CN110506584B - 一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，包括以下步骤：选取外表无伤痕、籽粒饱满的苦荞种子，在阳光下晾晒，然后采用消毒液消毒，再用蒸馏水冲洗；将冲洗后的种子放入泡种液中浸没，恒温泡种；将种子萌发盒通过酒精擦拭消毒，然后放入双层滤纸，再将泡种后的种子均匀平铺在滤纸上，盖上盒盖后放入遮光培养箱中，得苦荞幼苗；选取长势整齐的壮苗，栽种至疏松平整的土壤，根部覆盖土壤，然后每株幼苗施加混合肥。本发明通过消毒、泡种和遮光培养等手段进行幼苗培育，可以有效的提升铅胁迫条件下苦荞幼苗活力，以抵御重金属铅胁迫，提高苦荞种子的发芽率。

Description

一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法

技术领域

本发明属于农业生产技术领域，具体涉及一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法。

背景技术

苦荞具有很高的营养价值以及药用价值，抗逆性强，生长周期短。苦荞用途广泛，不单单是作为粮食，保健食品和药物，也是重要的工业原料。苦荞生长过程中会产生大量的芦丁，被用于防治糖尿病、高血压、肥胖症等慢性疾病的保健药或者茶类的制作上，附加价值极高。苦荞在当今市场上的需求量很大，资源稀缺，各国竞相向我国争购，仅日本一国每年就需进口数十万吨，我国当前仅仅能满足市场需求的五分之一，因此扩大种植面积以提高产量变得尤为重要。

但我国耕地土壤部分都有重金属污染，主要来源分为外源污染内源污染，外源污染主要是大气沉降，大气污染；内源污染主要是用污水灌溉和化肥的滥用。全国土壤总超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。我国南方土壤污染程度高于北方，镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向呈现逐渐升高的态势。重金属污染是已经存在并且未来会更加严重的问题，对于如何缓解重金属污染对植物带来的胁迫刻不容缓。

土壤中过高的铅含量会抑制植物的生长，当土壤内铅含量达到中度污染后，植株高度会出现明显下降。对于处于地下的根部影响则较为复杂，随着铅污染的增加，苦荞植株的根长普遍缩短，但不定根的数量却有所增加，另在较高的污染水平下地下部分节间会有明显的伸长而轻度污染时没有明显伸长。铅污染会明显抑制苦荞的叶面积，造成光合作用能力下降，光合产物减少，从而使植株总干重减少。铅胁迫下苦荞植株单茎的总粒数、结实率下降，空壳率、秕谷率上升，部分对铅高度敏感的植株在一定的污染条件下甚至会减产一半以上。

缓解植物重金属胁迫伤害的主要方法有矿质元素、植物生长调节剂、微生物等，某些矿质因素能够对特定的重金属胁迫起缓解作用，如钙、硅能够缓解重金属铝胁迫对植物的伤害，而离子钛能否缓解苦荞铅胁迫的伤害尚未可知。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，通过消毒、泡种和遮光培养等手段进行幼苗培育，可以有效的提升铅胁迫条件下苦荞幼苗活力，以抵御重金属铅胁迫，提高苦荞种子的发芽率。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，包括以下步骤：

(1)选取外表无伤痕、籽粒饱满的苦荞种子，在阳光下晾晒2～3天，每天5～6h，然后采用消毒液进行消毒，最后用蒸馏水冲洗；

(2)将步骤(1)冲洗后的种子放入泡种液中浸没，在23～28℃温度下恒温泡种8～24h；

(3)将步骤(2)泡种后的种子均匀平铺在滤纸上，置于无菌条件下，20～25℃遮光培养8～10天，每天浇水2次，得苦荞幼苗；

(4)选取步骤(3)中长势整齐的壮苗，栽种至疏松平整的土壤，根部覆盖土壤3～4cm，然后每株幼苗施加0.3～1.2kg混合肥。

进一步，步骤(1)中消毒时，采用浓度为0.1wt％的消毒液消毒2h，再用蒸馏水冲洗3～5次。

进一步，消毒液为高锰酸钾、甲醛或双氧水溶液。

进一步，步骤(2)中泡种液为离子钛、硫氢化钠、γ-氨基丁酸和钼酸铵混合而成的混合液。

进一步，离子钛浓度为0.01～0.08mmol/L，硫氢化钠浓度为3～24mmol/L，γ-氨基丁酸浓度为0.3～0.9mmol/L，钼酸铵浓度为0.5～0.8mmol/L。

进一步，离子钛浓度为0.05mmol/L，硫氢化钠浓度为12mmol/L，γ-氨基丁酸浓度为0.6mmol/L，钼酸铵浓度为0.7mmol/L。

进一步，萌发盒种子数为70～200颗/盒。

进一步，萌发盒尺寸为20cm*10cm*15cm。

进一步，进行浇水时，同时剔除萌发盒中发育不良的杂株和畸形苗。

进一步，混合肥为有机肥、尿素、氧化钾和过磷酸钙按重量比30～60:0.1～0.4:2～6:3～7混合而成的肥料。

进一步，有机肥、尿素、氧化钾和过磷酸钙的重量比为40:0.3:4:5。

综上所述，本发明具备以下优点：

1、本方法通过消毒、泡种和遮光培养等手段进行幼苗培育，可以有效的提升铅胁迫条件下苦荞幼苗活力，以抵御重金属铅胁迫，提高苦荞种子的发芽率，其中，种子发芽率、发芽势和发芽指数分别提升38.3％、54.9％和44.7％。本方法还能够促进其胚根、胚芽发育从而显著增加根系及茎的长度，其中最适浓度其幼苗根长提高了412.53％，生理指标中可溶性糖和可溶性蛋白含量无显著差异，丙二醛含量降低了3％，抗氧化酶POD和CAT活性均显著上升，其中过氧化氢酶活性提高了281.53％。本方法可以显著提升苦荞幼苗活力以抵御重金属铅胁迫。

2、本发明通过泡种液进行泡种，泡种液中含有离子钛、硫氢化钠、γ-氨基丁酸和钼酸铵。其中，钛离子能促进光合色素的合成，有利于植物吸收更多的光能；参与激活一些酶的活性，可以促进植物体内生理代谢作用和豆科作物固氮作用的旺盛进行；促进植物根系周围营养元素的转化再利用，调节多种元素间给植物吸收的形态，为作物干物质积累、抗逆能力和产量提高奠定基础；硫氢化钠能显著诱导种子中淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等水解酶的活性表达，促进贮藏物质的氧化分解，缓解种子内部重金属胁迫引起的氧化损伤，维持种子与幼苗内较低的膜脂过氧化水平，从而有利于胚芽和胚根的正常生长；γ-氨基丁酸可以提高抗氧化酶系统的活性，减少有害物质的积累，缓解铅胁迫对幼苗根系的影响，保证幼苗正常的生理代谢，且无毒性残留；钼氨酸可以激发磷酸酶活性，促进作物内糖和淀粉的合成与输送；有利于作物早熟。

3、本发明中还对幼苗施加混合肥，以提供幼苗生产过程中有机物质和氮磷钾等微量元素，促进幼苗的生长，提升铅胁迫条件下苦荞幼苗活力，以适应幼苗后续的生长。

附图说明

图1为泡种液中不同浓度离子钛泡种对发芽率影响示意图；

图2为泡种液中不同浓度离子钛泡种对发芽势影响示意图；

图3为泡种液中不同浓度离子钛泡种对发芽指数影响示意图；

图4为泡种液中不同浓度离子钛泡种对可溶性糖含量影响示意图；

图5为泡种液中不同浓度离子钛泡种对可溶性蛋白含量影响示意图；

图6为泡种液中不同浓度离子钛泡种对过氧化氢酶活性影响示意图。

具体实施方式

实施例1

一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，包括以下步骤：

(1)选取外表无伤痕、籽粒饱满的苦荞种子，在阳光下晾晒2天，每天5～6h，然后采用浓度为0.1wt％的高锰酸钾溶液消毒2h，再用蒸馏水冲洗3次；

(2)将步骤(1)冲洗后的种子放入泡种液中浸没，在25℃温度下恒温泡种10h；其中，泡种液包括离子钛、硫氢化钠、γ-氨基丁酸和钼酸铵，离子钛浓度为0.02mmol/L，硫氢化钠浓度为3mmol/L，γ-氨基丁酸浓度为0.3mmol/L，钼酸铵浓度为0.5mmol/L；

(3)将种子萌发盒通过酒精擦拭消毒，然后放入双层滤纸，再将步骤(2)泡种后的种子均匀平铺在滤纸上，萌发盒种子数为80颗/盒，盖上盒盖后放入20℃的遮光培养箱中，培养8天，每天浇水2次，得苦荞幼苗；

(4)选取步骤(3)中长势整齐的壮苗，栽种至疏松平整的土壤，根部覆盖土壤3～4cm，然后每株幼苗施加0.3kg混合肥。其中，混合肥为有机肥、尿素、氧化钾和过磷酸钙按重量比30:0.1:2:3混合而成的肥料。

实施例2

一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，包括以下步骤：

(1)选取外表无伤痕、籽粒饱满的苦荞种子，在阳光下晾晒3天，每天5～6h，然后采用浓度为0.1wt％的甲醛溶液消毒2h，再用蒸馏水冲洗4次；

(2)将步骤(1)冲洗后的种子放入泡种液中浸没，在25℃温度下恒温泡种12h；其中，泡种液包括离子钛、硫氢化钠、γ-氨基丁酸和钼酸铵，离子钛浓度为0.05mmol/L，硫氢化钠浓度为12mmol/L，γ-氨基丁酸浓度为0.6mmol/L，钼酸铵浓度为0.7mmol/L；

(3)将种子萌发盒通过酒精擦拭消毒，然后放入双层滤纸，再将步骤(2)泡种后的种子均匀平铺在滤纸上，萌发盒种子数为120颗/盒，盖上盒盖后放入20～25℃的遮光培养箱中，培养9天，每天浇水2次，得苦荞幼苗；

(4)选取步骤(3)中长势整齐的壮苗，栽种至疏松平整的土壤，根部覆盖土壤3～4cm，然后每株幼苗施加0.7kg混合肥。其中，混合肥为有机肥、尿素、氧化钾和过磷酸钙按重量比40:0.3:4:5混合而成的肥料。

实施例3

一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，包括以下步骤：

(1)选取外表无伤痕、籽粒饱满的苦荞种子，在阳光下晾晒3天，每6h，然后采用浓度为0.1wt％的双氧水溶液消毒2h，再用蒸馏水冲洗5次；

(2)将步骤(1)冲洗后的种子放入泡种液中浸没，在25℃温度下恒温泡种24h；其中，泡种液包括离子钛、硫氢化钠、γ-氨基丁酸和钼酸铵，离子钛浓度为0.08mmol/L，硫氢化钠浓度为24mmol/L，γ-氨基丁酸浓度为0.9mmol/L，钼酸铵浓度为0.8mmol/L；

(3)将种子萌发盒通过酒精擦拭消毒，然后放入双层滤纸，再将步骤(2)泡种后的种子均匀平铺在滤纸上，萌发盒种子数为200颗/盒，盖上盒盖后放入25℃的遮光培养箱中，培养10天，每天浇水2次，得苦荞幼苗；

(4)选取步骤(3)中长势整齐的壮苗，栽种至疏松平整的土壤，根部覆盖土壤3～4cm，然后每株幼苗施加1.2kg混合肥。其中，混合肥为有机肥、尿素、氧化钾和过磷酸钙按重量比60:0.4:6:7混合而成的肥料。

实验例

以干旱敏感性的“川荞一号”作为供试材料，挑选若干颗粒均匀饱满种子，使用浓度为0.1wt％的高锰酸钾溶液浸泡消毒2h，再用蒸馏水冲洗3次；将种子分为12份，每组120颗，每个处理设3次重复，分别加入表1所示烧杯中，浸种12h；将种子萌发盒通过酒精擦拭消毒，然后放入双层滤纸，空白对照的CK组萌发盒使用纯水浸润，T1到T5的实验组萌发盒使用500mg/kg的三水乙酸铅溶液浸润。

表1烧杯中离子钛浸种剂浓度

再将泡种后的种子均匀平铺在滤纸上，每盒内摆放120颗，盖上盒盖后放入25℃的遮光培养箱中，每天浇水2次；9天后，查看幼苗生长长势，收取植株，然后统计测量根茎长度和根系形态，其结果见表2；以及测定发芽率、发芽势、发芽指数、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和过氧化氢酶活性，其结果分别见图1～6。

表2泡种液中不同浓度离子钛对根系影响

从表2和图1～6可以看出，当使用泡种液经泡种后，苦荞幼苗的总根长、投影面积、总根表面积、平均根系直径、总根体积、根尖数、分支数、交叉数和链接数都有显著的改善，其中，种子发芽率、发芽势和发芽指数分别提升38.3％、54.9％和44.7％；种子的发芽率、发芽势、发芽指数、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和过氧化氢酶活性均有所提高。当泡种液中离子钛浓度为0.08mmol/L泡种效果最好，大幅提升了种子萌发后的生长能力；显著促进了根系的伸长及部分枯死植株的不定根数量的增多，其幼苗根长提高了412.53％，；提高了苦荞幼苗内可溶性蛋白含量以提升代谢水平，和提升抗氧化酶活性来抵御铅胁迫，过氧化氢酶活性提高了281.53％。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选取外表无伤痕、籽粒饱满的苦荞种子，在阳光下晾晒2~3天，每天5~6h，然后采用消毒液进行消毒，最后用蒸馏水冲洗；

（2）将步骤（1）冲洗后的种子放入泡种液中浸没，在23~28℃温度下恒温泡种8~24h；所述泡种液为离子钛、硫氢化钠、γ-氨基丁酸和钼酸铵混合而成的混合液；

（3）将步骤（2）泡种后的种子均匀平铺在滤纸上，置于无菌条件下，20~25℃遮光培养8~10天，每天浇水2次，得苦荞幼苗；

（4）选取步骤（3）中长势整齐的壮苗，栽种至疏松平整的土壤，根部覆盖土壤3~4cm，然后每株幼苗施加0.3~1.2kg混合肥。

2.如权利要求1所述的提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，其特征在于，步骤（1）中消毒时，采用浓度为0.1wt%的消毒液消毒2h，再用蒸馏水冲洗3~5次。

3.如权利要求2所述的提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，其特征在于，所述消毒液为高锰酸钾、甲醛或双氧水溶液。

4.如权利要求1所述的提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，其特征在于，所述离子钛浓度为0.01~0.08mmol/L，所述硫氢化钠浓度为3~24mmol/L，所述γ-氨基丁酸浓度为0.3~0.9mmol/L，所述钼酸铵浓度为0.5~0.8mmol/L。

5.如权利要求4所述的提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，其特征在于，所述离子钛浓度为0.05mmol/L，所述硫氢化钠浓度为12mmol/L，所述γ-氨基丁酸浓度为0.6mmol/L，所述钼酸铵浓度为0.7mmol/L。

6.如权利要求1所述的提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，其特征在于，步骤（4）中所述混合肥为有机肥、尿素、氧化钾和过磷酸钙按重量比30~60:0.1~0.4:2~6:3~7混合而成的肥料。

7.如权利要求6所述的提高苦荞幼苗抗重金属铅胁迫能力的方法，其特征在于，有机肥、尿素、氧化钾和过磷酸钙的重量比为40:0.3:4:5。

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