CN113711799A

CN113711799A - 一种乙二胺四乙酸铁钠增强草坪草抗盐能力的应用

Info

Publication number: CN113711799A
Application number: CN202110857990.0A
Authority: CN
Inventors: 陈煜�; 郑钰莹; 刘君; 金志贴; 刘宇
Original assignee: Shuyang Zhouji Tiaoyuan Lawn Professional Cooperative; Nanjing Agricultural University
Current assignee: Shuyang Zhouji Tiaoyuan Lawn Professional Cooperative; Nanjing Agricultural University
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2021-11-30

Abstract

本发明公开了乙二胺四乙酸铁钠在提高草坪草抗盐能力中的应用。乙二胺四乙酸铁钠在提高草坪草抗盐能力中的应用。优选向草坪草培养液中添加0‑100μmol/L的乙二胺四乙酸铁钠；进一步优选向草坪草培养液中添加20μmol/L乙二胺四乙酸铁钠。一种提高草坪草耐盐性的培养液，优选80μmol/L的乙二胺四乙酸铁钠。经在1/2霍格兰培养液中添加20μmol/L乙二胺四乙酸铁钠，能满足海滨雀稗在非胁迫条件下的正常生长；盐胁迫下，添加80μmol/L乙二胺四乙酸铁钠能显著促进海滨雀稗生长，减少根系中Na⁺积累，降低盐胁迫下的伤害。结果表明，在1/2霍格兰培养液中添加80μmol/L乙二胺四乙酸铁钠对海滨雀稗响应盐胁迫具有正效应。

Description

一种乙二胺四乙酸铁钠增强草坪草抗盐能力的应用

技术领域

本发明属于草坪种植及养护管理领域，涉及乙二胺四乙酸铁钠在提高草坪草抗盐能力中的应用。

背景技术

乙二胺四乙酸铁钠（Fe-EDTA）是一种有机化合物，分子式为C₁₀H₁₂FeN₂NaO₈，分子量367.05。铁元素是植物生长必需元素，参与到光合作用、生物固氮和呼吸作用中的细胞色素和非血红素铁蛋白的组成，在氧化还原过程中都起着电子传递作用；植物缺铁会表现出叶片叶脉间缺绿的症状。作为植物霍格兰营养液中的主要铁存在形式，Fe-EDTA能有效的促进植物铁离子吸收。

盐胁迫是影响植物生长和发育的主要限制因子，植物在进化过程中通过改变外观形态、生理生化响应以及耐盐基因表达来适应盐胁迫环境，提高植物耐盐能力。盐胁迫一方面会造成Na离子毒害，同时抑制了其他金属元素如钙、镁和铁等元素的吸收，进而影响植物生长。已有研究表明，通过外源添加FeSO4与氨基酸的螯合产物，能显著促进番茄铁元素吸收，增强抗氧化酶活性，降低盐胁迫下的氧化胁迫伤害，提高耐盐性。然而，能否通过外源增加Fe-EDTA浓度，促进铁离子吸收，提高草坪草的耐盐性，尚无报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足,提供乙二胺四乙酸铁钠在提高草坪草抗盐能力中的应用。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

乙二胺四乙酸铁钠在提高草坪草抗盐能力中的应用。

所述的应用，优选向草坪草培养液中添加0-100 μmol/L的乙二胺四乙酸铁钠；进一步优选适宜草坪草生长的20 μmol/L的乙二胺四乙酸铁钠。

通过比较适宜浓度和高浓度乙二胺四乙酸铁钠下的耐盐比较，优选包含80 μmol/L的乙二胺四乙酸铁钠。

有益效果：

在正常生长条件下，通过配置含有不同Fe-EDTA浓度（0、10、20、30、50、80、100 μmol/L）的霍格兰营养液，通过比较光化学效率(Fv/Fm)和叶绿素含量，评价草坪生长情况。结果表明，20 μmol/L的乙二胺四乙酸铁钠能满足草坪草的正常生长。

盐胁迫下，通过比较含有20 μmol/L和80 μmol/L Fe-EDTA浓度的草坪生长，发现80 μmol/L Fe-EDTA浓度能显著提高海滨雀稗的耐盐性，具体表现在较高的生物量、光合速率、光化学效率(Fv/Fm)、根系活力和离子含量。说明，增加溶液中Fe-EDTA浓度能显著抑制盐胁迫下根系中Na⁺积累，保持较高的根系活力，促进草坪草生长。

附图说明

图1正常生长条件下不同浓度乙二胺四乙酸铁钠对草坪生长的影响

图2 盐胁迫下乙二胺四乙酸铁钠对草坪生长的影响

图3盐胁迫下乙二胺四乙酸铁钠对草坪生物量和根系活力的影响

图4 盐胁迫下乙二胺四乙酸铁钠对光合速率、光化学效率和叶绿素含量的影响

图5 盐胁迫下乙二胺四乙酸铁钠对根系中Fe²⁺、Na⁺和K⁺离子含量的影响

具体实施方式

实施例1

1 试验材料

供试材料为海滨雀稗( Paspalum vaginatum ) ’Sea Isle 2000’，采取营养繁殖的方法进行材料培养。于2014年6月15日剪取一致性好的草茎（长10cm，包含2个节），随机分别选取10株用海绵固定于直径2.5 cm、深10 cm的塑料长圆柱管的管口位置（管子底部打孔）。将种植好草茎的管子固定在打孔的圆形泡沫板（直径约为15 cm），每6个管子固定在一个泡沫板上。最后将泡沫板悬浮在装有1 L营养液的小桶内。营养液的成份为1/2的霍格兰营养液：2.5 mM Ca(NO₃)₂·4H₂O, 2.5 mM KNO₃, 1 mM MgSO₄·7H₂O, 0.5 mM KH₂PO₄, 46 μM H₃BO₃, 9 μM MnCl₂·4H₂O, 0.8 μM ZnSO₄·7H₂O, 0.1 μM H₂MoO₄·H₂O, 0.3 μMCuSO₄·5H₂O, 和 20 μM Fe-EDTA。于人工气候室中培养，条件设置为：白天温度30℃，晚上温度25℃，光照时间12h，光照强度1000 μmol.m^-2.s^-1，相对湿度65%。每三天更换一次营养液，每一周修剪一次保持材料的一致性。经过20天的培养，材料生长一致时进行以下处理。

2 试验设计

材料预培养至长势良好时开始试验处理。继续采用1/2的霍格兰营养液进行培养，调整Fe-EDTA的浓度，设7个浓度梯度，分别为0、10、20、30、50、80、100 μmol/L。不同处理浓度4个重复。处理10天以后，观察植株表型，进行拍照记录。选取完全展开的叶片，使用叶绿素荧光仪测定叶片的光化学效率和叶绿素含量测定仪测定叶片的叶绿素相对含量。

3 数据处理

将所得评价数据用Excel 2010进行整理，用SPSS程序分析软件（SPSS StatisticsV17.0）进行方差分析，平均数之间差异选择最小显著差异法(LSD)进行比较，显著水平P=0.05。采用SigmaPlot 11.0软件作图。

4 试验结果

由图1可知，采用不同Fe-EDTA的浓度处理下，海滨雀稗的生长存在显著差异，其中20-100 μmol/L浓度下的草坪生长、光化学效率和叶绿素含量显著优于0和10 μmol/L处理；而20-100 μmol/L浓度下的生长没有显著差异。结果表明，20 μmol/L的Fe-EDTA浓度能满足海滨雀稗的正常生长。

实施例2

1 试验材料

参照实施例1中的试验材料培养方法。

2试验设计

将培养好的材料进行以下处理，4个生物学重复，采用随机区组设计，共4个处理:

C. 20 μmol/L的Fe-EDTA浓度；

E. 80 μmol/L的Fe-EDTA浓度；

CS. 盐处理，20 μmol/L的Fe-EDTA + 250 mM NaCl；

ES. 盐处理，80 μmol/L的Fe-EDTA + 250 mM NaCl。

于试验处理第10d时进行拍照记录并测定指标：

A. 地上地下生物量：将地上部和根系分开，烘干至恒重测定其生物量。

B. 根系活力测定：采用TTC法测定根系活力，首先配制标准曲线，分别配置20 µg、40 µg、80 µg、120 µg、160 µg的TTF乙酸乙酯溶液，在485 nm波长下测定吸光度，绘制标准曲线。称取0.5 g根尖样品，放入小烧杯中，加入0.4％ TTC溶液和磷酸缓冲液（1/15 mol/L，pH7.0）各5 mL，使根系完全浸泡在溶液内，在37℃下暗放置1-2 h。此后立即加入1 mol/L硫酸2 mL，以停止反应。最后取出浸泡的根系，用滤纸吸干水分，放入研钵中，加乙酸乙酯3-4mL，充分研磨，将提取出的红色TTF提取液转移到刻度试管，并用少量乙酸乙酯把残渣洗涤2-3次，最后用乙酸乙酯定容到10 mL，用分光光度计在波长485 nm下比色，以空白试验作参比测出吸光度，根据标准曲线求出TTC还原量。根系活力= TTC还原量/(1000*根重*反应时间) [mg TTF/ ( g•h )]

C. 叶绿素含量：称取大约0.05 g新鲜植物叶片，置于含有10ml 95％乙醇试管中浸泡，至叶片完全发白，进行比色测定。将叶绿素色素提取液倒入比色杯内，以95％乙醇为对照调零，在波长665nm和649nm下测定吸光度。由此根据以下关系式分别计算叶绿素的浓度：

Ca=13.95 A665－6.88 A649

Cb=24.96 A649－7.32 A665

式中：Ca、Cb分别为叶绿素a和b的浓度，a+b即得叶绿素总浓度。叶绿体色素的含量=（色素浓度×提取液体积）/样品鲜重，单位mg/g DW。

D. 光合速率：采用LI-6400XT便携式光合仪测定，测量时间选取为下午13：00，测定时选取叶龄一致的叶片，快速剪取4-6片的叶片，平铺展开后测量其宽度后置于预热好的叶室内（4 cm2），等屏幕上的二氧化碳浓度稳定后测量记录光合速率（Pn）。

E. 光化学效率：随机选择完全展开的高羊茅叶片，用叶夹夹好，暗适应30min。将测量探头置于叶绿素荧光效能分析仪叶夹上，打开叶夹的遮光片，使暗适应后的部位暴露在由600nm固态光源提供的激发光下，测量叶片光化学效率值。

F. 离子含量：海滨雀稗处理第0天和第10天，将材料整株取出来清洗干净，将地上部和根系分离，烘干至恒重后，分别称取大约0.1g干重的样品。将样品经过微波消解后，用光学发射光谱仪（Optima 2100 DV）测定铁、钠、钾离子的含量。

3 数据处理

数据使用SPSS软件（SPSS Statistics V17.0）进行方差分析，平均数之间差异选择Fisher的最小显著差异法(LSD)进行比较，显著水平P=0.05，采用SigmaPlot 11.0软件作图。

4 测定指标和结果

4.1 草坪生长、生物量和根系活力

根据图2可知，培养材料在处理前表型一致性较好（图2 a-d），将培养材料在4种不同实验处理10天后，材料外观形态之间存在较大的差异（图2 e-h）。在处理的第10天，E组植株与对照组C比较表型无显著差异（图2 e，g）；但CS组植株受到明显的盐害现象，绝大部分叶片逐渐卷曲，整体色泽发灰（图2 f）；ES组植株表现出一定盐害现象，植株叶片发生卷曲，并没有发生失绿现象（图2 h）。由此可以看出，海滨雀稗在受到盐胁迫时，80 μmol/L的Fe-EDTA缓解了植株的盐害。

由图3 a可以看出，在盐胁迫的第10天时，C组和E组植株的地上部和地下部的生物量无显著差异；ES植株材料地上部的生物量比CS植株高62.13%，有显著性差异，而根系的生物量之间没有显著性差异。说明80 μmol/L的Fe-EDTA处理盐胁迫下海滨雀稗对根系没有显著影响，而能促进植物生长，提高植株地上部的生物量。图3 b发现，在实验处理第10天时，E组植株根系活力显著低于C组植株根系活力。而在盐胁迫下，ES组植株根系活力比CS植株高75.95%，有显著差异。由此可知，在海滨雀稗植株受到盐胁迫后，80 μmol/L的Fe-EDTA能够维持植株较高的根系活力。

4.2 光合速率、光化学效率和叶绿素含量

图4显示了海滨雀稗在四种不同实验处理第0天和第10天的光合速率（a）、光化学效率（b）和叶绿素含量（c）的差异。在实验处理的第0天时，海滨雀稗叶片光合速率、光化学效率和叶绿素含量没有显著性差异，而在处理第10天时，CS组植株叶片光合速率、光化学效率和叶绿素含量显著下降；而ES组植株叶片的光合速率显著降低，叶片的光化学效率和叶绿素含量差异并不显著。CS和ES组植株比较发现，ES组植株叶片光合速率、光化学效率和叶绿素含量较CS组植株显著提高。由此可知，海滨雀稗在盐胁迫下，80 μmol/L的Fe-EDTA处理能提高叶片的叶绿素含量，促进植株叶片的光合速率和光化学效率。

4.3 离子含量

根据图5显示，实验处理的第0天时，海滨雀稗根系中K⁺、Na⁺、Fe²⁺的含量没有显著性差异，Na⁺/K⁺比率均在1以下，植株之间无显著差异。在实验处理第10天时，在正常生长条件下，C植株与E植株根系中的 Na⁺/K⁺、Na⁺含量无显著性差异；在E组植株中，根系中的K⁺、Fe² ⁺含量比对照C组分别提高了10.41%和207.5%，有显著差异。盐胁迫下，CS组植株与对照组C组比较发现，Na⁺显著提高，但是K⁺的含量变化不显著。80 μmol/L的Fe-EDTA处理下，ES植株的Na⁺含量较CS植株显著降低23.66%，K⁺含量较CS植株提高了14.63%；Na⁺/K⁺值较CS植株降低了33.29%。

根据图5显示，实验处理的第0天时，海滨雀稗地上部中K⁺、Na⁺和Fe²⁺的含量没有显著性差异，植株之间无显著差异。在实验处理第10天时，正常生长条件下，E组与C组植株比较发现，海滨雀稗地上部的K⁺、Na⁺和Fe²⁺的含量无显著差异。盐胁迫下，CS组植株地上部K⁺离子含量显著下降21.89%，Na⁺含量显著提高47倍，ES组较CS组植株地上部的K⁺含量无显著差异，而Na⁺含量提高了6.55%。

以上结果表明，说明盐胁迫下，海滨雀稗根系中的Na⁺大量积累，80 μmol/L的Fe-EDTA处理能够显著提高根系中Fe²⁺的含量，促进叶绿素合成，降低根系中的Na⁺积累，同时促进了K⁺的吸收，大幅度降低了Na⁺/K⁺值，达到缓解根系盐害的作用。

Claims

1.乙二胺四乙酸铁钠在提高草坪草抗盐能力中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于向草坪草根系营养液中添加0-100 μmol/L的乙二胺四乙酸铁钠。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于向草坪草草坪草根系营养液中添加80 μmol/L的乙二胺四乙酸铁钠。