种子的超氧阴离子自由基含量对比图。
具体实施方式
供试羊草种子由东北地理所提供，供试盐碱土采自吉林省松嫩平原，供试盐碱土的基本情况如表1所示：
表1供试土壤基本理化性质
Figure BDA0002164445220000041
试验方法：
用200μL枪吸取液体亚精胺于万分之一天平上称量0.145g于2.0mLPV离心管中，使用移液管准确加入1mL双蒸水，作为亚精胺母液；
1)使用200μL枪吸取0.1mL亚精胺母液于100mL容量瓶中，用双蒸水定容至100mL刻度线摇匀即得1.0mmol/L的亚精胺水溶液。
2)使用200μL枪吸取0.05mL亚精胺母液于100mL容量瓶中，用双蒸水定容至100mL刻度线摇匀即得0.5mmol/L的亚精胺水溶液。
实施例1：
种子引发试验：使用事先配置好的1.0mmol/L亚精胺水溶液浸泡羊草种子，在室温下浸泡12h，12h后将浸泡液倒掉，使用双蒸水反复冲洗羊草种子，直至羊草种子表面的亚精胺残留液全部被冲洗掉，将浸种后的羊草种子放于室温下自然风干，风干至浸泡前状态，装于透气的牛皮纸袋中，记作1.0spd，用于种子萌发试验与生理验证试验。
实施例2：
种子引发试验：使用事先配置好的0.5mmol/L亚精胺水溶液浸泡羊草种子，在室温下浸泡12h，12h后将浸泡液倒掉，使用双蒸水反复冲洗羊草种子，直至羊草种子表面的亚精胺残留液全部被冲洗掉，将浸种后的羊草种子放于室温下自然风干，风干至浸泡前状态，装于透气的牛皮纸袋中，记作0.5spd，用于种子萌发试验与生理验证试验。
对照例1：
种子引发试验：用未经过种子引发试验的羊草种子装于透气的牛皮纸袋中，记作CK，用于种子萌发试验与生理验证试验。
试验设计：
1、苗盘试验设计
实施例1、实施例2和对照例1，分别为1.0spd、0.5spd、CK；试验使用白色透明12cm×12cm×1.5cm苗盘，每个苗盘盛装过20目筛的自然风干盐碱土80g并浇水30g，其上铺两层发苗纸，1.0spd处理：选取100粒饱满无瑕疵的经过1.0mmol/L亚精胺水溶液种子引发试验的羊草种子，每行10粒共10行整齐摆放在发苗纸上，三次重复；0.5spd处理：选取100粒饱满无瑕疵的经过0.5mmol/L亚精胺水溶液种子引发试验的羊草种子，每行10粒共10行整齐摆放在发苗纸上，三次重复；CK处理选取100粒饱满无瑕疵的羊草种子，每行10粒共10行整齐摆放在发苗纸上，三次重复。如图1所示。前七天将每个处理放于生化培养箱中30℃下进行暗培养，7天后将其转移到光照培养箱中(光照/黑暗：16h/8h；温度：28℃/20℃)，每日适当补充蒸发掉的水分统计发芽数，第3天统计发芽势，第19天统计发芽率，并计算种子活力。发芽周期为19天。
2、盆栽发芽试验设计
实施例1、实施例2和对照例1，分别为1.0spd、0.5spd、CK，试验使用棕色8cm×8cm×8cm塑料小盆，每个塑料小盛装过20目筛的自然风干盐碱土250g并浇水92g，1.0spd处理：选取49粒饱满无瑕疵的经过1.0mmol/L亚精胺水溶液种子引发试验的羊草种子，每行7粒共7行整齐摆放在发苗纸上，九次重复；0.5spd处理：选取49粒饱满无瑕疵的经过0.5mmol/L亚精胺水溶液种子引发试验的羊草种子，每行7粒共7行整齐摆放在塑料小盆里，九次重复；CK处理选取49粒饱满无瑕疵的羊草种子，每行7粒共7行整齐摆放在塑料小盆里，九次重复。如图2所示。将所有处理都放于光照培养箱中，每两至三天每处理补水20ml左右，一个月后统计发芽率。
试验结果分析：
1、苗盘种子发芽试验结果：
用1.0mmol/L亚精胺水溶液处理的羊草种子，显著提高其在盐碱土上的发芽速度及其种子的活力，并且差异极显著。(p≤0.01)如图3所示，发芽照片如图4所示。
2、盆栽发芽试验结果：
由图5和图6显示，用1.0mmol/L亚精胺水溶液处理的羊草种子，在盐碱土的发芽率显著高于实施例2和对照例1，且幼苗的长势明显好于实施例2和对照例1。
3、经过1.0mmol/L的亚精胺水溶液处理过的羊草种子置于湿润的盐碱土上各生理指标参数与1.0mmol/L的亚精胺水溶液处理过的羊草种子和未经过处理的羊草种子作对比，具体操作如下：
将实施例1、实施例2和对照例1，分别为1.0spd、0.5spd、CK的羊草种子平铺在湿润的盐碱土上，放于暗培养箱30℃下进行发芽培养，培养36h待种子完全吸胀出现萌发现象时，将待验证羊草种子放于液氮中，然后转移到-80℃冰箱中，待测生理指标，生理指标的测定方法选自植物生理书，所述的生理指标包括种子吸水情况的影响、对细胞脂膜的影响、对活性氧清除系统的影响和对活性氧的影响。
a)种子吸水情况的影响
种子吸胀过程质量随时间的变化图如7所示，1.0spd和0.5spd的种子质量在0.5h的时候明显高于CK种子，随着吸胀时间增长，持续保持这种质量差值，因此，经过处理后的羊草种子吸水情况明显高于不处理的羊草种子，然而，1.0spd和0.5spd的种子质量无太大差距。
b)对细胞脂膜的影响
丙二醛含量和电导率如图8和图9所示，由图8和图9明显看出，1.0spd的种子的丙二醛含量和电导率明显低于CK种子。
c)对活性氧清除系统的影响
抗坏血酸过氧化物酶含量对比和谷胱甘肽还原酶含量对比如图10和图11所示，由图10和图11可明显看出，1.0spd的种子的数据均明显高于CK种子。
d)对活性氧的影响
过氧化氢含量对比如图12所示，超氧阴离子自由基含量对比如图13所示，很明显，1.0spd的种子的数据显著低于CK种子。
综上所述，亚精胺处理的羊草种子在盐碱土上吸胀后，生理指标出现了显著差异。亚精胺提高细胞中活性氧清除酶使得种子细胞中的活性氧被快速有效地清除掉，从而使得活性氧对细胞脂膜的伤降低，充分保护了细胞膜，从而使得种子的耐盐碱能力增强。亚精胺处理有效保护了细胞膜的完整性，使得羊草的耐盐碱能力增强，从而使得羊草种子能够在盐碱土上快速发芽并且能够一定程度的提高羊草幼苗的耐盐碱性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种通过亚精胺提高羊草种子活力的方法，其特征在于，采用1.0mmol/L的亚精胺水溶液为引种剂，在室温下，对羊草种子完全浸种12小时后，用双蒸水反复冲洗羊草种子至干净后风干，用于引发羊草种子，从而提高盐碱胁迫下羊草种子活力，改善草原退化现象；
通过苗盘试验设计、盆栽发芽试验设计和经过1.0mmol/L的亚精胺水溶液处理过的羊草种子置于湿润的盐碱土上各生理指标参数验证1.0mmol/L的亚精胺水溶液提高盐碱胁迫下羊草种子活力，验证结果为：
1.0mmol/L的亚精胺水溶液处理过的羊草种子在盐碱土上吸胀后，发芽率达到55％，发芽势达到15％，发芽指数达到10GI，活力指数达到18VI；这验证了亚精胺通过提高细胞中活性氧清除酶使得种子细胞中的活性氧被快速有效地清除掉，从而使得活性氧对细胞脂膜的伤降低，充分保护了细胞膜，从而使得种子的耐盐碱能力增强；
1.0mmol/L的亚精胺水溶液
处理过的羊草种子的丙二醛含量和电导率明显降低，这验证了亚精胺处理有效地保护了细胞膜的完整性，使得羊草的耐盐碱能力增强，从而使得羊草种子能够在盐碱土上快速发芽并且能够提高羊草幼苗的耐盐碱性；
所述的验证方法为将待验证的羊草种子平铺在湿润的盐碱土上，放于暗培养箱30℃下进行发芽培养，培养36h待种子完全吸胀出现萌发现象时，将待验证羊草种子放于液氮中，然后转移到-80℃冰箱中，待测生理指标，生理指标的测定方法选自植物生理书，所述的生理指标包括种子吸水情况的影响、对细胞脂膜的影响、对活性氧清除系统的影响和对活性氧的影响；
所述的1.0mmol/L的亚精胺水溶液的配制方法为：
用200μL枪吸取液体亚精胺于万分之一天平上称量0.145g于2.0mLPV离心管中，使用移液管准确加入1mL双蒸水，作为亚精胺母液；
使用200μL枪吸取0.1mL亚精胺母液于100mL容量瓶中，用双蒸水定容至100mL刻度线摇匀即得1.0mmol/L的亚精胺水溶液；
所述的液体亚精胺的CAS号为124-20-9，相对分子质量为145.25。
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