CN111903420A - 一种采用茉莉酸提高油用牡丹抗旱性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用茉莉酸提高油用牡丹抗旱性的方法，采用茉莉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、无病虫害的三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)对油用牡丹进行整株喷施茉莉酸，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。本发明在油用牡丹花后生长阶段，采用不同浓度的外源JA诱导，显著提高了油用牡丹干旱胁迫下渗透调节物质含量、光合色素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)，降低了丙二醛含量，降低细胞膜脂过氧化程度，促进‘凤丹’牡丹光合作用的进行，增强其对干旱胁迫的防御能力。

Description

一种采用茉莉酸提高油用牡丹抗旱性的方法

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采用茉莉酸提高油用牡丹抗旱性的方法。

背景技术

牡丹(Paeonia suffruticosa)种类中结籽率高、出油率高的‘凤丹’(Paeoniaostii)和‘紫斑’(Paeonia rockii)等被称为油用牡丹，是我国特有的新兴木本油料植物。牡丹籽油富含亚麻酸、亚油酸等人体必需而自身又不能合成的不饱和脂肪酸(Kim et al.，2014；Mao et al.，2017)，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(Su et al.，2016)，能满足人们对高品质植物油的需求。2011年牡丹籽油已被国家卫计委批准为新资源食品[2011年第9号]。

油用牡丹是目前推广面积最大的栽培品种，其籽出油率高达22％，不饱和脂肪酸含量达84％，富含多种亚麻酸、亚油酸，ɑ-亚麻酸的含量超过42.35％，具有极高的营养价值。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。

因此，如何提供一种提高油用牡丹抗旱性的方法，解决现有技术中存在的技术问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明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，提供了一种采用茉莉酸提高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：

一种采用茉莉酸提高油用牡丹抗旱性的方法，采用茉莉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、无病虫害的三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)对油用牡丹进行整株喷施茉莉酸，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。

优选的，所述步骤3)中喷施茉莉酸的浓度为50-400μmol/L。

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三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，在油用牡丹叶片上喷施外源茉莉酸，可以提高叶片中的渗透调节物质可溶性糖(SS)和游离脯氨酸(Pro)的含量；通过降低丙二醛(MDA)含量，降低膜脂过氧化程度；提高叶绿素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)，提高植株的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO₂浓度(Ci)，促进植株光合作用的进行；降低干旱胁迫对油用牡丹的伤害，提高其对干旱胁迫的抵御能力。

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为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’可溶性糖含量的影响；

图2为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’脯氨酸含量的影响；

图3为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’MDA含量的影响；

图4为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’叶绿素a含量的影响；

图5为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’叶绿素b含量的影响；

图6为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’类胡萝卜素含量的影响；

图7为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’净光合速率的影响；

图8为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’气孔导度的影响；

图9为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’胞间CO₂浓度的影响；

图10为不同浓度茉莉酸对干旱胁迫下三年生油用牡丹‘凤丹’蒸腾速率的影响。

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

一种采用茉莉酸(JA)提高油用牡丹抗旱性的方法，包括以下步骤：

步骤一：从国际牡丹园选取长势、大小均匀一致的三年生油用牡丹‘凤丹’植株实生苗，2018年10月将其栽种于直径20cm的塑料花盆中，每盆1株。

步骤二：在塑料大棚内培养至次年5月，期间进行正常水分管理。

步骤三：采用整株喷施的方法，采用50μmol/L的茉莉酸，以叶片上下表面滴水为宜，每个处理设置5个重复。

步骤四：50μmol/L茉莉酸处理3d后，进行干旱胁迫(对照、中度干旱、重度干旱、复水处理)，每天观测其表型变化，测定其光合性能指标的变化。

步骤五：三年生油用牡丹‘凤丹’分别在对照、中度干旱、重度干旱及复水条件下取其叶片，液氮速冻后-80℃保存，用于生理生化指标的变化分析，筛选促进油用牡丹抗旱性提升的茉莉酸诱导方法。

实施例2

一种采用茉莉酸(JA)提高油用牡丹抗旱性的方法，包括以下步骤：

步骤一：从国际牡丹园选取长势、大小均匀一致的三年生油用牡丹‘凤丹’植株实生苗，2018年10月将其栽种于直径20cm的塑料花盆中，每盆1株。

步骤二：在塑料大棚内培养至次年5月，期间进行正常水分管理。

步骤三：采用整株喷施的方法，采用100μmol/L的茉莉酸，以叶片上下表面滴水为宜，每个处理设置5个重复。

步骤四：100μmol/L茉莉酸处理3d后，进行干旱胁迫(对照、中度干旱、重度干旱、复水处理)，每天观测其表型变化，测定其光合性能指标的变化。

步骤五：三年生油用牡丹‘凤丹’分别在对照、中度干旱、重度干旱及复水条件下取其叶片，液氮速冻后-80℃保存，用于生理生化指标的变化分析，筛选促进油用牡丹抗旱性提升的茉莉酸诱导方法。

实施例3

一种采用茉莉酸(JA)提高油用牡丹抗旱性的方法，包括以下步骤：

步骤一：从国际牡丹园选取长势、大小均匀一致的三年生油用牡丹‘凤丹’植株嫁接苗，2018年10月将其栽种于直径20cm的塑料花盆中，每盆1株。

步骤二：在塑料大棚内培养至次年5月，期间进行正常水分管理。

步骤三：采用整株喷施的方法，采用200μmol/L的茉莉酸，以叶片上下表面滴水为宜，每个处理设置5个重复。

步骤四：200μmol/L茉莉酸处理3d后，进行干旱胁迫(对照、中度干旱、重度干旱、复水处理)，每天观测其表型变化，测定其光合性能指标的变化。

步骤五：三年生油用牡丹‘凤丹’分别在对照、中度干旱、重度干旱及复水条件下取其叶片，液氮速冻后-80℃保存，用于生理生化指标的变化分析，筛选促进油用牡丹抗旱性提升的茉莉酸诱导方法。

实施例4

一种采用茉莉酸(JA)提高油用牡丹抗旱性的方法，包括以下步骤：

步骤一：从国际牡丹园选取长势、大小均匀一致的三年生油用牡丹‘凤丹’植株实生苗，2018年10月将其栽种于直径20cm的塑料花盆中，每盆1株。

步骤二：在塑料大棚内培养至次年5月，期间进行正常水分管理。

步骤三：采用整株喷施的方法，采用400μmol/L的茉莉酸，以叶片上下表面滴水为宜，每个处理设置5个重复。

步骤四：400μmol/L茉莉酸处理3d后，进行干旱胁迫(对照、中度干旱、重度干旱、复水处理)，每天观测其表型变化，测定其光合性能指标的变化。

步骤五：三年生油用牡丹‘凤丹’分别在对照、中度干旱、重度干旱及复水条件下取其叶片，液氮速冻后-80℃保存，用于生理生化指标的变化分析，筛选促进油用牡丹抗旱性提升的茉莉酸诱导方法。

相关实验：干旱胁迫下不同浓度茉莉酸溶液处理

试验设置绝对对照、相对对照和处理组，绝对对照为自然状态下，不喷施任何浓度JA的三年生油用牡丹‘凤丹’植株，相对对照为在自然状态下，喷施不同浓度JA，但不进行干旱胁迫的三年生油用牡丹‘凤丹’植株，处理组为喷施不同浓度JA且进行不同程度干旱胁迫和复水处理的三年生油用牡丹‘凤丹’植株。最后，收集不同处理下‘凤丹’牡丹的叶片，液氮速冻后-80℃保存备用。

不同处理条件下，三年生油用牡丹‘凤丹’光合特性的变化，采用Li-6400便携式光合仪(Li-COR，Lincoln，Nebraska，USA)进行测定，测定指标主要包括净光合速率(Netphotosynthetic rate，P_n)、气孔导度(Stomatal conductance，G_s)、胞间CO₂浓度(Intercellular CO₂ concentration，C_i)、蒸腾速率Transpirationrate，T_r)等。光合色素含量的测定采用乙醇提取法，测定指标主要包括叶绿素a(Chlorophyll a)、叶绿素b(Chlorophyll b)、类胡萝卜素(Carotenoid)。

不同处理条件下，三年生油用牡丹‘凤丹’生理特性的变化分析主要测定了丙二醛(Malondialdehyde，MDA)、可溶性糖(Soluble sugar，SS)、脯氨酸(Proline，Pro)含量的变化。采用硫代巴比妥酸法测定MDA含量变化，采用蒽酮乙酸乙酯法测定可溶性糖含量变化，采用酸性茚三酮法测定脯氨酸含量变化。所有测试指标均设置5次重复。采用Excel和SPSS19.0软件进行数据整理、相关性分析和主成分分析，Origin8.0软件进行绘图。

如图1所示，中度干旱胁迫下‘凤丹’叶片可溶性糖含量迅速增加，干旱对膜透性伤害严重，外源JA处理显著降低了叶片内可溶性糖的含量，50μmol/L JA处理可溶性糖含量最低。重度干旱胁迫和复水时，外源JA处理后的‘凤丹’叶片的可溶性糖含量与同时期对照相比差别不大。

如图2所示，正常供水条件下，不同浓度JA诱导处理对‘凤丹’叶片脯氨酸含量影响不同，随着JA浓度的升高，脯氨酸含量呈现先降低后增加趋势，50μmol/L JA处理下，脯氨酸含量最高，为7.71μg/g。中度干旱胁迫时，脯氨酸含量迅速降低，外源JA诱导处理后脯氨酸含量逐渐升高，400μmol/L的JA处理，脯氨酸含量达到最大值9.99μg/g。重度干旱胁迫下，同时期对照的‘凤丹’幼苗叶片内脯氨酸含量继续升高，外源JA处理后的脯氨酸含量略高于同时期对照(除100μmol/L)。复水后，各个浓度JA处理均使‘凤丹’幼苗叶片脯氨酸含量显著高于同时期对照，JA处理可改善细胞渗透势，增强膜结构的稳定性。

如图3所示，干旱胁迫下‘凤丹’叶片内MDA含量大幅上升，干旱使‘凤丹’叶片细胞膜脂过氧化程度加剧。喷施外源JA后，MDA含量在不同干旱胁迫程度下较对照组有所降低，且随JA浓度的增大呈先升高后降低的趋势，表明外源JA对MDA含量增加有明显的抑制作用。干旱胁迫及复水后MDA含量在浓度为50μmol/L时最低，分别较0μmol/L降低210.6％、84.3％、12.0％，‘凤丹’叶片MDA含量在不同浓度JA处理下与对照均存在显著性差异(P<0.05)。一定程度上JA可抑制牡丹细胞膜脂过氧化作用，维持‘凤丹’牡丹在逆境下的正常生长。

如图4所示，正常供水条件下，‘凤丹’叶片叶绿素a含量随JA浓度升高呈先上升后下降趋势，干旱胁迫增加了叶绿素a含量，中度、重度干旱胁迫及复水条件下，‘凤丹’叶片叶绿素a含量较正常供水时对照分别增加了5.8％、48.8％、2.2％。中度干旱胁迫下，200-400μmol/L外源JA诱导后高于同时期对照，且存在显著差异。重度干旱胁迫下，100μmol/L JA处理下，‘凤丹’叶片叶绿素a含量达到最高，为2.44mg/g。复水后，随JA浓度升高，‘凤丹’叶片叶绿素a含量呈逐渐降低趋势，JA浓度为50μmol/L时，叶绿素a含量较同时期对照增加了21.56％。

如图5所示，正常供水时，低浓度50μmol/L JA抑制了干旱胁迫下叶绿素b含量的升高，且随JA浓度增大，叶绿素b含量逐渐上升。中度干旱下，200μmol/L和400μmol/L的JA处理后的‘凤丹’幼苗叶片的叶绿素b含量均高于同时期对照，当JA浓度为400μmol/L时，叶绿素b含量最高，相比同时期对照分别增加了18.41％。重度干旱胁迫程度下，JA浓度为100μmol/L时，叶绿素b含量最高，较对照增加了9.9％；复水条件下，JA浓度为200μmol/L时，叶绿素b含量显著增加137.8％。

如图6所示，外源JA处理对正常供水条件下‘凤丹’幼苗叶片内类胡萝卜素含量增加影响不大，低浓度50-100μmol/L JA处理增加了类胡萝卜素含量，高浓度JA处理抑制类胡萝卜素含量增加。中度干旱下，不同浓度外源JA处理对‘凤丹’幼苗叶片内类胡萝卜素含量增加有不同的促进作用，JA浓度为200μmol/L类胡萝卜素含量达到最大值，为0.40mg/g。重度干旱和复水时，高浓度JA溶液处理降低了内类胡萝卜素含量，这可能是因为JA加速了细胞质中的分解代谢过程。

如图7所示，干旱胁迫下‘凤丹’叶片净光合速率显著下降。在不同干旱胁迫及复水处理，喷施外源JA后，净光合速率较同时期对照均有所升高，且随JA浓度增大呈先升高后降低的趋势，表明外源JA对净光合速率提高有明显的促进作用。在中度、重度干旱胁迫及复水处理条件下，‘凤丹’叶片净光合速率在JA浓度为100μmol/L时达最大值，分别较对照升高172.0％、89.9％、90.7％。因此。外源JA诱导对干旱胁迫下油用牡丹‘凤丹’净光合速率的提升具有一定的促进作用。

如图8所示，‘凤丹’叶片的气孔导度在干旱胁迫下显著降低(P<0.05)，复水后，气孔导度有所恢复，仍低于正常供水时未施用JA处理的对照。中度、重度及复水处理下，外源JA处理后，‘凤丹’叶片的气孔导度变化趋势与净光合速率趋势表现相同，100μmol/L外源JA诱导使‘凤丹’牡丹气孔导度在不同干旱胁迫程度及复水处理下达最大值，比同时期对照分别增加了320.3％、115％、188.6％。JA浓度为200μmol/L时，‘凤丹’叶片的气孔导度在中度、重度干旱胁迫及复水处理下数值最低，表明高浓度JA对‘凤丹’气孔导度的增加作用不明显。

如图9所示，随着胁迫程度增加，中度干旱时，胞间CO₂浓度上升，重度干旱下，‘凤丹’幼苗叶片胞间CO₂浓度迅速下降，复水后有所恢复。中度干旱时，100-400μmol/L JA处理显著增加了‘凤丹’幼苗叶片胞间CO₂浓度，且在最高浓度400μmol/L JA处理下达到最大值。重度干旱下，喷施50-100μmol/L JA对‘凤丹’叶片胞间CO₂浓度增加起积极作用，50μmol/LJA处理使‘凤丹’叶片的胞间CO₂浓度达到最大值，较同时期对照处理增幅为61.61％。复水后，不同浓度JA诱导处理下，‘凤丹’叶片胞间CO₂浓度变化幅度虽然较小，但均有所升高。

如图10所示，干旱胁迫下‘凤丹’叶片蒸腾速率表现与净光合速率、气孔导度相同变化趋势，JA处理后蒸腾速率均呈先升高后降低的趋势。中度、重度干旱胁迫及复水后，100μmol/L JA处理使‘凤丹’叶片的蒸腾速率达最大值，分别比对照增加了277.3％、111.7％、165.5％。蒸腾速率的增加可以促进植物体水分运输，促进根系吸水能力的提升。

综上所述，适宜浓度外源JA诱导可使三年生油用牡丹‘凤丹’在干旱胁迫下受到的危害得到相应的缓解，其缓解效果因JA浓度不同存在一定差异，外施100-200μmol/L JA对三年生油用牡丹‘凤丹’干旱胁迫的缓解效果最佳。

本发明在油用牡丹花后生长阶段，采用不同浓度的外源JA诱导，显著提高了‘凤丹’牡丹干旱胁迫下渗透调节物质含量、光合色素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)，降低了丙二醛含量，降低细胞膜脂过氧化程度，促进‘凤丹’牡丹光合作用的进行，增强其对干旱胁迫的防御能力。

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)

1.一种采用茉莉酸提高油用牡丹抗旱性的方法，其特征在于，采用茉莉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、无病虫害的三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)对油用牡丹进行整株喷施茉莉酸，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。

2.根据权利要求1所述的一种采用茉莉酸提高油用牡丹抗旱性的方法，其特征在于，所述步骤3)中喷施茉莉酸的浓度为50-400μmol/L。

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