CN111820238A - 一种缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂及其应用,所述抗旱剂主要由氧化石墨烯、α‑萘乙酸钠和阿魏酸组成。本发明抗旱剂中,氧化石墨烯、α‑萘乙酸钠和阿魏酸三种物质共同作用,使该产品具有缓解凤丹干旱胁迫的功能,并且这三种物质具有显著的协同增效作用。同时,该抗旱剂还具有操作简单、周期短、成本低廉、见效快和易于推广利用等优点,对我国凤丹在干旱、半干旱地区栽培具有积极的推动作用。

Description

一种缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂及其应用
技术领域
本发明属于抗旱剂技术领域,具体涉及一种缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂及其应用。
背景技术
近几十年来,极端气候事件频繁发生,给全球生态系统造成了严重的影响。干旱是世界性环境问题,目前全球干旱、半干旱地区约占土地总面积的36%,占耕地面积的43%。气候变化背景下的极端干旱事件,对生态系统结构和功能形成了前所未有的挑战,已引起各国科学家的高度重视。中国作为全球水资源严重短缺的国家之一,干旱、半干旱地区约占全国土地面积的50%,干旱、半干旱地区的农业生产已受到高度重视,而提高植物的抗旱性已成为一个重要的研究领域。
油用牡丹是中国特有的乡土树种,具有独特的油用价值。牡丹籽油中含有大量不饱和脂肪酸(90%以上),尤其是α-亚麻酸含量较高,并且多项指标超过橄榄油,具有很高的食用价值和滋补功能,在保健食品、化妆品等多种领域广泛应用,市场前景十分广阔。凤丹作为一种重要的油用牡丹资源,已在中国二十多个省区推广种植,尤其是干旱、半干旱地区。Zhao等研究发现干旱显著影响了凤丹的生长发育,植株受到在干旱胁迫12天后出现叶片萎蔫、干枯等症状(Zhao DQ,Zhang XY,Fang ZW,et al.Physiologic al andtranscriptomic analysis of tree peony(Paeonia section Moutan DC.)in respons eto drought stress.Forests,2019,10:135)。发明专利CN108849476A和CN10686624 1A均公开了一种提高油用牡丹抗旱性的育种方法,但都是从育种角度去提高油用牡丹的抗旱性,具有工艺复杂、周期长、成本高、见效慢等缺点。
当前,通过外源物质来提高植物抗旱性具有操作简单、周期短、成本低廉、见效快和易于推广利用等优点,在植物上的应用日渐增多。在凤丹上,目前仅见到发明专利CN110972798A公开了一种采用叶面喷施茉莉酸来提高抗旱性的方法,而通过单一外源物质来提高凤丹抗旱性往往收效较小,并且大面积应用于生产实践受到极大限制。但高效的抗旱剂在凤丹上的研究和应用报道较少,尤其是将多种外源物质进行复配形成的组合物来提高凤丹抗旱性未见报道,这也是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
发明目的:针对现有技术中存在的不足,本发明提供了一种缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂及其应用。
技术方案:为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
一种缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂,所述抗旱剂主要由氧化石墨烯、α-萘乙酸钠和阿魏酸组成。
作为优选:
所述抗旱剂中各组分的浓度分别为:0.1~1g/L氧化石墨烯、0.5~2g/Lα-萘乙酸钠、10~40g/L阿魏酸。
所述抗旱剂中还包括吐温20,其质量浓度为0.1%~1.0%。
所述抗旱剂的溶剂选自水。
优选,制备所述缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂的方法,包括以下步骤:将氧化石墨烯、萘乙酸钠与阿魏酸分别溶于水中,将三种溶液混合后加入表面活性剂,用水定容即得。
本发明还提供了所述的抗旱剂在缓解凤丹干旱胁迫中的应用。
本发明所提供的抗旱剂:
其中,氧化石墨烯是一种新型碳材料,颜色为棕黄色,层状结构,外观粉状或片状,易溶于水,是石墨烯的氧化物,因经氧化后其含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼,可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质,并且保持着特殊的表面性能与层状结构。
其中,α-萘乙酸钠又称1-萘乙酸钠,分子式C12H9O2Na,分子量208.19,为白色颗粒、粉末或结晶性粉末,易溶于水。作为植物生长调节剂,α-萘乙酸钠能够促进细胞分裂和组织分化,诱导不定根形成,用于保花保果,提高产量,增强抗逆能力等。
其中,阿魏酸是桂皮酸的衍生物之一,分子式C10H10O4,分子量194.19,溶于水,是一种广泛存在于植物中的酚酸,在细胞壁中与多糖和蛋白质结合成为细胞壁的骨架,能清除自由基,促进清除自由基的酶的产生,增加谷胱甘肽转硫酶和醌还原酶的活性。
其中,氧化石墨烯、萘乙酸钠与阿魏酸的重量比为1:(5~10):(100~200)。
其中,吐温20的中文名为聚氧乙烯(20)山梨醇酐单月桂酸酯,分子式C58H114O26,分子量1227.5,黄色或琥珀色澄明的油状液体,溶于水,常用作乳化剂、分散剂、增溶剂、稳定剂等,可以促进外源物质溶液在植株叶片表面浸润、吸收,从而有效提高外源物质的作用效果。
有益效果:本发明抗旱剂中,氧化石墨烯、α-萘乙酸钠和阿魏酸三种物质共同作用,使该产品具有缓解凤丹干旱胁迫的功能,并且这三种物质具有显著的协同增效作用。同时,该抗旱剂还具有操作简单、周期短、成本低廉、见效快和易于推广利用等优点,对我国凤丹在干旱、半干旱地区栽培具有积极的推动作用。
具体实施方式
本发明公开了缓解凤丹干旱胁迫的抗干旱剂及期制备方法,以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明所述氧化石墨烯、α-萘乙酸钠、阿魏酸、吐温20均由市场购买获得。
实施例1
称取0.1g氧化石墨烯溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液I;称取0.5gα-萘乙酸钠溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液II;称取10g阿魏酸溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液III;将溶液I、溶液II和溶液III混合,加入1mL吐温20,摇匀,最后用水定容至1L,即得到本发明的缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂。
实施例2
称取0.2g氧化石墨烯溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液I;称取2gα-萘乙酸钠溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液II;称取40g阿魏酸溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液III;将溶液I、溶液II和溶液III混合,加入10mL吐温20,摇匀,最后用水定容至1L,即得到本发明的缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂。
实施例3
称取0.1g氧化石墨烯溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液I;称取1gα-萘乙酸钠溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液II;称取20g阿魏酸溶解于100mL水中,完全溶解后得到溶液III;将溶液I、溶液II和溶液III混合,加入5mL吐温20,摇匀,最后用水定容至1L,即得到本发明的缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂。
实施例4抗旱剂对干旱胁迫下凤丹的影响
在9月20日选择生长健壮、长势均匀一致的二年生凤丹植株栽植于园土、泥炭和珍珠岩(体积为1:1:1)的花盆中,并于第二年6月开展本实验,期间进行正常水分管理。采用叶面喷施的方法,将制备的3种浓度抗旱剂在晴天的傍晚进行叶面喷施,以叶片上下表面滴水为宜,每个处理设置3个重复,连续处理3天,处理结束后随即进入自然干旱状态,一段时间后观察其生长状态,并取植株叶片用于胁迫相关生理指标测定。
叶片相对含水量测定:取适量新鲜叶片称重并记为鲜重(FW),而后将其在烘箱(9423A,上海精宏实验设备有限公司)中105℃处理5min,再在65℃处理2h以上,将烘干恒重的样品称量并记为干重(DW),并按下列公式计算叶片相对含水量:叶片相对含水量(%)=(FW-DW)/FW×100%。
相对电导率(REC)测定:称取0.1g用直径1cm打孔器获得的叶片圆片,放入含有适量去离子水的注射器中,堵住注射器前端抽真空直至叶片沉入水下。然后一起倒入玻璃试管中,加去离子水至总体积达为20mL。室温静置4h,摇匀后用电导率仪(DDS-307A,上海雷磁仪器有限公司)测定溶液电导率C1。接下来将试管封口,沸水浴30min,等温度冷却至室温后测定此时溶液电导率为C2。每个处理按下列公式计算叶片REC:REC(%)=C1/C2×100%。
丙二醛(MDA)含量测定:MDA含量测定参照MDA含量测定试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司)说明书进行,具体步骤如下:①称取0.1g叶片,加入1mL试剂盒提供的提取液,冰浴研磨至匀浆,4℃下8,000rpm离心10min,取上清液置于冰上待测;②在1.5mL离心管中加入600μL试剂一和200μL上清液,混匀;③将离心管盖紧,防止水分散失,95℃水浴30min后,冰浴冷却,25℃下10,000rpm离心10min,取上清液;④将紫外分光光度计(Alphal502,上海谱元仪器有限公司)预热30min,用蒸馏水调零,在1mL比色皿中加入上清液,测定波长532nm和600nm处的吸光值,分别记为A532和A600;⑥计算公式:ΔA=A532-A600,MDA含量(nmol/gFW)=258×ΔA。
抗氧化酶活性测定:SOD活性测定参照SOD试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司)说明书进行,具体步骤如下:①称取0.1g叶片,加入1mL试剂盒提供的提取液,冰浴研磨至匀浆,4℃下8,000rpm离心10min,取上清液置于冰上待测;②将试剂一、二和四在25℃水浴5min;③将分光光度计预热30min,用蒸馏水调零,将波长设置为560nm;④在测定管中依次加入240μL试剂一、510μL试剂二、6μL试剂三、90μL上清液和180μL试剂四,在对照管中依次加入240μL试剂一、510μL试剂二、6μL试剂三、180μL试剂四和90μL蒸馏水;⑤充分混匀,室温静置30min,然后加入1mL比色皿中,通过分光光度计测定吸光值A;⑥计算公式:抑制百分率(P)=(A对照管-A测定管)/A对照管×100%,SOD活性(U/g FW)=114×P/(1-P)。POD活性测定参照POD试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司)说明书进行,具体步骤如下:①称取0.1g叶片,加入1mL试剂盒提供的提取液,冰浴研磨至匀浆,4℃下8,000rpm离心10min,取上清液置于冰上待测;②将28μL试剂二和19μL试剂三加入50mL试剂一中,混匀,25℃水浴10min以上;③将分光光度计预热30min,用蒸馏水调零,将波长设置为470nm;④依次在1mL石英比色皿中加入50μL上清液和950μL工作液,混匀;⑤使用分光光度计测定1min时吸光值A1和2min后的吸光值A2;⑥计算公式:ΔA=A2-A1,POD活性(U/gFW)=20000×ΔA。APX活性测定参照APX活性测定试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司)说明书进行,具体步骤如下:①称取0.1g叶片,加入1mL试剂盒提供的提取液,冰浴研磨至匀浆,4℃下12,000rpm离心20min,取上清液置于冰上待测;②将紫外分光光度计预热30min,用蒸馏水调零,依次在1mL石英比色皿中加入100μL上清液、700μL试剂一(25℃预热30min)、100μL试剂二和100μL试剂三,迅速混匀;③使用分光光度计在波长290nm处测定10s和130s的吸光值分别记为A1和A2;④计算公式:ΔA=A1-A2,APX活性(μmol/min/g FW)=17.9×ΔA。
在自然干旱胁迫后,对照凤丹植株叶片萎蔫、干枯,而实施例1和实施例2凤丹植株叶片部分下垂,而实施例3凤丹植株能够保持正常的生长状态。从表1可以看出,实施例3的叶片相对含水量最高,其次为实施例1和实施例2,而对照的含量最低;对照的REC和MDA含量在显著较实施例1、实施例2和实施例3高,而实施例3的REC和MDA含量最低;SOD和POD活性同样在实施例3中最高,其次为实施例1和实施例2,而在对照中最低;此外,APX活性在实施例1、实施例2和实施例3没有差异,但均显著高于对照。这些表明实施例3缓解凤丹干旱胁迫的效果最好,其次为实施例1和实施例2,但它们均能显著缓解干旱胁迫对凤丹的伤害。
表1抗旱剂对干旱胁迫下凤丹胁迫相关生理指标的影响
Figure BDA0002530763620000051

Claims (5)

1.一种缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂,其特征在于,所述抗旱剂主要由氧化石墨烯、α-萘乙酸钠和阿魏酸组成。
2.根据权利要求1所述的缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂,其特征在于,所述抗旱剂中各组分的浓度分别为:0.1~1g/L氧化石墨烯、0.5~2g/Lα-萘乙酸钠、10~40g/L阿魏酸。
3.根据权利要求1所述的缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂,其特征在于,所述抗旱剂中还包括吐温20,其质量浓度为0.1%~1.0%。
4.根据权利要求1所述的缓解凤丹干旱胁迫的抗旱剂,其特征在于,所述抗旱剂的溶剂选自水。
5.权利要求1-4任一项所述的抗旱剂在缓解凤丹干旱胁迫中的应用。
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