CN115316069B - 井冈霉素a的应用和促进植物种子萌发的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及种子处理领域，特别是涉及井冈霉素A的应用和促进植物种子萌发的方法。本发明提供了井冈霉素A在促进植物种子萌发中的应用。本发明所述井冈霉素A通过调节水稻种子海藻糖信号，协调胚乳‑胚之间的物质转运和利用，从而促进水稻种子在低温厌氧或常温厌氧条件下萌发，这对于推广水稻直播栽培技术和提高水稻产量都有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及种子处理领域，特别是涉及井冈霉素A的应用和促进植物种子萌发的方法。
背景技术
水稻(Oryza sativa L.)是我国最主要的粮食作物之一。传统的水稻种植通常采用育苗移栽的栽培方式，也是当前我国水稻栽培的主要方式。但该方式存在劳动力短缺、用工成本高、育秧主体结构不合理、集中育秧技术存在较大差异等问题亟需解决。水稻直播是一种不进行育秧移栽，直接将种子播于大田的栽培方式。大面积水稻直播能够节省劳力，节约成本等，对实现水稻生产轻简化、专业化、规模化意义重大，应用前景广阔。
但水稻直播栽培仍然面临着诸多挑战，其中较为突出的问题是直播稻对低温和厌氧逆境胁迫的耐受性差，导致出现出芽率低、出苗不整齐的问题，严重限制了产量。而控制早期苗活力、厌氧发芽等功能的优良性状多为多基因控制的数量性状，基因挖掘困难较大。因此，开发一种新型、安全和高效的改善水稻种子低温厌氧萌发的药剂和手段迫在眉睫。
井冈霉素A，为1971年从放线菌中开发而来，主要用于水稻纹枯病、稻曲病、玉米大小斑病以及蔬菜和棉花、豆类等作物病害的防治，多年大规模的田间使用结果充分显示其“防效高、无药害、无污染”的环保型农药特点。目前对于井冈霉素A主要是作为防治病害的农药应用，尚未发现其在改善水稻种子常温厌氧萌发和低温厌氧萌发上有促进作用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了井冈霉素A的应用和促进植物种子萌发的方法。本发明所述井冈霉素A能够促进水稻种子在常温厌氧和低温厌氧条件下萌发。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了井冈霉素A在促进植物种子萌发中的应用。
本发明提供了井冈霉素A在促进低温或常温条件下植物种子萌发中的应用，所述低温为5～20℃；所述常温为21～35℃。
本发明提供了井冈霉素A在促进低温厌氧或常温厌氧条件下植物种子萌发中的应用。
本发明提供了上述技术方案所述应用，所述植物种子包括粮食作物种子。
本发明提供了井冈霉素A在制备促进种子萌发的药剂中的应用。
本发明提供了一种促进植物种子萌发的药剂，所述药剂的有效成分包括井冈霉素A。
优选的，所述药剂中井冈霉素A的浓度为1～1000μg/mL。
本发明提供了上述技术方案所述的药剂在促进植物种子萌发中的应用。
本发明提供了一种促进植物种子萌发中的方法，包括以下步骤：
采用上述技术方案所述的药剂对植物种子进行处理。
优选的，所述处理包括浸种处理或水培处理。
有益效果：
本发明提供了井冈霉素A在促进植物种子萌发中的应用。本发明所提供的井冈霉素A为生物源成分，来源于天然生物放线菌，在自然界有其降解途径，无残留问题，与环境和谐。井冈霉素A通过调节植物种子海藻糖信号，协调胚乳-胚之间的物质转运和利用，从而促进水稻种子的萌发，尤其是在低温、厌氧条件下促进种子萌发的效果更佳，这对于推广水稻直播栽培技术和提高水稻产量都有重要意义。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1为中嘉早17在低温厌氧条件下培养14天的萌发效果图。
具体实施方式
如无特殊要求，本发明所述组分均为本领域技术人员常规购买所得即可。
本发明提供了井冈霉素A在促进植物种子萌发中的应用，进一步本发明提供了井冈霉素A在促进低温或常温条件下植物种子萌发中的应用，更进一步本发明提供了井冈霉素A在促进低温厌氧或常温厌氧条件下植物种子萌发中的应用。本发明所述井冈霉素A的CAS号为37248-47-8，结构式优选如式Ⅰ所示：
本发明对所述井冈霉素A的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员常规购买所得即可；在本发明具体实施例中，所述井冈霉素A优选购自麦克林试剂，货号优选为V820473-250mg。
在本发明中，所述低温优选为5～20℃，更优选为15℃；所述常温为21～35℃，更优选为25℃。本发明所述植物种子优选包括粮食作物种子，进一步优选包括水稻种子、小麦种子或玉米种子，更优选包括水稻种子，最优选为水稻种子。本发明所述井冈霉素A尤其适合水稻种子的萌发，低温厌氧条件下仍有较高萌发率。本发明对所述粮食作物种子的品种没有任何限定，采用本领域技术人员常规购买所得即可，如在本发明的具体实施过程中，所采用的水稻种子为优I2058和中嘉早17。
本发明所提供的井冈霉素A为生物源成分，在自然界有其降解途径，无残留问题，与环境和谐。井冈霉素A通过调节植物种子海藻糖信号，协调胚乳-胚之间的物质转运和利用，因此在低温厌氧条件下和常温厌氧条件下能够达到促进植物种子萌发的效果。
根据上述井冈霉素A的优势，本发明还提供了井冈霉素A在制备促进植物种子萌发的药剂中的应用。
本发明提供了一种促进植物种子萌发的药剂，所述药剂的有效成分包括井冈霉素A；所述药剂中井冈霉素A的浓度优选为1～1000μg/mL，进一步优选为5～800μg/mL，更优选为10～500μg/mL，最优选为20～200μg/mL；在本发明具体实施例中，所述药剂中井冈霉素A的浓度优选20μg/mL、100μg/mL或500μg/mL。
本发明提供了上述技术方案所述药剂在促进植物种子萌发中的应用。本发明所述植物种子优选包括粮食作物种子，进一步优选包括水稻种子、小麦种子和玉米种子，更优选包括水稻种子，最优选为水稻种子。本发明对所述水稻的品种没有任何限定，采用本领域技术人员常规购买所得即可。井冈霉素A通过调节水稻种子海藻糖信号，协调胚乳-胚之间的物质转运和利用，从而促进水稻种子在低温厌氧或常温厌氧条件下萌发。
本发明提供了一种促进植物种子萌发的方法，包括以下步骤：
采用上述技术方案所述药剂对植物种子进行处理。
本发明采用上述技术方案所述药剂对植物种子进行处理。本发明所述植物种子优选包括粮食作物种子，进一步优选包括水稻种子、小麦种子和玉米种子，更优选包括水稻种子，最优选为水稻种子。本发明对所述水稻的品种没有任何限定，采用本领域技术人员常规购买所得即可。在本发明中，所述处理优选包括浸种处理或水培处理。本发明所述浸种处理的时间优选为8～24h，进一步优选为9～22h，更优选为10～20h，最优选为12～16h；所述浸种的温度优选为10～30℃，更优选为15～25℃，最优选为15℃或25℃。本发明所述水培处理的具体方式优选为将植物种子置于上述技术方案所述药剂中培养。本发明在种子播种时或出芽前使用井冈霉素A能够促进种子在恶劣环境中的出芽率，尤其是低温厌氧和常温厌氧条件下的水稻种子的出芽率，帮助直播水稻出芽出苗，节约了成本，同时还能降低种子对井冈霉素A的依赖性。
本发明所述水培处理的温度优选为10～30℃，更优选为15～25℃，最优选为15℃或25℃；所述水培处理的时间优选为0～15天，进一步优选为2～14天，更优选为3～13天，最优选为4～12天。
本发明所述药剂应用于田间时，所述浸种的条件参数已经在前述进行了具体的描述，因此在此不作赘述；浸种时，所述药剂的用量优选以浸没植物种子为宜；以500g种子重量计，所述药剂的用量优选为1～5L，进一步优选为1.5～4L，更优选为2～3L，所述药剂中井冈霉素A的浓度优选为1～1000μg/mL，进一步优选为5～800μg/mL，更优选为10～500μg/mL，最优选为20～200μg/mL。本发明所述水培时，优选保持水培所用水培液中的井冈霉素A的浓度优选为1～1000μg/mL，进一步优选为5～800μg/mL，更优选为10～500μg/mL，最优选为20～200μg/mL。本发明对所述水培的条件参数没有任何限定，采用本领域技术人员所熟知的方式即可。在实际应用中，具体可以根据需要进行选择，比如出于成本、操作难度等方面进行选择。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
选取大小均匀一致且籽粒饱满的水稻种子，水稻种子品种为优I2058，用体积百分含量为2％的次氯酸钠溶液消毒15min，再用无菌水反复冲洗3～5遍备用；
用清水配制质量浓度为20μg/mL的井冈霉素A溶液，取约200粒水稻种子用200mL井冈霉素A溶液常温25℃浸种处理12h。随后将种子转移摆放至铺有2层滤纸的9mm玻璃培养皿内，每个培养皿中有30粒种子，每处理5次重复，将培养皿放入培养箱黑暗培养，培养温度为常温25℃。
实施例2
与实施例1步骤相同，不同之处在于：井冈霉素A溶液的浓度为100μg/mL。
实施例3
与实施例1步骤相同，不同之处在于：井冈霉素A溶液的浓度为500μg/mL。
对比例1
与实施例1步骤相同，不同之处在于：采用清水对水稻种子进行浸种。
于第3天统计实施例1～实施例3和对比例1中的水稻种子发芽数，测得种子的发芽势；第7天统计实施例1～实施例3和对比例1中的水稻种子发芽数，测得种子的发芽率，并测量萌发种子的胚根、胚芽长度和萌发后胚根胚芽的鲜重，即胚根鲜重和胚芽鲜重的总鲜重。采用Excel 2013软件进行数据统计与整理，采用SPSS20.0数据分析软件进行相关性和差异性分析。
井冈霉素A施用浓度优化试验结果如表1所示。
表1不同浓度的井冈霉素A对水稻种子的萌发影响
注：发芽势＝(3d发芽的种子数/种子总数)×100％；发芽率＝(7d发芽的种子数/种子总数)×100％；数据展示为：平均数±SE；*表示差异显著(P<0.05)；**表示差异极显著(P<0.01)。
由表1可知，在常温条件下，井冈霉素A对水稻种子的萌发具有一定的促进作用，发芽势提高3.12～11.25％，发芽率提高5.00～8.13％，对胚根和胚芽都有一定的促进作用，增长率在6.92～18.65％，对鲜重也有一定促进作用，胚根胚芽鲜重增长12.52～19.32％，部分处理与清水对照相比，促进作用达到显著和极显著水平。综合分析对比认为，在井冈霉素A施用浓度为100μg/mL时，对水稻种子萌发的促进作用最明显，后续试验和应用可采用该浓度。
实施例4
选取大小均匀一致且籽粒饱满的水稻种子，水稻种子品种为中嘉早17，用体积百分含量为2％的次氯酸钠溶液消毒15min，再用无菌水反复冲洗3～5遍备用；用清水配制质量浓度为100μg/mL的井冈霉素A溶液，以清水为对照处理，记为CK，对照处理中采用的是清水，清水中井冈霉素A的浓度为0μg/mL；
分别取约200粒水稻种子用200mL质量浓度为100μg/mL的井冈霉素A溶液或清水中，常温25℃浸种处理12h。随后将种子转移摆放至铺有2层滤纸的9mm玻璃培养皿内，每个培养皿中有30粒种子，每处理5次重复，将培养皿放入培养箱黑暗培养，培养温度为常温25℃。
实施例5
与实施例4步骤相同，不同之处在于：低温15℃培养。
实施例6
与实施例4步骤相同，不同之处在于：施用方式为水培，水培的具体方法为：将水稻种子转移至装有5mL井冈霉素A溶液的试管中，每支试管中有6粒种子，每个处理设置6个重复。
实施例7
与实施例5步骤相同，不同之处在于：水培的具体方式为将水稻种子转移至装有5mL井冈霉素A溶液的试管中，每支试管中有6粒种子，每个处理设置6个重复。
于第3天统计实施例4和实施例6和CK中的水稻种子发芽数，测得种子的发芽势；第7天统计实施例4和实施例6和CK中的水稻种子发芽数，测得种子的发芽率，并测量萌发种子的胚根和胚芽长度。
于第7天统计实施例5和实施例7和CK中的水稻种子发芽数，测得种子的发芽势；第14天统计实施例5和实施例7和CK中的水稻种子发芽数，测得种子的发芽率，测量萌发种子的胚根和胚芽长度，并测量实施例4和实施例5中萌发种子的胚根胚芽鲜重，即测量常温条件下和低温条件下萌发种子的胚根胚芽鲜重。其中低温发芽势的计算公式为：低温发芽势＝(7d发芽的种子数/种子总数)×100％，低温发芽率的计算公式为：低温发芽率＝(14d发芽的种子数/种子总数)×100％。
采用Excel 2013软件进行数据统计与整理，采用SPSS20.0数据分析软件进行相关性和差异性分析。
井冈霉素A在不同施用方式和温度下对水稻种子萌发影响结果如表2所示。
表2不同施用方式和温度下井冈霉素A对水稻种子的萌发影响
注：数据展示为平均数±SE；实施例6和实施例7为厌氧条件下，水稻种子在厌氧条件下不长胚根，标记为-，表示未测定胚根胚芽鲜重。*表示差异显著(P<0.05)；**表示差异极显著(P<0.01)。
由表2可知，不论是哪种施用方式、常温还是低温条件下，井冈霉素A对水稻种子都有明显的促进作用；与常温25℃相比，井冈霉素A在低温条件下(15℃)对水稻种子萌发的促进作用更强；从施用方式上看，与井冈霉素A浸种相比，水培中施用井冈霉素A溶液对播种后水稻种子萌发的促进作用明显更强，尤其是在低温厌氧条件下，水培中井冈霉素A可以大幅度提升水稻种子萌发效率，发芽势增长63.89％，发芽率增长55.55％，胚芽增长率更是达513％。
水培条件下，100μg/mL的井冈霉素A对水稻种子萌发的影响结果图1所示，由图1可知，与清水对照相比，采用井冈霉素A的处理其发芽率和胚芽的长度具有极显著的优势。
综上所述可知，井冈霉素A可以极显著提高水稻种子在常温厌氧或低温厌氧条件下的萌发，促进胚芽尽快生长，进而促进幼苗生长，利于水稻直播效率的提高。井冈霉素A促进水稻种子低温厌氧萌发的进一步应用对于推广水稻直播栽培技术和提高水稻产量都有重要意义。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (5)
1.井冈霉素A在促进植物种子萌发中的应用，其特征在于，采用井冈霉素A对植物种子进行处理；所述处理包括浸种处理或水培处理；所述井冈霉素A的浓度为20~500μg/mL；
所述处理前利用体积百分含量为2%的次氯酸钠溶液对植物种子消毒15min；
所述植物种子为水稻种子。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述井冈霉素A的浓度为100μg/mL。
3.井冈霉素A在促进低温或常温条件下植物种子萌发中的应用，其特征在于，所述低温为5~20℃；所述常温为21~35℃；
采用井冈霉素A对植物种子进行处理；所述处理包括浸种处理或水培处理；所述井冈霉素A的浓度为20~500μg/mL；
所述处理前利用体积百分含量为2%的次氯酸钠溶液对植物种子消毒15min；
所述植物种子为水稻种子。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述井冈霉素A的浓度为100μg/mL。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述低温为15℃。
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