CN114711130A - 一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，该方法通过用藜麦多糖（QPS）溶液对在盐环境或碱环境中生长的小麦种子或小麦幼苗进行处理，本发明对所述小麦种子进行浸种处理，对小麦幼苗进行叶面喷洒或根部灌注处理。本发明的QPS溶液对在盐胁迫或碱胁迫中生长的小麦种子或小麦幼苗进行处理后，缓解了盐/碱胁迫对小麦种子以及小麦幼苗生长的抑制，提升了盐/碱环境下小麦种子的发芽率与发芽势，且小麦幼苗与小麦种子的根长、芽长、干重以及鲜重均得到了明显的提升，可以达到正常环境下小麦生长时的各项指标。由此可以看出本发明的方法增强了小麦在盐碱环境下的抗盐碱能力，为开发具有改良土壤、促进生长、增强抗逆性和改善品质多重功效的新型环保生物刺激素奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及小麦生长领域，具体涉及一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法。
背景技术
土壤盐碱化是全世界面临的重大问题，其对农作物的生长、产量及品质产生巨大影响，极大限制了现代农业可持续发展。改良盐碱地、培育耐盐碱品种及增强耐盐碱抗性是充分利用盐碱地的有效措施。改良盐碱地包括物理措施改良法、水利工程措施改良法、化学改良法和生物改良法等。但是多种综合治理技术各有利弊，物理法成本高，可持续性不强；化学法存在土壤次生污染，也具有一定的局限性；生物法所需修复时间周期长等。由于盐碱地整治难度较大，治理成本较高，所以我国治理产业化程度不高，其所带来的直接经济效益也不明显。
在粮食安全生产的大背景下，挖掘盐碱地区、开发盐碱地区的生产潜力时农业生产的重要研究内容。培育耐盐碱品种具有难度大，不稳定及周期长等缺点。其中盐碱胁迫下，解决办法主要有利用生物刺激素和根际微生物等方法。其中生物刺激素在农业部门的使用日益广泛，并且生物刺激素与植物之间的分子互生机制解析也是研究热点。生物刺激素是指能够改良土壤、促进生长、增强抗逆性及改善作物品质的一类物质或微生物，具有环保无害等优势，逐渐成为大家所关注的焦点。多糖具有调节免疫、抗氧化、降低血脂血糖和抑制肿瘤等多种生理活性，已广泛应用于功能食品及医药保健等领域，并且作为一种环境友好型生物刺激剂也已日渐应用于农业生产。
藜麦，又称为南美藜、印第安藜、奎藜、奎奴亚藜、藜谷、昆诺阿藜等,属于苋科藜亚科藜属一年生、短日照、双子叶草本植物，距今已有5000多年的种植历史。自20世纪90年代以来，我国部分地区试种获得成功，目前在吉林、甘肃、山西等地均有规模化种植。其作为一种兼性盐生植物,多数品种具有较高耐盐性,有些品种甚至可以耐受海水一样高的盐胁迫.藜麦的耐盐性及耐盐机理已得到广泛研究。藜麦中的藜麦多糖（Quinoa polysaccharide,QPS）是从藜麦中提取的水溶性多糖，已被证明具有抗氧化、抑菌、抗肿瘤、降血糖、抗病毒和调节免疫等生物活性，但其在农业方面的应用未见报道。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，解决了现有技术中在盐碱环境下小麦生长受到抑制的问题，增强了小麦的抗盐碱能力。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，用藜麦多糖（QPS）溶液对在盐碱环境中生长的小麦种子或幼苗进行处理。
进一步地，具体包括如下方法：
方法一：选取小麦种子，用QPS溶液对小麦种子进行浸种处理，将浸种处理后的种子置于含有盐环境或碱环境的体系中进行培养；
方法二：对在正常条件下生长的小麦幼苗用QPS溶液对其进行叶面喷施或根部灌注，将叶面喷施或根部灌注后的小麦幼苗置于含有盐环境和/或碱环境的水培体系中进行培养。
更进一步地，具体包括如下方法：
方法一：选取大小一致，籽粒饱满的小麦种子，用消毒剂对小麦进行浸泡消毒，再用蒸馏水清洗直至消毒剂气味消失，将消毒后的小麦种子用QPS溶液进行浸种处理，将浸种处理后的种子置于培养皿中，加入含有盐或碱的溶液后置于培养箱中避光处理，7天后检测相关指标；
方法二：选取大小一致，籽粒饱满的小麦种子，用消毒剂对小麦进行浸泡消毒，再用蒸馏水清洗直至消毒剂气味消失，将消毒后的小麦种子置于培养皿中催芽，挑选长势一致的小麦幼苗放入植物培养皿中，两叶时转移至水培培养箱中，每株之间间隔一个孔位，待小麦幼苗适应水培环境后，用QPS溶液对小麦幼苗进行叶面喷施或根部灌注，再向叶面喷施或根部灌注后的小麦幼苗添加盐溶液或碱溶液进行培养；每2天更换一次营养液，10天后采收并检测相关指标。
更进一步地，所述消毒剂为10%的次氯酸钠，所述浸泡消毒时间为20min，所述QPS溶液的浓度为0.5-2g/L，方法一中所述浸种时间为24h，所述培养箱的温度为25℃；方法二中所述催芽时间为12h，所述培养箱内温度为25℃，光照为每天14h。
更进一步地，所述盐溶液为NaCl溶液，所述碱溶液为NaHCO3和NaCO3的混合溶液。
更进一步地，所述NaCl溶液浓度为150mmol/L，所述NaHCO3和NaCO3的摩尔比为9:1。
更进一步地，所述盐溶液为10ml，所述碱溶液为10ml。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过用QPS溶液对在盐胁迫或碱胁迫水培体系中生长的小麦种子或小麦幼苗进行处理，处理后的小麦种子和小麦幼苗的发芽率、发芽势、根长、芽长、干重以及鲜重均得到了提升，由此可以看出本发明的方法增强了小麦的抗盐碱能力，为开发具有改良土壤、促进生长、增强抗逆性和改善品质多重功效的新型环保生物刺激素奠定了基础。
附图说明
图1为实施例1中盐胁迫下不同浓度QPS溶液中小麦种子的发芽率折线图；
图2为实施例1中盐胁迫下不同浓度QPS溶液中小麦种子的发芽势折线图；
图3为实施例1中碱胁迫下不同浓度QPS溶液中小麦种子的发芽率折线图；
图4为实施例1中碱胁迫下不同浓度QPS溶液中小麦种子的发芽势折线图；
图5为对比例1中小麦种子在不同盐胁迫环境下的发芽率折线图；
图6为对比例1中小麦种子在不同盐胁迫环境下的发芽势折线图；
图7为对比例1中小麦种子在不同碱胁迫环境下的发芽率折线图；
图8为对比例1中小麦种子在不同碱胁迫环境下的发芽势折线图；
图9为对比例2中小麦种子在不同浓度QPS溶液中发芽率折线图；
图10为对比例2中小麦种子在不同浓度QPS溶液中发芽势折线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下列实施例中所涉及的实验方法、检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法、检测方法等。
本发明中的具体实施例均采用北方大宗作物小麦为实施材料，利用水培体系进行盐碱胁迫试验。
实施例1
一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，选取大小一致，籽粒饱满的小麦种子，用10%的次氯酸钠浸泡20min进行消毒，再用蒸馏水进行清洗直至刺激性气味消失。将消毒后的小麦种子用10ml不同浓度的QPS溶液在室温条件下进行浸种，浸种时间为24h，将浸种后的种子分别放置在含有2层滤纸的培养皿中，其中一部分加入10ml浓度为150mmol/L的NaCl盐溶液，一部分加入10ml摩尔比为9:1的NaHCO3和NaCO3混合碱溶液，以保持一定的水分和盐碱胁迫的浓度。随后置于25℃的培养箱中避光处理，模拟发芽环境，每天更换滤纸及盐/碱溶液，以保持一定的水分和盐/碱胁迫的浓度。每天记录每组发芽个数，第三天计算其发芽势，第七天计算其发芽率，以及检测小麦种子根长、芽长、干重以及鲜重，试验重复三次取其平均值，发芽率与发芽势参照附图1-4，根长、芽长、干重以及鲜重的检测结果如表1表2所示。发芽势（GP）=发芽种子数÷种子总数（第三天）；发芽率（GR）=发芽种子数÷种子总数（第七天）；测定小麦根长、芽长及鲜重时，先将其根部用滤纸把营养液吸干，测量其根长及芽长，用天平测小麦鲜重。测干重则需要将其放入烘箱12 h后，用天平测其干重。
表1：不同浓度QPS溶液在盐胁迫下对小麦种子萌发的影响
表2：不同浓度QPS溶液在碱胁迫下对小麦种子萌发的影响
实施例2
一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，首先将大小一致，籽粒饱满的小麦种子用10%的次氯酸钠浸泡20min进行消毒，再用蒸馏水进行清洗直至刺激性气味消失。将消毒冲洗后的种子放置在2层滤纸的培养皿中加入10ml蒸馏水保持湿润，催芽12h，挑选长势一致的小麦将其放在25℃的植物培养皿中。
待小麦幼苗两叶时将其转移至水培培养箱中，每盆48株，每株之间间隔一个孔位，保持培养箱内温度25℃，每天光照时间为14 h。待小麦适应水培环境后。用10ml不同浓度的QPS溶液对小麦幼苗进行叶面喷施或根部灌注，再给每株小麦幼苗加入10ml浓度为150mmol/L的NaCl盐溶液或10ml摩尔比为9:1的NaHCO3和NaCO3混合碱溶液，每2天换一次营养液，10天后进行采收，检测小麦的根长、芽长、鲜重以及干重。试验重复三次取其平均值，小麦的根长、芽长、鲜重以及干重检测结果如表3、表4所示。
表3不同浓度QPS溶液在盐胁迫下对小麦幼苗的影响
表4不同浓度QPS溶液在碱胁迫下对小麦幼苗的影响
对比例1（盐碱胁迫对小麦种子发芽和幼苗生长的研究）
该对比例选取北方大宗作物小麦的种子采用水培试验体系进行试验，盐胁迫试验选用NaCl溶液进行处理，碱胁迫试验选取摩尔比为9:1的NaHCO3和NaCO3混合溶液进行试验，具体步骤如下：
（1）对小麦种子进行盐/碱胁迫试验
首先将大小一致，籽粒饱满的小麦种子用10%的次氯酸钠浸泡20min进行消毒，再用蒸馏水进行清洗直至刺激性气味消失。将冲洗后的种子放置在2层滤纸的培养皿中，分别加入10mL盐/碱溶液，盐溶液的浓度分别为0、50、100、150、200、250、300、350mmol•L-1，碱溶液的浓度分别为0、50、100、150、200、250、300mmol•L-1。将培养皿置于25℃培养箱中，避光处理模拟发芽环境。每天更换滤纸及处理液，以保持一定的水分和盐碱胁迫的浓度。每天记录每组发芽个数，第三天计算其发芽势，第七天计算其发芽率，以及检测其根长、芽长、鲜重以及干重，重复试验3次取其平均值。发芽率与发芽势参照附图5-8，根长、芽长、干重以及鲜重的检测结果如表5表6所示。
（2）对小麦幼苗进行盐/碱胁迫试验
育种：首先将大小一致，籽粒饱满的小麦种子用10%的次氯酸钠浸泡20min进行消毒，再用蒸馏水进行清洗直至刺激性气味消失。将冲洗后的种子放置在2层滤纸的培养皿中，分别加入10ml蒸馏水，催芽12h，挑选长势一致的小麦将其放在植物培养皿中。
幼苗期：待小麦幼苗两叶时将其转移至水培培养箱中，每盆48株，每株之间间隔一个孔位，保持培养箱内温度25℃，每天光照时间为14 h。待小麦适应水培环境到苗期后。给每组加入10mL盐/碱溶液，盐溶液的浓度分别为0、50、100、150、200、250、300、350mmol•L-1，碱溶液的浓度分别为0、50、100、150、200、250、300mmol•L-1。每2天换一次营养液，10天后进行采收，检测小麦的根长、芽长、鲜重以及干重，重复试验3次取其平均值，检测结果如表7表8所示。
表5 不同浓度盐溶液对小麦种子萌发的影响
表6 不同浓度碱溶液对小麦种子萌发的影响
表7 不同浓度盐溶液对小麦幼苗的影响
表8 不同浓度碱溶液对小麦幼苗的影响
对比例2 （不同浓度QPS溶液对小麦种子发芽和幼苗生长的研究）
该对比例选取北方大宗作物小麦的种子采用水培试验体系进行试验，采用不同浓度的QPS溶液对正常生长的小麦种子/幼苗进行处理，具体步骤如下：
（1）不同浓度的QPS溶液对小麦种子萌发的影响
首先将大小一致，籽粒饱满的小麦种子用10%的次氯酸钠浸泡20min进行消毒，再用蒸馏水进行清洗直至刺激性气味消失。将消毒后的小麦种子用10ml不同浓度的QPS溶液在室温条件下进行浸种，浸种时间为24h，将浸种后的种子放置在2层滤纸的培养皿中。将培养皿置于25℃培养箱中，避光处理模拟发芽环境。每天更换滤纸及处理液，以保持一定的水分和浓度。每天记录每组发芽个数，第三天计算其发芽势，第七天计算其发芽率，以及检测其根长、芽长、鲜重以及干重，重复试验3次取其平均值。发芽率与发芽势参照附图9和10，根长、芽长、干重以及鲜重的检测结果如表9所示。
（2）不同浓度的QPS溶液对小麦幼苗的影响
育种：首先将大小一致，籽粒饱满的小麦种子用10%的次氯酸钠浸泡20min进行消毒，再用蒸馏水进行清洗直至刺激性气味消失。将冲洗后的种子放置在2层滤纸的培养皿中，分别加入10ml蒸馏水，催芽12h，挑选长势一致的小麦将其放在植物培养皿中。
幼苗期：待小麦幼苗两叶时将其转移至水培培养箱中，每盆48株，每株之间间隔一个孔位，保持培养箱内温度25℃，每天光照时间为14 h。待小麦适应水培环境到苗期后，用10ml不同浓度的QPS溶液对小麦幼苗进行叶面喷施或根部灌注。每2天换一次营养液，10天后进行采收，检测小麦的根长、芽长、鲜重以及干重，重复试验3次取其平均值，检测结果如表10所示。
表9：不同浓度QPS溶液对小麦种子萌发的影响
表10：不同浓度QPS溶液对小麦幼苗的影响
结果与分析：通过实施例1、实施例2、对比例1以及对比例2的各项检测数据可以看出，QPS溶液对在盐胁迫或碱胁迫中生长的小麦种子或小麦幼苗进行处理后，缓解了盐/碱胁迫对小麦种子以及小麦幼苗生长的抑制，提升了盐/碱环境下小麦种子的发芽率与发芽势，且小麦幼苗与小麦种子的根长、芽长、干重以及鲜重均得到了明显的提升，可以达到正常环境下小麦生长时的各项指标。
综上，本发明中通过用QPS溶液对在盐/碱环境中生长的小麦种子或幼苗进行处理，提升了盐/碱环境中小麦种子的发芽率、发芽势，并且使其根长、芽长干重以及鲜重均可以达到正常生长时的各项指标，因而本发明的方法表明了藜麦多糖（QPS）能够增强了小麦的抗盐碱能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，其特征在于：用藜麦多糖（QPS）溶液对小麦种子或幼苗进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，其特征在于，具体包括如下方法：
方法一：选取小麦种子，用QPS溶液对小麦种子进行浸种处理，将浸种处理后的种子置于含有盐环境或碱环境的体系中进行培养；
方法二：对在正常条件下生长的小麦幼苗用QPS溶液对其进行叶面喷施或根部灌注，将叶面喷施或根部灌注后的小麦幼苗置于含有盐环境和/或碱环境的水培体系中进行培养。
3.根据权利要求2所述的一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，其特征在于，具体包括如下方法：
方法一：选取大小一致，籽粒饱满的小麦种子，用消毒剂对小麦进行浸泡消毒，再用蒸馏水清洗直至消毒剂气味消失，将消毒后的小麦种子用QPS溶液进行浸种处理，将浸种处理后的种子置于培养皿中，加入含有盐或碱的溶液后置于培养箱中避光处理，7天后检测相关指标；
方法二：选取大小一致，籽粒饱满的小麦种子，用消毒剂对小麦进行浸泡消毒，再用蒸馏水清洗直至消毒剂气味消失，将消毒后的小麦种子置于培养皿中催芽，挑选长势一致的小麦幼苗放入植物培养皿中，两叶时转移至水培培养箱中，每株之间间隔一个孔位，待小麦幼苗适应水培环境后，用QPS溶液对小麦幼苗进行叶面喷施或根部灌注，再向叶面喷施或根部灌注后的小麦幼苗添加盐溶液或碱溶液进行培养；每2天更换一次营养液，10天后采收并检测相关指标。
4.根据权利要求3所述的一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，其特征在于：所述消毒剂为10%的次氯酸钠，所述浸泡消毒时间为20min，所述QPS溶液的浓度为0.5-2g/L，方法一中所述浸种时间为24h，所述培养箱的温度为25℃；方法二中所述催芽时间为12h，所述培养箱内温度为25℃，光照为每天14h。
5.根据权利要求3所述的一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，其特征在于：所述盐溶液为NaCl溶液，所述碱溶液为NaHCO3和NaCO3的混合溶液。
6.根据权利要求5所述的一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，其特征在于：所述NaCl溶液浓度为150mmol/L，所述NaHCO3和NaCO3的摩尔比为9:1。
7.根据权利要求3所述的一种藜麦多糖提升小麦耐盐碱抗性的方法，其特征在于：所述盐溶液为10ml，所述碱溶液为10ml。
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