CN111201956B

CN111201956B - 褪黑素在紫苏栽培中的应用

Info

Publication number: CN111201956B
Application number: CN202010047214.XA
Authority: CN
Inventors: 哈达; 李隞伽; 燕芳; 喻雪; 刘志鹏; 白润尧; 周子凯; 包万柱; 包迎春
Original assignee: Inner Mongolia University
Current assignee: Inner Mongolia University
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: CN111201956A

Abstract

本发明提供了褪黑素在紫苏栽培中的应用，属于植物生长调节技术领域。本发明中，褪黑素不仅能够促进紫苏生长发育，而且能够提高紫苏的抗逆性。经过应用显示，褪黑素用于紫苏幼苗栽培，能够增加紫苏株高、促进紫苏分支的增长、提高紫苏茎粗、增加紫苏叶片面积、增强紫苏光合速率和/或增加紫苏的重量。此外，褪黑素能够有效缓解病原效应蛋白鞭毛素22(Flagellum 22，flg22)给紫苏带来的生长抑制效应，增强了紫苏对flg22病原的抗性，降低病原给紫苏带来的迫害作用。

Description

褪黑素在紫苏栽培中的应用

技术领域

本发明涉及植物生长调节技术领域，尤其涉及褪黑素在紫苏栽培中的应用。

背景技术

紫苏(Perilla frutescens L.Britt)属唇形科，紫苏是一年生草本植物，叶片呈卵圆形，或近似菱形。叶片对称，有主叶片及第二大叶片，测量叶面积时以此为准。叶柄紫色或紫绿色，长约3～5cm，叶子后面有小绒毛，较柔软。有特异的芳香味。基本无分蘖数，分支数多为八或十。

紫苏比较适应温暖湿润的气候条件，如果阳光充足则长势较好，产量提高。但如果遭受干旱、涝害或其他外胁迫，尤其是幼苗时期，会给其带来较大的负面影响。细胞膜渗透性变大，相对含水量下降，细胞萎蔫；光合功能下降，干物质的累积量减少；呼吸作用异常，植物生理代谢紊乱，植株生长困难，最终导致植株产量和品质下降。目前还没有将褪黑素用于紫苏栽培的记载或报道。

发明内容

本发明的目的在于提供褪黑素在紫苏栽培中的应用，褪黑素能够促进紫苏生长发育和提高紫苏的抗逆性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了结构式如式I所示的褪黑素在紫苏栽培中的应用；

优选的，所述紫苏包括紫苏幼苗。

优选的，所述应用包括促进紫苏生长发育和/或提高紫苏抗逆性。

优选的，所述促进紫苏生长发育包括增加紫苏株高、促进紫苏分支的增长、提高紫苏茎粗、增加紫苏叶片面积、增强紫苏光合速率和/或增加紫苏的重量。

优选的，所述应用包括以下步骤：对紫苏幼苗灌溉褪黑素溶液，避光放置7～9h后，进行培养；所述褪黑素溶液中褪黑素的浓度为0.45mM。

优选的，所述灌溉的次数为4～6次，每次灌溉的灌溉量为8～12mL/株，每两次灌溉间隔的时间为48h。

优选的，所述培养的光照周期为光照16h、黑暗8h。

优选的，所述褪黑素溶液采用以下方法制备得到：将褪黑素母液和水按照3：180～220的体积比混合，得到褪黑素溶液；所述褪黑素母液中褪黑素的浓度为27～33mM。

优选的，所述褪黑素母液包括以下组分：褪黑素、无水乙醇和水；所述褪黑素的质量、无水乙醇的体积和水的体积之比为69.681mg：0.8～1.2mL：8～12mL。

优选的，在对紫苏幼苗灌溉褪黑素溶液前，还包括将紫苏幼苗置于在20～25℃、光照周期为光照16h、黑暗8h的条件下培养15～30d。

本发明的有益效果：本发明提供了褪黑素在紫苏栽培中的应用。本发明中，褪黑素不仅能够促进紫苏生长发育，而且能够提高紫苏的抗逆性。经过应用显示，褪黑素用于紫苏幼苗栽培，能够增加紫苏株高、促进紫苏分支的增长、提高紫苏茎粗、增加紫苏叶片面积、增强紫苏光合速率和/或增加紫苏的重量。此外，褪黑素能够有效缓解病原效应蛋白鞭毛素22(flg22)给紫苏带来的生长抑制效应，增强了紫苏对flg22病原的抗性，降低病原给紫苏带来的迫害作用。

附图说明

图1为实施例1和对比例1的紫苏株高统计结果；

图2为实施例1和对比例1的紫苏分支数统计结果；

图3为实施例1和对比例1的紫苏茎粗统计结果；

图4为实施例1和对比例1的紫苏叶面积统计结果；

图5为实施例1和对比例1的紫苏叶片的表型结果；

图6为实施例1和对比例1的紫苏叶绿素含量统计结果；

图7为实施例1和对比例1的紫苏鲜重、干重统计结果；

图8为实施例1和对比例1的紫苏中POD含量统计结果；

图9为实施例1和对比例1的紫苏中PRO含量统计结果。

具体实施方式

本发明中，所述褪黑素的化学名称为N-乙酰基-5-甲氧基色胺、分子式为C₁₃N₂H₁₆O₂、分子量为232.27、熔点为116～118℃、沸点为3512.8℃、属内源性物质，故对机体并非异物，在体内有其自身的代谢途径，不会造成体内蓄积。本发明中，所述褪黑素来源于常规市售。

本发明中，所述紫苏包括紫苏幼苗。

本发明中，所述应用包括促进紫苏生长发育和/或提高紫苏抗逆性；所述促进紫苏生长发育优选的包括增加紫苏株高、促进紫苏分支的增长、提高紫苏茎粗、增加紫苏叶片面积、增强紫苏光合速率和/或增加紫苏的重量；所述提高紫苏抗逆性优选的包括提高对flg22病原的抗性。

本发明中，所述应用包括以下步骤：对紫苏幼苗灌溉褪黑素溶液，避光放置7～9h后，进行培养；所述褪黑素溶液中褪黑素的浓度为0.45mM；本发明对所述褪黑素溶液的溶剂没有特殊限制，采用本领域常规溶剂即可。

本发明中，所述紫苏幼苗来源于常规市售或采用本领域常规方法得到即可。

在对紫苏幼苗灌溉褪黑素溶液前，本发明优选的还包括将紫苏幼苗置于在20～25℃、光照周期为光照16h、黑暗8h的条件下培养15～30d；所述培养的时间优选为18～25d。

本发明中，所述灌溉的次数优选为4～6次，更优选为5次；每次灌溉的灌溉量优选为8～12mL/株，更优选为10mL；每两次灌溉间隔的时间为48h；所述培养的光照周期优选为光照16h、黑暗8h。

本发明中，所述褪黑素溶液优选的采用以下方法制备得到：将褪黑素母液和水按照3：180～220的体积比混合，得到褪黑素溶液；所述褪黑素母液和水的体积比优选为3：200；所述水优选为去离子水；所述褪黑素母液中褪黑素的浓度优选为27～33mM，更优选为30mM。

本发明中，所述褪黑素母液优选的包括以下组分：褪黑素、无水乙醇和水；所述褪黑素的质量、无水乙醇的体积和水的体积之比优选为69.681mg：0.8～1.2mL：8～12mL，更优选为69.681mg：1mL：10mL。

本发明中，所述褪黑素母液优选的采用以下方法制备得到：将褪黑素和无水乙醇混合，得到褪黑素乙醇溶液，将褪黑素乙醇溶液和水混合，得到褪黑素母液；本发明对所述混合的方法没有特殊限制，采用本领域常规方法即可。

本发明的褪黑素母液中加入无水乙醇能够使褪黑素更好的溶解。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1(MT)

一、紫苏种子的萌发

(1)种子春化：将种子放在4℃冰箱春化24h。

(2)种子消毒：50mL的大离心管中加入30g种子，再加满无水乙醇进行消毒。颠倒震荡5min，倒出液体加满蒸馏水，反复冲洗4次，每次1min。洗净后将种子倒在滤纸上，摊开，阴凉通风处自然晾干至种子初始含水量。装在自封袋里备用。

(3)培养皿中种子的萌发：每个9cm×9cm培养皿中放入两层滤纸，加入5mL溶液，用镊子将滤纸压平，紧贴皿底，避免产生气泡。每皿选取饱满、完整、颗粒大小一致的100粒种子。随机排列整齐，封口膜密封。

(4)放入恒温培养箱中，培养条件为：恒温20℃、湿度60％、光照16h、黑暗8h。

(5)紫苏生长幼苗后，将其迅速移植到装有营养土的花盆(8cm×8cm)中，每盆移植20株幼苗。在25℃植物室内培养，16h光照8h黑暗，每日浇水一次，到土壤湿润为止。培养15d后备用。

二、褪黑素处理液的配制

称取69.681mg褪黑素粉末(Sigma，USA)先溶于1mL无水乙醇，后溶于10mL灭菌水，获得30mM的母液，-20℃避光保存。将30mM的褪黑素母液以3:200的体积比稀释在去离子水中，得到褪黑素溶液。

三、褪黑素溶液处理

对紫苏幼苗灌溉配好的褪黑素溶液，每个花盆中每次加入10mL的褪黑素工作液，每隔48h处理一次，共处理5次。每次加入褪黑素之后避光放置8h，之后放置正常的光照处理条件，即光照16h、黑暗8h、光照16h。

对比例1(CK)

除将褪黑素溶液替换为纯水外，其余与实施例1相同。

实施例1和对比例1比较结果

1、实施例1和对比例1的紫苏株高统计结果参见图1，由图1可以看出，实施例1的紫苏株高略高于对比例1的紫苏，说明褪黑素溶液能够有效提高紫苏的株高，对紫苏植株的生长有促进效果，起到缓解病原胁迫的作用。

2、实施例1和对比例1的紫苏分支数统计结果参见图2，由图2可以看出，实施例1的紫苏组分枝数高于对比例1的紫苏分枝数，可见，褪黑素促进了紫苏分支的增长，有效地缓解了病原效应蛋白flg22给紫苏带来的生长抑制效应。

3、实施例1和对比例1的紫苏茎粗统计结果参见图3，由图3可知，实施例1的紫苏组茎粗明显高于对比例1的紫苏，说明褪黑素处理的紫苏生长较好，植物纤维含量较多。

4、实施例1和对比例1的紫苏叶面积统计结果参见图4，实施例1和对比例1的紫苏叶片的表型结果参见图5；由图4和图5可知，实施例1的紫苏叶片面积与对比例1的紫苏有较为显著的差异。褪黑素加入土壤后能够增大植物的长度和宽度。对比例1中紫苏的主叶及附叶平均值都高于对比例1。实施例1的紫苏组紫苏叶片更加宽大，营养较丰富。

5、实施例1和对比例1的紫苏叶绿素含量统计结果参见图6，光合作用的强弱与光合色素含量密切相关，由图6可知，对比例1的紫苏叶绿素含量低于实施例1的紫苏，表明病原胁迫抑制了紫苏叶片中光合色素的积累。而褪黑素溶液的灌根处理使光合色素累积，光合效率增强。

6、实施例1和对比例1的紫苏鲜重、干重统计结果参见图7，由图7可以看出，实施例1的紫苏组叶片及茎的鲜重大于对比例1的紫苏，可见，褪黑素处理可以提高紫苏幼苗的鲜质量，使紫苏幼苗健壮，降低了病原处理给紫苏带来的迫害作用。

7、实施例1和对比例1的紫苏中过氧化物酶(Peroxidase，POD)含量统计结果参见图8，过氧化物酶POD存在在植物体内，具有消除过氧化氢，减少活性氧的重要作用。由图8可知，实施例1的紫苏植株，POD活性更高；ROS累积量更少；抗氧化酶活性高于纯水(CK)对比例1的紫苏。表明经褪黑素溶液处理后，植物体内的过氧化氢会被POD催化，ROS累积量更少，缓解了病原效应蛋白flg22胁迫给紫苏造成的伤害。

8、实施例1和对比例1的紫苏中脯氨酸(Proline，Pro)含量统计结果参见图9，脯氨酸Pro广泛存在在动植物及微生物细胞中，逆境条件下，植物体内Pro含量会增加，可作为紫苏抗逆育种的生理指标之一。图9显示，实施例1的紫苏经褪黑素溶液处理后，紫苏体内Pro含量上升，表明实施例1的紫苏通过提高Pro含量，增强了紫苏对flg22病原的抗性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.结构式如式I所示的褪黑素在紫苏幼苗栽培中的应用；

所述应用为增强紫苏幼苗对flg22病原的抗性。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：对紫苏幼苗灌溉褪黑素溶液，避光放置7～9h后，进行培养；所述褪黑素溶液中褪黑素的浓度为0.45mM。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述灌溉的次数为4～6次，每次灌溉的灌溉量为8～12mL/株，每两次灌溉间隔的时间为48h。

4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述培养的光照周期为光照16h、黑暗8h。

5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述褪黑素溶液采用以下方法制备得到：将褪黑素母液和水按照3：180～220的体积比混合，得到褪黑素溶液；所述褪黑素母液中褪黑素的浓度为27～33mM。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述褪黑素母液包括以下组分：褪黑素、无水乙醇和水；所述褪黑素的质量、无水乙醇的体积和水的体积之比为69.681mg：0.8～1.2mL：8～12mL。

7.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，在对紫苏幼苗灌溉褪黑素溶液前，还包括将紫苏幼苗置于在20～25℃、光照周期为光照16h、黑暗8h的条件下培养15～30d。