CN110915529A - 一种提高一年生油用牡丹抗旱性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高一年生油用牡丹抗旱性的方法,采用12‑氧‑植物二烯酸诱导油用牡丹产生抗旱性;包括以下步骤:1)10月份选择长势一致、无病虫害的一年生油用牡丹实生苗,进行栽培;2)室温大棚内培养至次年5月,期间进行正常水分管理;3)对油用牡丹进行整珠喷施浓度为50‑100μg/mL的12‑氧‑植物二烯酸,达到叶片上下表面滴水为止,每3 d喷施一次,共喷施2次,即得到具有抗旱性的油用牡丹。本发明在一年生油用牡丹实生苗生长过程中,采用外源Cis‑OPDA诱导处理,提高其在干旱胁迫下的光合速率、叶片中叶绿素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)和过氧化物酶活性,降低膜脂过氧化程度,缓解干旱胁迫对其造成的伤害破坏,提高抗旱性。
Description
技术领域
本发明涉及牡丹种植技术领域,更具体的说是涉及一种提高一年生油用牡丹抗旱性的方法。
背景技术
油用牡丹是我国特有的新兴木本油料作物,其籽油富含亚麻酸、亚油酸等不饱和脂肪酸,同时含有牡丹药用有效成分,具有降血糖、降血脂、降胆固醇等功效,具有重要的油用和药用价值。油用牡丹在其适生地区,经常遭遇由水资源不足引起的干旱胁迫。应对全球气候干旱变化及水资源短缺的生态条件,在耕地面积有限的基本国情下,开发不与粮棉争地的新型油料作物油用牡丹,实现抗旱栽培技术提升,对实现农业可持续发展具有重要意义。
现有技术中公开了多种方法提高油用牡丹的抗旱性,如CN108849476A公开了提高油用牡丹抗旱性的育种方法,其将传统杂交方式与化学试剂处理方法相结合,减少假阳性抗旱种子的产生,减少后续杂交步骤的总样本量,减少工作量,提高了育种效率;专利CN106866241A公开了一种提高油用牡丹抗旱性的育种方法,其通过老化处理与抗旱剂相结合,有效地提高了种子的发芽率、提高种子抗旱性以及提高油用牡丹的亩产量。上述现有技术虽然达到了提高油用牡丹抗旱的目的,但是,都存在成本高、工艺复杂、用时较长的缺点。
12-氧-植物二烯酸(cis(+)-12-oxophytodienoic acid,简称Cis-OPDA)是茉莉酸合成通路中的重要中间产物,在介导植物对病原侵染、昆虫噬咬等生物胁迫,以及低温、干旱、臭氧、紫外线等多种非生物胁迫的抗性反应方面发挥重要功能(吴德伟,2018)。
Cis-OPDA可诱导植物多酚氧化酶(PPO)、蛋白酶抑制剂(PI)、脂氧合酶(LOX)、过氧化物酶(POD)及苯丙氨酸解氨酶(PAL)等多种抗生性酶的合成,提高酶的活性(KoramutlaMK,2014)。
因此,将Cis-OPDA应用于提高油用牡丹抗旱性,对扩大油用牡丹适生面积,提高逆境条件下油用牡丹的产量具有重要意义。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是针对上述油用牡丹在其生长过程中易受干旱胁迫危害,影响其正常生长导致产量降低的问题,提供了一种提高一年生油用牡丹抗旱性的方法。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种提高一年生油用牡丹抗旱性的方法,其特征在于,采用12-氧-植物二烯酸诱导油用牡丹产生抗旱性;包括以下步骤:
1)10月份选择长势一致、无病虫害的一年生油用牡丹实生苗,进行栽培;
2)室温大棚内培养至次年5月,期间进行正常水分管理;
3)对油用牡丹进行整珠喷施12-氧-植物二烯酸,达到叶片上下表面滴水为止,每3d喷施一次,共喷施2次,即得到具有抗旱性的油用牡丹。
有选的,所述步骤3)中喷施的12-氧-植物二烯酸的浓度为50-100μg/mL。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明有益效果如下:
1、本发明提供了一种提高干旱胁迫下一年生油用牡丹实生苗的光合及生理特性的方法,有效的解决了干旱胁迫下油用牡丹生长不良的问题。
2、本发明操作简单,即在一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗生长过程中,喷施适宜浓度的Cis-OPDA,可以提高叶片中的叶绿素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素),提高净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr),缓解干旱对光系统的破坏,促进植株光合作用的进行;同时提高‘凤丹’牡丹叶片过氧化物酶含量(POD),降低叶片丙二醛(MDA)含量,降低膜脂过氧化程度,从而减弱干旱胁迫对油用牡丹实生苗的伤害,提高油用牡丹对干旱胁迫的防御能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明中不同浓度Cis-OPDA对干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗净光合速率的影响;
图2为本发明中不同浓度Cis-OPDA对干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗蒸腾速率的影响;
图3为本发明中不同浓度Cis-OPDA对干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗气孔导度的影响;
图4为本发明中不同浓度Cis-OPDA对干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗胞间CO2浓度的影响;
图5为本发明中不同浓度Cis-OPDA对干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗叶绿素含量的影响;
图6为本发明中不同浓度Cis-OPDA对干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗MDA含量的影响;
图7为本发明中不同浓度Cis-OPDA对干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗过氧化物酶活性的影响。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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。
油用牡丹是指籽实产量高、含油量高、有效成分高的牡丹品种类型。牡丹属芍药科芍药属牡丹组植物,全世界野生牡丹共有9个种,且全部分布在中国。目前,在河南、陕西、湖北、甘肃,四川,云南、西藏等地仍能见到野生牡丹自然生长的状态;据不完全统计,当今全世界共有栽培牡丹品种约2000种,其中100多种有一定的结实能力,但用于油用牡丹栽培的主要是凤丹牡丹和紫斑牡丹两大类型。本发明实施例主要以凤丹牡丹为例,紫斑牡丹品种能达到同样的技术效果。
实施例1
步骤一:2017年10月,选择长势一致、无病虫害的一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗20株,栽植于直径10cm底部有孔的塑料花盆中,每盆1株,盆栽基质为河南科技大学试验农场花园土(基质的选择并不影响试验,保证牡丹正常生长即可)。
步骤二:温室大棚内培养至次年5月,期间进行正常水分管理。
步骤三:一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗,整株喷施50μg/mLCis-OPDA,以叶片上下表面滴水为宜,每3d喷施一次,共喷施2次,每个处理设置5个重复。
步骤四:Cis-OPDA喷施诱导处理结束3d后,开始进行干旱胁迫处理。期间每天观测干旱胁迫下油用牡丹‘凤丹’植株的表型变化,记录数据。
步骤五:干旱胁迫处理结束后,收集油用牡丹‘凤丹’的叶片,液氮速冻后-80℃保存,用于分析其生理生化特性的变化,筛选能够提高油用牡丹‘凤丹’抗旱性的Cis-OPDA浓度。
实施例2
步骤一:2017年10月,选择长势一致、无病虫害的一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗20株,栽植于直径10cm底部有孔的塑料花盆中,每盆1株,盆栽基质为河南科技大学试验农场花园土。
步骤二:温室大棚内培养至次年5月,期间进行正常水分管理。
步骤三:一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗,整株喷施100μg/mL Cis-OPDA,以叶片上下表面滴水为宜,每3d喷施一次,共喷施2次,每个处理设置5个重复。
步骤四:Cis-OPDA喷施诱导处理结束3d后,开始进行干旱胁迫处理。期间每天观测干旱胁迫下油用牡丹‘凤丹’植株的表型变化,记录数据。
步骤五:干旱胁迫处理结束后,收集油用牡丹‘凤丹’的叶片,液氮速冻后-80℃保存,用于分析其生理生化特性的变化,筛选能够提高油用牡丹‘凤丹’抗旱性的Cis-OPDA浓度。
实施例3
步骤一:2017年10月,选择长势一致、无病虫害的一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗20株,栽植于直径10cm底部有孔的塑料花盆中,每盆1株,盆栽基质为河南科技大学试验农场花园土。
步骤二:温室大棚内培养至次年5月,期间进行正常水分管理。
步骤三:一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗,整株喷施200μg/mLCis-OPDA,以叶片上下表面滴水为宜,每3d喷施一次,共喷施2次,每个处理设置5个重复。
步骤四:Cis-OPDA喷施诱导处理结束3d后,开始进行干旱胁迫处理。期间每天观测干旱胁迫下油用牡丹‘凤丹’植株的表型变化,记录数据。
步骤五:干旱胁迫处理结束后,收集油用牡丹‘凤丹’的叶片,液氮速冻后-80℃保存,用于分析其生理生化特性的变化,筛选能够提高油用牡丹‘凤丹’抗旱性的Cis-OPDA浓度。
相关试验:
试验设置绝对对照、相对对照和处理组。绝对对照(Cis-OPDA浓度为0)为自然状态下不喷施任何浓Cis-OPDA的一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗,相对对照为自然状态下喷施不同浓度Cis-OPDA的‘凤丹’植株,试验组为干旱胁迫处理下喷施不同浓度Cis-OPDA的‘凤丹’植株。其中,相对对照和试验组采用的植株为实施例1-3栽培的牡丹‘凤丹’。
试验采用LI-6400便携式光合仪(LI-COR,Lincoln,Nebraska,USA)测定不同处理下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗的光合特性,测定指标主要包括净光合速率(Netphotosynthetic rate,Pn)、气孔导度(Stomatal conductance,Gs)、胞间CO2浓度(Intercellular CO2concentration,Ci)、蒸腾速率(Transpiration rate,Tr);采用乙醇提取法测定叶片中叶绿素a(Chlorophyll a)含量变化。干旱处理结束后收集叶片,液氮速冻后-80℃保存,用于分析丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性变化。MDA含量测定采用硫代巴比妥酸法,POD活性检测采用愈创木酚法。所有测试指标均重复5次。使用Excel 2013和SPSS21.0软件进行分析,采用Origin8.0软件绘图。
如图1所示,一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗在干旱胁迫下净光合速率呈下降趋势,喷施不同浓度的Cis-OPDA均可提高‘凤丹’牡丹的光合速率,减轻干旱胁迫对其生长的抑制。随着外源Cis-OPDA浓度的升高,‘凤丹’牡丹净光合速率有所下降,但差异不明显,且仍高于对照的净光合速率。试验表明,50μg/ml Cis-OPDA诱导处理,对干旱胁迫造成的光合速率下降的缓解效应最好。
如图2所示,一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗在正常供水处理下,其蒸腾速率随Cis-OPDA浓度的增加呈上升趋势,Cis-OPDA浓度为100μg/ml时其蒸腾速率最大,与50μg/ml相比差异不明显。干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗的蒸腾速率与正常供水相比有所下降,但变化不大。外施Cis-OPDA后蒸腾速率呈现上升-下降-上升的趋势,Cis-OPDA浓度为100μg/ml时蒸腾速率达到最大值,但各Cis-OPDA浓度诱导下蒸腾速率的差异不显著。
如图3所示,气孔导度的变化趋势与蒸腾速率相似。一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗在正常供水处理下,其气孔导度随Cis-OPDA浓度的增加呈上升趋势,Cis-OPDA浓度为100μg/ml时其气孔导度最大,与50μg/mlCis-OPDA诱导处理相比差异不明显。干旱胁迫下一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗的气孔导度与正常供水相比呈下降趋势,但差异不明显。外施Cis-OPDA后气孔导度呈现上升-下降-上升的趋势,Cis-OPDA浓度为100μg/ml时气孔导度最大,但各浓度下蒸腾速率的差异不显著。
如图4所示,一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗在正常供水处理下,其胞间CO2浓度随Cis-OPDA浓度的增加呈先上升后下降的趋势,Cis-OPDA浓度为100μg/ml时其胞间CO2浓度最大,但与50μg/ml相比差异不明显。干旱胁迫处理下胞间CO2浓度与对照相比有所上升,与气孔导度的变化趋势相反。外施Cis-OPDA后,胞间CO2浓度随浓度的增加呈先下降后上升的趋势,Cis-OPDA浓度为100μg/ml时,胞间CO2浓度最大,但各浓度下的差异不显著。
如图5所示,一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗在正常供水处理下,叶片叶绿素a含量随Cis-OPDA浓度的增加呈降低趋势。干旱胁迫处理下叶绿素a含量随Cis-OPDA浓度增加呈现先升后降的趋势,100μg/ml Cis-OPDA处理下的‘凤丹’叶片的叶绿素a含量最高,与50μg/ml Cis-OPDA处理相比差异不明显。说明50μg/ml Cis-OPDA和100μg/ml Cis-OPDA处理,可缓解干旱胁迫下‘凤丹’牡丹叶片叶绿素a的降解。
如图6所示,正常水分条件下,Cis-OPDA使‘凤丹’叶片MDA含量先下降后上升。干旱胁迫下膜脂过氧化作用加强导致MDA含量上升。外源施加Cis-OPDA后,叶片内MDA含量呈先下降后上升的趋势,浓度为50μg/ml时MDA含量达到最低值。说明该Cis-OPDA浓度有利于抑制活性氧的积累,在一定程度上抑制了膜脂过氧化反应的发生,可有效缓解干旱胁迫造成的氧化损伤,降低干旱胁迫对‘凤丹’牡丹造成的伤害。
如图7所示,一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗在正常供水处理下,叶片过氧化物酶POD活性随Cis-OPDA浓度增加呈上升趋势。同时,Cis-OPDA诱导增加了干旱胁迫下‘凤丹’牡丹的POD活性,活性随Cis-OPDA浓度的增加呈先上升后下降的变化趋势。Cis-OPDA浓度为100μg/ml时POD活性达最大值,与50μg/ml和200μg/ml相比差异不显著。
综上所述,外源Cis-OPDA诱导可缓解干旱胁迫对一年生油用牡丹‘凤丹’实生苗的伤害,50μg/ml Cis-OPDA对干旱胁迫的缓解效果较好且成本较低,但在实际应用中可以适当选择浓度50-100μg/ml的Cis-OPDA。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种提高一年生油用牡丹抗旱性的方法,其特征在于,采用12-氧-植物二烯酸诱导油用牡丹产生抗旱性;包括以下步骤:
1)10月份选择长势一致、无病虫害的一年生油用牡丹实生苗,进行栽培;
2)室温大棚内培养至次年5月,期间进行正常水分管理;
3)对油用牡丹进行整珠喷施12-氧-植物二烯酸,达到叶片上下表面滴水为止,每3 d喷施一次,共喷施2次,即得到具有抗旱性的油用牡丹。
2.根据权利要求1所述的一种提高一年生油用牡丹抗旱性的方法,其特征在于,所述步骤3)中喷施的12-氧-植物二烯酸的浓度为50-100μg/mL。
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