CN110663691A - 一种抗高温水稻植株生长调节剂及其使用方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗高温水稻植株生长调节剂及其使用方法和应用，属于促进植物生长领域，所述调节剂的有效成分包括脱落酸和蔗糖，在使用时，所述脱落酸的浓度为1～100μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.1～2.5％。本发明基于天然植物激素脱落酸和天然糖类物质蔗糖相互作用对水稻开花后籽粒生长的影响，筛选其最佳施用浓度，使水稻受到的高温伤害显著降低，水稻产量且显著增加，稻米品质得以显著改善。

Description

一种抗高温水稻植株生长调节剂及其使用方法和应用
技术领域
本发明主要涉及促进植物生长领域，特别是涉及一种抗高温水稻植株生长调节剂及其使用方法和应用。
背景技术
近年来，由于人类生产活动导致温室气体的增加，致使全球气候变暖，从而引发极端高温天气的频繁发生。以浙江省为例，每年7月份梅雨期过后，此后较长一段时间受到副热带高压控制，天气晴热，此间若无台风，极易发生连续高温伏旱。据统计，长江中下游稻区基本每年7月初到8月中旬都有平均5至7天最高温度大于38℃的极端高温天气，更有严重者甚至持续15至20天。一般而言，长江中下游双季稻区6月底到7月初为早稻开花期，而7月上旬至下旬为早稻籽粒灌浆期。此期高温胁迫不仅严重抑制早稻开花期的正常授粉结实，还会严重影响到早稻的籽粒淀粉等碳水化合物积累，抑制胚乳细胞增殖和灌浆充实过程，最终不利于产量及米质的形成。
为了缓解高温对水稻生产的危害，育种家们培育和筛选开花期耐热品种，栽培措施上通过调整播期和生育进程以避开高温，或灌深水、合理施肥来减轻高温伤害。而喷施不同植物生长调节剂可有针对性地促控作物生长发育，来解决高温伤害，保持作物稳产或产量不严重降低，甚至提高产量和改善品质，是需要解决的重要技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗高温水稻植株生长调节剂及其使用方法和应用，可以预防和缓解高温热害，增加水稻产量和改善稻米品质的多重功效，缓解高温对水稻的危害。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种抗高温水稻植株生长调节剂，所述调节剂的有效成分包括脱落酸和蔗糖，在使用时，所述脱落酸的浓度为1～100μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.1～2.5％。优选地，在使用时，所述脱落酸的浓度为1～20μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.25～2.5％。进一步优选地，所述脱落酸的浓度为1～20μmol/L，更优选为10～20μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.5～1％。进一步优选地，所述脱落酸的浓度为15μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.75％。具体使用为：在水稻植株开花期及开花后的时间内，在使用时，用抗高温水稻植株生长调节剂对水稻进行施洒，喷洒浓度为：15μmol/L脱落酸和0.75％蔗糖。所述蔗糖一般为植物天然蔗糖。
进一步地，在使用时，所述调节剂还包括占调节剂总质量0.4～0.6％的表面活性剂，表面活性剂可采用吐温-20，例如在药液中加入0.5％的吐温-20，可以防止药液不粘叶片。
本发明基于天然植物激素脱落酸和天然糖类物质蔗糖相互作用对水稻开花后籽粒生长的影响，筛选其最佳施用浓度，使水稻受到的高温伤害显著降低，水稻产量且显著增加，稻米品质得以显著改善。本发明的生长调节剂在开花期或灌浆初期喷施后，籽粒丙二醛含量显著降低，细胞膜质受高温过氧化伤害降低；结实率和千粒重显著增加，因而产量显著增加；精米率和整精米率显著增加，稻米加工品质显著提高；蛋白质含量显著增加，直链淀粉含量显著降低，稻米营养品质和食味品质显著改善。
另一方面，提供一种所述的抗高温水稻植株生长调节剂的使用方法，包括如下步骤：
1)制备含脱落酸和蔗糖的复配试剂，其中，所述脱落酸的浓度为1～100μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.1～2.5％；
2)于水稻开花期和灌浆初期以喷洒的方式，尤其在水稻植株遭受35℃及其以上的高温胁迫时，将复配试剂在叶面和稻穗上均匀喷雾，每亩喷液量25～35L，可有效降低高温热害对水稻的影响。
本发明的生长调节剂及其使用方法可广泛应用于农业生产，预防和缓解高温热害，促进其优质、高产。该植物生长调节剂具有预防高温热害、增加水稻产量和改善稻米品质的多重功效。喷施后，籽粒丙二醛含量显著降低，细胞膜质受高温过氧化伤害降低；结实率和千粒重显著增加，因而产量显著增加；精米率和整精米率显著增加，稻米加工品质显著提高；蛋白质含量显著增加，直链淀粉含量显著降低，稻米营养品质和食味品质显著改善。
进一步地，所述步骤1)的复配试剂中所述脱落酸的浓度为10～20μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.5～1％。
进一步地，所述步骤1)的复配试剂中，所述脱落酸的浓度为15μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.75％。
再一方面，提供一种所述的抗高温水稻植株生长调节剂的应用，用于在水稻植株开花期及开花后的时间内喷洒水稻植株生长调节剂，将生长调节剂在叶面和稻穗上均匀喷雾。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本发明基于天然植物激素脱落酸和天然糖类物质蔗糖相互作用对水稻开花后籽粒生长的影响，筛选其最佳施用浓度，使水稻受到的高温伤害显著降低，水稻产量且显著增加，稻米品质得以显著改善。本发明的生长调节剂在开花期或灌浆初期喷施后，籽粒丙二醛含量显著降低，细胞膜质受高温过氧化伤害降低；结实率和千粒重显著增加，因而产量显著增加；精米率和整精米率显著增加，稻米加工品质显著提高；蛋白质含量显著增加，直链淀粉含量显著降低，稻米营养品质和食味品质显著改善。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明进一步的详细说明。
图1是本发明的抗高温水稻植株生长调节剂处理试验期间田间气温状况图；
图2是本发明的的抗高温水稻植株生长调节剂在开花期和灌浆初期(开花后10d)喷施复配实际对水稻籽粒丙二醛含量的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于下述实施例，任何在本发明的启示下得出的与本发明相同或相近似的产品，均在保护范围之内(注：实施例中各原料的配比均为重量份数)。
本发明以清水、脱落酸、蔗糖(植物天然蔗糖)、脱落酸+蔗糖在水稻开花期及灌浆初期(开花后10d)分别进行两次喷施试验(喷施时，药液和清水中均加入了0.5％的表面活性剂，)，具体如下：
2018年，浙江省富阳市中国水稻研究所试验场。供试早籼稻品种浙辐802于6月底至7月初开花，于开花期6月30号和灌浆初期7月10日喷施各脱落酸、蔗糖及其复配剂组合后，第5天取样分析其对水稻籽粒生理指标丙二醛含量的影响，以及收获期测定各药剂处理下产量及构成、稻米品质变化。
由图1统计分析试验期间田间气温的变化可知，整个7月份的最高温基本保持在35℃以上，且中旬温度高达38℃，即在开花期和灌浆初期后的很长一段时间内，水稻持续遭受到高温的影响。
在单独喷施蔗糖或脱落酸时，研究不同浓度蔗糖或脱落酸对水稻产量的影响，如表1、表2所示。
表1结果表明，0.5％和2.5％蔗糖可一定程度上提高水稻产量，增幅分别8.10％和8.45％。
表2结果表明，脱落酸喷施浓度为1μmol·L-1和10μmol·L-1均能提高水稻产量，增幅分别为8.00％和9.16％。相应地，喷施脱落酸抑制剂会严重抑制水稻产量的形成。
表1不同浓度蔗糖对早籼稻产量的影响
Figure BDA0002254233060000051
*同一列内不同字母表示在5％水平上差异显著，下表同。
表2不同浓度脱落酸以及其合成抑制剂Fluridone对早籼稻产量的影响
Figure BDA0002254233060000052
为了进一步研究蔗糖和脱落酸的复配效果，从表1、表2可知脱落酸和蔗糖的最适浓度为：10～20μmol/L脱落酸和0.5％蔗糖，配制复配试剂(0.5％蔗糖+10μmol·L-1脱落酸)施用，水稻籽粒丙二醛含量显著降低，表明细胞膜脂受高温过氧化伤害程度显著降低，如图2所示。在对照喷清水条件下，结实率仅为54.14％，也反映了高温热害对水稻结实的影响；喷施蔗糖合脱落酸复配后，水稻产量显著提高，增幅达15.68％；增产的原因主要在于结实率及千粒重的显著提高，如表3所示。
表3脱落酸与蔗糖互作对早籼稻产量的影响
处理 穗数 每穗粒数 结实率(％) 千粒重(g) 产量(kg/666.7m<sup>2</sup>)
清水对照 9.07±1.12a 165.62±15.18a 54.14±3.09b 20.89±0.57b 414.03±27.33b
蔗糖 9.40±0.94a 164.51±26.97a 60.41±6.67ab 21.38±0.20b 456.87±29.97ab
脱落酸 9.33±1.03a 159.20±8.71a 58.68±4.52b 21.13±0.34b 446.52±27.05ab
脱落酸+蔗糖 9.45±0.93a 162.26±12.94a 65.47±6.62a 21.91±0.53a 478.95±29.98a
此外，由表4可知，脱落酸和蔗糖的复配还能改善水稻稻米品质，表现为精米率、整精米率显著增加，蛋白质含量显著提高，直链淀粉含量显著降低。表明脱落酸和蔗糖的复配可显著增加稻米加工品质，提高营养品质和改善食味性。
表4脱落酸与蔗糖互作对早籼稻米质的影响
处理 精米率(％) 整精米率(％) 蛋白质(％) 直链淀粉(％)
清水对照 64.87±2.44b 54.83±1.64c 11.17±0.25b 25.27±1.63a
蔗糖 67.67±1.72ab 62.40±1.41ab 11.47±0.15ab 23.13±0.55ab
脱落酸 66.97±2.70ab 59.77±2.84b 11.20±0.36b 23.70±1.10ab
脱落酸+蔗糖 75.23±2.06a 66.17±2.19a 11.83±0.15a 21.57±1.03b
在此基础，以脱落酸和蔗糖复配为基础，对复配的浓度进行优化，可充分发挥其互作效果。由表5可知，在单独喷施15μM脱落酸时增产仅为6％，在单独喷施0.75％蔗糖时增产仅为11％，而15μM脱落酸+0.75％蔗糖复配的效果最好，增产可达22.06％，说明脱落酸和蔗糖复合喷施，具有增效效果，高于10μM脱落酸+0.5％蔗糖处理的16.1％，。此外，在米质方面，15μM脱落酸+0.75％蔗糖处理比10μM脱落酸+0.5％蔗糖均有较高的改善效果。以整精米率为例，10μM脱落酸+0.5％蔗糖处理为65.4％，而15μM脱落酸+0.75％蔗糖处理为68.2％。在精米率上，10μM脱落酸+0.5％蔗糖处理为73.34％，而15μM脱落酸+0.75％蔗糖处理为78.48％。由以上分析可知，高温条件下15μM脱落酸+0.75％蔗糖复配可显著提高水稻产量并明显改善其米质。
表5不同浓度脱落酸与蔗糖复配对水稻产量及米质的影响
Figure BDA0002254233060000071
综上，复配试剂的喷施浓度为脱落酸的浓度为15μmol/L，蔗糖浓度为0.75％，用上述浓度范围的复配试剂混合溶液，于水稻开花期和灌浆初期(开花后10天)以喷洒的方式进行使用，每亩喷施药液量为30升，叶面和稻穗均匀喷雾，复配效果最好，可以显著降低高温热害，并能提高水稻产量和米质，可广泛应用于农业生产。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗高温水稻植株生长调节剂，其特征在于，所述调节剂的有效成分包括脱落酸和蔗糖，在使用时，所述脱落酸的浓度为1～100μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.1～2.5％。
2.根据权利要求1所述的抗高温水稻植株生长调节剂，其特征在于，在使用时，所述脱落酸的浓度为1～20μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.25～2.5％。
3.根据权利要求1或2所述的抗高温水稻植株生长调节剂，其特征在于，在使用时，所述脱落酸的浓度为10～20μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.5～1％。
4.根据权利要求1至3任一所述的抗高温水稻植株生长调节剂，其特征在于，在使用时，所述调节剂还包括占调节剂总质量0.4～0.6％的表面活性剂。
5.根据权利要求1至4任一所述的抗高温水稻植株生长调节剂，其特征在于，在水稻植株开花期及开花后的时间内，在使用时，用抗高温水稻植株生长调节剂对水稻进行施洒，喷洒浓度为：15μmol/L脱落酸和0.75％蔗糖。
6.一种权利要求1至5任一所述的抗高温水稻植株生长调节剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备含脱落酸和蔗糖的复配试剂，其中，所述脱落酸的浓度为1～100μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.1～2.5％；
2)于水稻开花期和灌浆初期以喷洒的方式，将复配试剂在叶面和稻穗上均匀喷雾，每亩喷液量25～35L。
7.根据权利要求6所述的抗高温水稻植株生长调节剂的使用方法，其特征在于，所述步骤2)中，在水稻植株遭受35℃及其以上的高温胁迫时喷洒所述复配试剂。
8.根据权利要求6或7所述的抗高温水稻植株生长调节剂的使用方法，其特征在于，所述步骤1)的复配试剂中所述脱落酸的浓度为10～20μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.5～1％。
9.根据权利要求6至8任一所述的抗高温水稻植株生长调节剂的使用方法，其特征在于，所述步骤1)的复配试剂中，所述脱落酸的浓度为15μmol/L，所述蔗糖占所述调节剂总质量的0.75％。
10.一种权利要求1至5任一所述的抗高温水稻植株生长调节剂的应用，其特征在于，用于在水稻植株开花期及开花后的时间内喷洒水稻植株生长调节剂，将生长调节剂在叶面和稻穗上均匀喷雾。
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