CN115886002A - 一种浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫和提高稻香方面的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于香稻浸种液的技术领域，具体涉及一种浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫和提高稻香方面的应用。所述浸种液为L‑谷氨酸溶液，其为采用L‑谷氨酸通过水稀释得到；所述L‑谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为1:1或1:5的浸种更适用于减少香稻根部吸收砷或者抑制往地上部的转运，L‑谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为5:1的浸种更适用于提高香稻幼苗2‑乙酰‑1‑吡咯啉含量。所述浸种液为L‑谷氨酸溶液，不仅提高了香稻幼苗香气和耐砷能力，而且促进种子萌发，提高发芽率，改善秧苗形态。
Description
技术领域
本发明属于香稻浸种液的技术领域，具体涉及一种浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫和提高稻香方面的应用。
背景技术
香稻具有独特的口感香味，含有丰富的营养价值，备受市场和消费者青睐，其价格是普通大米的2-3倍，颇具经济价值。2-乙酰-1-吡咯啉为香稻香气的特征物质，它在水稻各生育时期均可积累，最终体现为籽粒香味浓郁。砷(As)是一种广泛存在于环境中具有剧毒性的类金属元素，被列为人类致癌物。目前，采矿化工扬尘、过量的农田水肥药管理等人类活动导致农田砷污染的问题越来越严重，目前砷点位超标率为2.7％，土壤污染分布以南方为重。土壤砷被农作物吸收积累在可食部位，通过食物链传递到人体，对农(副)产食品安全和人体健康风险构成严重威胁。香稻在广东省的种植面积广，耕地土壤砷污染不利于发挥香米在大米市场的经济效益。南方稻区土壤砷污染情况较为突出，常规育秧和移栽均在水田，长期淹水的栽培方式导致中轻度砷污染稻田有效态砷也容易被水稻吸收积累，幼苗抗性低下，容易受砷害胁迫，不利于生物量形成和香气积累。为此，寻找绿色高效的香稻抗砷提香的农艺措施，缓解砷污染对香稻幼苗的毒害，以保护广东省特色香米产业安全优质生产。
目前，防治土壤砷污染的方法主要包括植物提取技术、化学钝化、物理修复和水热法等，另外，通过对作物本身砷抗性的选育和基因编辑，但这些手段耗时长、人力和资金成本高、步骤繁琐。现阶段，较为简单低成本的农艺措施为利用硒、硅溶液浸种以降低水稻镉、砷的吸收，然而浸种之后的废水若流入农田，长期积累，容易造成土壤板结，或对作物造成硒/硅毒害。其技术主要是利用含有1mg/L亚硒酸钠以及分别加入1g/L九水偏硅酸钠和10g/L九水偏硅酸钠的浸种剂浸泡早稻品种1天，后捞出控干，待发芽后播种至轻中度镉砷污染农田，此两种浸种剂降低了金早47籽粒的镉含量(28～35％)，砷含量(12～16％)。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫和提高稻香方面的应用。
本发明的技术内容如下：
本发明提供了一种浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫方面的应用，所述浸种液为L-谷氨酸溶液，其为采用L-谷氨酸通过水稀释得到；
所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为(1～5)：(1～5)；
所述砷溶液为50～100μM。
所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为1:1或1:5。
本发明还提供了一种浸种液在提高稻香方面的应用，所述浸种液为L-谷氨酸溶液，其为采用L-谷氨酸通过水稀释得到；
所述浸种液通过提高香稻中2-乙酰-1-吡咯啉的积累来实现提高稻香；
所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为(1～5)：(1～5)；
所述砷溶液为50～100μM。
所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为5:1。
本发明的有益效果如下：
本发明的浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫和提高稻香方面的应用，所述浸种液为L-谷氨酸溶液，不仅提高了香稻幼苗香气和耐砷能力，而且促进种子萌发，提高发芽率，改善秧苗形态。利用L-谷氨酸溶液浸种，能提高香稻幼苗抗性和2-乙酰-1-吡咯啉的积累，同时试剂方便获取，绿色环保，浸种剂配置方法简单，L-谷氨酸药剂用量极少，成本低廉，补充香稻萌发时所需氨基酸底物浓度，提高其利用效率，具有应用前景。所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为1:1或1:5的浸种更适用于减少香稻根部吸收砷或者抑制往地上部的转运，L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为5:1的浸种更适用于提高香稻幼苗2-乙酰-1-吡咯啉含量。
附图说明
图1为实施例1不同处理组下香稻种子的发芽率；
图2为实施例1不同处理组下香稻的根长对比结果图；
图3为实施例1不同处理组下香稻的根高对比结果图；
图4为实施例1不同处理组下香稻的地上部鲜重对比结果图；
图5为实施例1不同处理组下香稻的砷含量对比结果图；
图6为实施例1不同处理组下香稻的砷积累量对比结果图；
图7为实施例1不同处理组下香稻砷的转运系数对比结果图；
图8为实施例1不同处理组下香稻的2-乙酰-1-吡咯啉含量对比结果图；
图9为实施例2不同处理组下香稻种子的发芽率；
图10为实施例2不同处理组下香稻根部的砷含量对比结果图；
图11为实施例2不同处理组下香稻地上部的砷含量对比结果图；
图12为实施例2不同处理组下香稻砷的转运系数对比结果图。
具体实施方式
以下通过具体的实施案例以及附图说明对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
实施例1
一种浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫和提高稻香方面的应用
1)浸种液的制备：称取0.0147g和0.0735g的L-谷氨酸试剂，加入适量纯水完全溶解后，纯水定容至1L，所得溶液即为100μM、500μM的浸种液，0μM溶液为纯水；
2)浸种：选取象牙香占和美香占2号的颗粒饱满的香稻种子，采用0.5％次氯酸钠溶液消毒10min，自来水冲洗2～3遍后，分别浸泡于0μM、100μM、500μM的L-谷氨酸溶液；
浸种结束后，于30℃黑暗环境下萌发4天；
3)砷胁迫试验：挑选长势一致的幼苗分别移栽到黑色塑料盒，添加1/4、1/2Yoshida水稻营养液在人工气候箱(30000lux光照/黑暗，28℃/26℃，16h/8h，湿度80％)内培养5天；
之后往培养液中添加100μM砷(以亚砷酸钠溶液配制)，以不添加的砷的营养液为空白对照。继续培养10天后，采集水稻幼苗样品。
将处理组分别记为Glu0(0μM L-谷氨酸溶液)，Glu100(100μML-谷氨酸溶液)，Glu500(500μM L-谷氨酸溶液)，As+Glu0(As+0μML-谷氨酸溶液)，As+Glu100(As+100μM L-谷氨酸溶液)和As+Glu500(As+500μM L-谷氨酸溶液)，每个处理重复3次，期间每间隔3天更换一次营养液。试验的指标包括发芽率、株高、根长、地上部鲜重、根和地上部砷含量、积累量、根到地上部的转运系数和幼苗地上部2-乙酰-1-吡咯啉的含量。
由图1可见，对比Glu0，Glu100和Glu500处理下象牙香占和美香占2号种子发芽率分别提高了2％～4％和10％～11％。
由图2、图3和图4可见，未受砷胁迫的Glu100和Glu500均能提高象牙香占和美香占2号的根长和株高，但砷胁迫导致香稻根长、株高和地上部鲜重显著下降，而对比As+Glu，As+Glu100处理下两种香稻幼苗地上部鲜重分别提高了22％和10％。
由图5可见，对比As+Glu0，As+Glu100降低了象牙香占根(10％)和美香占2号地上部(14％)的砷含量，As+Glu500则减少了象牙香占地上部(15％)的砷含量。而由图6可见，象牙香占地上部的砷积累量也减少了5％～20％。
由图7可见，As+Glu100虽然增加了美香占2号的根的砷含量，但其转运系数降低了23％，从而地上部含量减少14％。
由图8可见，L-谷氨酸溶液能够象牙香占在不受砷胁迫环境下幼苗2-乙酰-1-吡咯啉的含量，亦能提高美香占2号受砷胁迫时幼苗2-乙酰-1-吡咯啉的含量，增加幅度为6％～18％。
实施例2
选取品种：19香；
砷胁迫浓度：50μM；
谷氨酸浓度：10μM；
处理：CK(空白对照)，As+Glu0(只加50μM亚砷酸钠溶液胁迫)，As+Glu10(50μM亚砷酸钠溶液胁迫，10μM L-谷氨酸溶液缓解)；
1)浸种液的制备：称取0.0015g的L-谷氨酸试剂，加入适量纯水完全溶解后，纯水定容至1L，所得溶液即为10μM的浸种液，0μM溶液为纯水；
2)浸种：选取19香的颗粒饱满的香稻种子，采用0.5％次氯酸钠溶液消毒10min，自来水冲洗2～3遍后，分别浸泡于0μM、10μM的L-谷氨酸溶液；
浸种结束后，于30℃黑暗环境下萌发4天；
3)砷胁迫试验：挑选长势一致的幼苗分别移栽到黑色塑料盒，添加1/4、1/2Yoshida水稻营养液在人工气候箱(30000lux光照/黑暗，28℃/26℃，16h/8h，湿度80％)内培养5天；
之后往培养液中添加50μM砷(以亚砷酸钠溶液配制)，以不添加的砷的营养液为空白对照。继续培养10天后，采集水稻幼苗样品。
将处理组分别记为CK(0μM L-谷氨酸溶液)，As+Glu0(As+0μML-谷氨酸溶液)和As+Glu10(As+10μM L-谷氨酸溶液)，每个处理重复3次，期间每间隔3天更换一次营养液。试验的指标包括发芽率、根和地上部砷含量、根到地上部的转运系数。
由图9可见，对比Glu0，利用10μM浸种的19香发芽率提高了6％。
由图10、图11可见，对比CK，砷胁迫显著提高19香根和地上部的砷含量，但对比As+Glu0，As+Glu10能够降低根和地上部砷含量，分别为3％和41％。
由图12可见，对比As+Glu0，As+Glu10能够抑制砷从19香根部转运到地上部，转运系数降低了40％。
以上结果表明了L-谷氨酸溶液浸种有效达到缓解香稻砷毒害以及提高稻香的作用，当L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为1:1或1:5的浸种时，更适用于减少香稻根部吸收砷或者抑制往地上部的转运，L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为5:1的浸种更适用于提高香稻幼苗2-乙酰-1-吡咯啉含量。
Claims (7)
1.一种浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫方面的应用，其特征在于，所述浸种液为L-谷氨酸溶液，其为采用L-谷氨酸通过水稀释得到。
2.根据权利要求1所述的浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫方面的应用，其特征在于，所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为(1～5)：(1～5)；
所述砷溶液为50～100μM。
3.根据权利要求2所述的浸种液在缓解香稻幼苗砷胁迫方面的应用，其特征在于，所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为1:1或1:5。
4.一种浸种液在提高稻香方面的应用，其特征在于，所述浸种液为L-谷氨酸溶液，其为采用L-谷氨酸通过水稀释得到。
5.根据权利要求4所述的浸种液在提高稻香方面的应用，其特征在于，所述浸种液通过提高香稻中2-乙酰-1-吡咯啉的积累来实现提高稻香。
6.根据权利要求4所述的浸种液在提高稻香方面的应用，其特征在于，
所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为(1～5)：
(1～5)；
所述砷溶液为50～100μM。
7.根据权利要求6所述的浸种液在提高稻香方面的应用，其特征在于，所述L-谷氨酸溶液的使用浓度与砷胁迫浓度的比例为5:1。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116508596A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-08-01 | 广东省农业科学院农业资源与环境研究所 | 一种利用中轻度砷污染水稻田安全种植水稻的方法 |
Citations (6)
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-
2022
- 2022-08-18 CN CN202210995342.6A patent/CN115886002A/zh active Pending
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