CN114128714B - 一种提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂及处理方法，包括100μmol/L的褪黑素和100μmol/L的5‑氮胞苷。其处理方法如下：在生长健壮的葡萄苗喷洒100μmol/L褪黑素和100μmol/L 5‑氮胞苷，每隔6天喷洒一次，喷施的量为每株葡萄苗的叶片和茎秆均完全湿润为止，共喷洒5次。本发明通过对葡萄苗进行喷施100μmol/L的褪黑素和100μmol/L的5‑氮胞苷，可以有效提高葡萄植株的耐铝毒能力，可有效缓解铝胁迫对葡萄茎干和根系的伤害，可有效缓解铝胁迫对葡萄的生理伤害，可有效提高铝胁迫下葡萄叶片有机营养和渗透调节物质的含量，减缓葡萄叶片因营养匮乏或细胞失水而受到生理伤害，可有效降低铝胁迫下葡萄叶片的铝积累量，减轻葡萄叶片受到的铝胁迫伤害。

Description

一种提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂及处理方法
技术领域
本发明涉及植物栽培技术领域，具体为一种提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂及处理方法。
背景技术
葡萄(Vitis spp.)为世界广泛栽培的大宗果树，由于其营养丰富、口感多变、用途多样，可鲜食亦可酿酒和加工成葡萄干、葡萄汁，因而深受广大消费者的喜爱。葡萄适应性广，具有高产、耐旱、生长管理粗放、便于移栽种植等优点，但在我国南方酸性土壤地区栽培推广过程中，经常会受到土壤铝毒胁迫从而影响葡萄的生长发育及果实品质。
铝元素是地壳中含量最丰富的金属元素，其含量达7％以上。在中性和碱性土壤中，铝元素以铝土矿的形式存在，不被植物吸收，亦不会对植物造成伤害。但当土壤pH值下降到5.0以下时，铝土矿中的大量铝元素以Al3+的形式存在于土壤溶液中，会被植物大量吸收，并对其造成伤害。
随着近代工业的发展，大量酸性气体(如二氧化硫、氮氧化合物等)排放到大气中，导致酸雨频发，加之生理酸性化肥的大量使用，更是加剧了土壤的酸化，特别是在我国南方地区。酸性土壤的铝毒问题已经成为限制我国南方地区作物生产的主要因素之一。
褪黑素(Melatonin，MT)是由脑松果体分泌的激素之一，属于吲哚杂环类化合物，化学名是N-乙酰基-5甲氧基色胺，具有明显的昼夜节律，白天分泌受抑制，晚上分泌活跃。褪黑素有强大的神经内分泌免疫调节活性和清除自由基抗氧化能力，可能会成为新的抗病毒治疗的方法和途径。此外，5-氮胞苷是一种DNA甲基化抑制剂，并且可有效提高植株的耐铝毒能力。通过对褪黑素和5-氮胞苷的配合使用及相关配套技术可开发出一种提高葡萄耐土壤铝毒的药剂。通过查阅文献后发现到目前为止还未见有提高葡萄耐土壤铝毒的药剂及处理方法的相关报道。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂及处理方法。
根据本发明的一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂，包括褪黑素和5-氮胞苷。
进一步地，所述褪黑素的浓度为100μmol/L，所述5-氮胞苷的浓度为100μmol/L。
根据本发明的另一个目的，本发明提供上述一种提高葡萄耐铝毒胁迫的处理方法，包括如下步骤：在生长健壮的葡萄苗喷洒100μmol/L的褪黑素和100μmol/L的5-氮胞苷。
进一步地，每隔6天喷洒一次，共喷洒5次。
进一步地，喷施的量为每株葡萄苗的叶片和茎秆均完全湿润为止。
本发明的有益效果是：
本发明通过对葡萄苗进行喷施100μmol/L褪黑素和100μmol/L 5-氮胞苷，可以有效提高葡萄植株的耐铝毒能力，对葡萄植株喷洒100μmol/L褪黑素和100μmol/L 5-氮胞苷处理可有效缓解铝胁迫对葡萄茎干和根系的伤害，可有效缓解铝胁迫对葡萄的生理伤害，可有效提高铝胁迫下葡萄叶片有机营养和渗透调节物质的含量，减缓葡萄叶片因营养匮乏或细胞失水而受到生理伤害，可有效降低铝胁迫下葡萄叶片的铝积累量，减轻葡萄叶片受到的铝胁迫伤害。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例1
一种提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂，包括100μmol/L的褪黑素和100μmol/L的5-氮胞苷。
上述一种提高葡萄耐铝毒胁迫的处理方法，包括如下步骤：在生长健壮的葡萄苗喷洒100μmol/L的褪黑素和100μmol/L的5-氮胞苷，每隔6天喷洒一次，喷施的量为每株葡萄苗的叶片和茎秆均完全湿润为止，共喷洒5次。
实施例2
2020—2021年在昆明学院农学实践园大棚开展提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂及方法研究，依照本发明所述方法对葡萄植株进行处理，操作如下：
1)葡萄育苗
以‘水晶’葡萄为材料，采用扦插育苗。扦插时间为1月，扦插方法为把冬剪修剪下来的枝条剪成具有3个节的枝段，枝段的形态学下端剪成斜口，枝段的形态学上端剪成平口。把剪好的葡萄枝段形态学下端扦插到直径和高均为25cm的营养钵中，扦插深度为枝段的1/3左右，营养钵中的栽培基质为泥炭︰蛭石︰珍珠岩＝3︰1︰1(体积比)充分混匀，每个营养钵中扦插5个枝段。待生根后每周浇一次Hoagland’s营养液(pH值5.6)，浇的量为每个营养钵500mL，待萌发的枝条长至50cm长时进行铝胁迫处理。
2)铝胁迫处理的药剂及处理方法
当扦插的枝条长至50cm长时，每个营养钵中挑选一株生长健壮、无病虫害的苗保留，其他苗全部拔出，每个营养钵中选留的苗应长势一致。铝胁迫处理的药剂及浓度为20mmol/L硫酸铝(pH值为4.6)。具体处理方法为把挑选出来生长健壮一致的葡萄苗连同营养钵一起放进不漏水的长条盆中(长条盆的长、宽、高分别为120cm、35m、30cm)，每个长条盆中放入4个营养钵，然后在每个长条盆中加入上述硫酸铝处理液8L，使营养钵中的栽培基质充分吸收处理液，最后在长条盆底部的处理液保持5cm左右的深度。另外留一个对照(CK)，对照的长条盆用8L清水替代盐碱处理液。以后每周更换一次处理液，即把长条盆中剩余的处理液倒掉，换入8L新的处理液。每周浇一次Hoagland’s营养液(pH值4.6)，浇的量为每个营养钵500mL，处理时间为5周(35天)。
3)提高葡萄耐铝胁迫的药剂及处理方法
从2)处理的当天开始，铝毒胁迫的葡萄苗设置以下8个处理：T0喷洒蒸馏水、T1喷洒50μmol/L褪黑素、T2喷洒100μmol/L褪黑素、T3喷洒150μmol/L褪黑素、T4喷洒50μmol/L5-氮胞苷、T5喷洒100μmol/L 5-氮胞苷、T6喷洒150μmol/L氮胞苷、T7喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷。对照(CK)的葡萄苗喷洒蒸馏水。每隔6d喷洒一次，喷施的量为每株葡萄苗的叶片和茎干均完全湿润为止，共喷洒5次。在处理结束当天进行采样，样品为成熟度一致、无病虫害的叶片和根系。试验重复4次，每个重复处理4株葡萄植株。
4)铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄植株形态指标的影响
从表1可看出，铝胁迫下，褪黑素和5氮胞苷处理均能较好的提高葡萄的株高、根体积、根长和根冠比。喷洒蒸馏水处理(T0)的株高显著低于其他处理，而喷洒褪黑素和5-氮胞苷则显著低于对照(CK)，其中喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷(T7)的效果最好。除喷洒50μmol/L5-氮胞苷处理与对照(CK)的差异不显著外，其余各处理的茎粗均显著小于对照(CK)。铝胁迫使葡萄的根体积和根长小于对照(CK)，但褪黑素和5-氮胞苷处理能够有效提高铝胁迫下的葡萄根体积和根长，其中以喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷(T7)的效果最好。铝胁迫下，喷洒蒸馏水处理(T0)和喷洒150μmol/L 5-氮胞苷(T6)的根冠比小于其他处理，而喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷(T7)处理则大于其他处理。可见，喷洒喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理可有效缓解铝胁迫对葡萄茎干和根系的伤害。
表1铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄植株形态指标的影响
处理 株高(cm) 茎粗(mm) <![CDATA[根体积(cm<sup>3</sup>)]]> 根长(cm) 根冠比(％)
T0 181.65e 8.73a 5.25e 33.03d 48.73b
T1 190.15c 7.25b 6.67d 36.93cd 54.80a
T2 216.68b 6.95bc 7.13c 44.00bc 55.68a
T3 214.18b 6.85bc 5.70e 37.50cd 51.19ab
T4 200.48bc 8.33a 7.08c 42.25bc 51.33ab
T5 213.30b 7.40b 7.95b 44.90bc 53.44a
T6 210.43b 6.40cd 6.83cd 41.40c 47.28b
T7 219.53b 5.98d 8.20b 48.75ab 57.39a
CK 235.98a 5.20e 9.08a 52.68a 56.50a
注:同一列上不同字母表示在P<0.05水平上差异显著；数据为4次重复试验的平均值。下表同。
5)铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄叶片丙二醛含量、根系活力、叶绿素含量的影响
丙二醛是细胞膜脂过氧化的产物，其含量越高，说明细胞膜受到的氧化伤害越严重。根系活力的强弱直接反应植物根系的吸收能力，根系活力越强，植物根系吸收能力越强，植株长势越旺盛。叶绿素和类胡萝卜素是植物进行光合作用的光合色素，其中以叶绿素最为重要，因其有部分为光合作用的反应中心色素。从表2可看出，铝胁迫下，喷洒蒸馏水处理(T0)的叶片丙二醛含量显著高于其他处理，而喷洒喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷(T7)则低于除对照(CK)以外的各处理。铝胁迫下，喷洒蒸馏水处理(T0)的根系活力显著低于其他处理，而喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷(T7)则仅低于对照(CK)，且未达到差异显著性水平。铝胁迫下，葡萄叶绿素a和叶绿素b的含量均出现下降趋势，喷洒褪黑素和5-氮胞苷可有效提高葡萄叶片叶绿素a和叶绿素b的含量，其中以喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷(T7)的效果最好；铝胁迫下，类胡萝卜素含量除喷洒100μmol/L 5-氮胞苷与对照(CK)相比无变化外，其余各处理均有不同程度的下降，其中下降幅度最大的是喷洒蒸馏水的处理，比对照(CK)下降了58.33％。可见，喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理(T7)可有效缓解铝胁迫对葡萄的生理伤害。
表2铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄叶片丙二醛含量、根系活力、叶绿素含量的影响
Figure BDA0003397242970000071
6)铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄叶片有机营养物质含量的影响
可溶性糖、蛋白质和脯氨酸是植物体内重要的有机渗透调节物质，淀粉是植物体内贮藏的重要营养物质。逆境胁迫下，植物体内通过积累这些渗透条件物质来防止细胞脱水受损伤。从表3可看出，与对照(CK)相比，铝胁迫下各处理的可溶性糖、淀粉、蛋白质含量均下降，而喷洒褪黑素和5-氮胞苷能够减缓这种下降的幅度；喷洒蒸馏水处理(T0)的可溶性糖、淀粉和蛋白质含量下降幅度最大，分别比对照(CK)下降了58.51％、51.92％和29.53％，差异显著，而喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理(T7)的下降幅度最小，分别比对照(CK)下降了6.59％、0.87％和1.09％。与对照(CK)相比，铝胁迫下各处理的脯氨酸含量均大幅度上升，其中上升幅度最大的是喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理(T7)，比对照(CK)上升了179.79％，差异显著，而喷洒蒸馏水处理(T0)的上升幅度最小，比对照(CK)上升了98.69％，差异显著。可见，喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理可有效提高铝胁迫下葡萄叶片有机营养和渗透调节物质的含量，减缓葡萄叶片因营养匮乏或细胞失水而受到生理伤害。
表3铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄叶片有机营养物质含量的影响
处理 <![CDATA[可溶性糖(mg·g<sup>-1</sup>)]]> <![CDATA[淀粉含量(mg·g<sup>-1</sup>)]]> <![CDATA[蛋白质含量(mg·g<sup>-1</sup>)]]> <![CDATA[脯氨酸含量(μg·g<sup>-1</sup>)]]>
T0 50.58e 33.80d 4.51c 294.69b
T1 62.89d 55.85b 5.79ab 375.45ab
T2 89.18c 68.20a 4.87c 398.42a
T3 86.21c 39.48c 4.18c 312.80b
T4 96.82bc 42.08c 4.06c 363.05ab
T5 110.27ab 48.13bc 5.56b 377.90ab
T6 102.58b 44.06bc 5.27b 297.50b
T7 113.89ab 69.69a 6.33a 415.10a
CK 121.92a 70.30a 6.40a 148.36c
7)铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄叶片无机营养物质含量的影响
氮、磷、钾是植物营养三要素，参与植物的各个生理代谢，正常生长的植物需要从外界吸收大量的氮、磷、钾。此外，钾还是植物细胞重要的无机渗透调节物质，逆境胁迫下，其在植物细胞大量积累可缓解细胞脱水而受到伤害。铝不是植物生长的必须元素，铝胁迫下，植物吸收和积累过量的铝会对其生长发育造成伤害。从表4可看出，与对照(CK)相比，葡萄植株在铝胁迫下，其叶片氮、磷、钾含量均有不同程度的下降，其中喷洒蒸馏水处理(T0)的下降幅度最大，分别比CK下降了38.48％、62.56％、38.43％；喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理(T7)的下降幅度最小，与对照(CK)之间的差异不显著。铝胁迫下，葡萄叶片铝含量大幅度上升，其中上升幅度最大的是喷洒蒸馏水处理(T0)，与对照(CK)相比上升了4.14倍，而喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理(T7)的上升幅度最小，仅上升了1.00倍。可见，褪黑素和5-氮胞苷处理均可有效降低铝胁迫下葡萄叶片的铝积累量，减轻葡萄叶片受到的铝胁迫伤害。
表4铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄叶片无机营养物质含量的影响
Figure BDA0003397242970000091
Figure BDA0003397242970000101
8)铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄植株的受伤指数的影响
铝胁迫下喷洒不同药剂对葡萄植株的受害程度分级标准为：0级植株生长正常，无任何受伤迹象；1级幼叶出现黄化，成年叶无明显变化；2级幼叶普遍黄化，成年叶亦出现增厚现象；3级幼叶大量黄化、干枯脱落，茎顶端生长点萎缩，成年叶明显变厚、叶脉扭曲、变粗糙；4级成年叶出现枯死、脱落现象。
受害指数＝[Σ(受害株数×受害级数)/(总株数×最高受害级)]×100％；
从表5可看出，随着铝胁迫时间的增加，褪黑素和5-氮胞苷处理均能有效减轻铝胁迫对葡萄植株的伤害程度。在处理的第0天，所有处理的受伤指数均为0；在处理的第7天，喷洒蒸馏水处理(T0)的受伤指数为1.23％，显著高于其他处理，而喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理(T7)的受伤指数为0，显著低于其他处理(CK除外)；在处理的第14天、第21天和第28天规律亦如此；到处理的第35天时，喷洒蒸馏水处理(T0)的受伤指数已高达67.54％，显著高于其他处理，而喷洒100μmol/L褪黑素+100μmol/L 5-氮胞苷处理(T7)处理的受伤指数也仅为20.21％，显著低于其他处理(CK除外)。可见，尽管50μmol/L、100μmol/L、150μmol/L的褪黑素和50μmol/l、100μmol/l、150μmol/l的5-氮胞苷处理均能有效提高葡萄耐铝胁迫的能力，但以100μmol/L褪黑素+100μmol/L5-氮胞苷处理的效果最好。
表5铝胁迫下褪黑素和5-氮胞苷处理对葡萄植株受伤指数的影响(％)
处理 第0天 第7天 第14天 第21天 第28天 第35天
T0 0 1.23a 5.75a 17.59a 40.17a 67.54a
T1 0 0.51c 2.24b 10.31b 24.91b 48.61bc
T2 0 0.13e 1.56c 6.17d 21.48b 43.90c
T3 0 0.25d 2.43b 8.63c 22.33b 50.12bc
T4 0 0.91b 2.23b 7.34c 29.91b 53.65b
T5 0 0.56c 1.26c 5.91d 20.89b 44.87c
T6 0 0.89b 2.58b 9.66b 25.31b 55.02b
T7 0 0f 0.73c 1.34e 14.26c 20.21d
CK 0 0f 0d 0f 0d 0e
最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种提高葡萄耐铝毒胁迫的药剂，其特征在于，包括褪黑素和5-氮胞苷，所述褪黑素的浓度为100μmol/L，所述5-氮胞苷的浓度为100μmol/L。
2.一种提高葡萄耐铝毒胁迫的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
在生长健壮的葡萄苗喷洒100μmol/L的褪黑素和100μmol/L的5-氮胞苷，每隔6天喷洒一次，共喷洒5次。
3.根据权利要求2所述的一种提高葡萄耐铝毒胁迫的处理方法，其特征在于，喷施的量为每株葡萄苗的叶片和茎秆均完全湿润为止。
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