專利名稱：：一種提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的植物生長調節(jié)劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的植物生長調節(jié)劑。
背景技術：
：我國干旱、半干旱地區(qū)占國土面積的一半以上，其旱區(qū)耕地大約5057X104hm2，約占全國總耕地面積的51%。旱農(nóng)區(qū)地域遼闊、氣候多樣、資源豐富，是我國重要的糧食產(chǎn)區(qū)。但是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一直以雨養(yǎng)為主，水資源匱乏是限制旱農(nóng)發(fā)展的主要環(huán)境因子。因此，通過各種栽培技術對旱地作物生長生理特性進行定向調控，對于提高旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力具有重要意義。水分虧缺時，植物根系對水分的吸收(Nunesetal.2008)和細胞膜的穩(wěn)定性(Sa即ietroandVattuone2006)受到顯著影響，其體內的代謝途徑也會發(fā)生明顯變化，如促進生長類激素的含量降低，導致對作物生長特性的抑制，包括植株高度、葉片數(shù)量和面積、根系長度和生物量積累等(Carusoetal.2008;Wuetal.2008)。同時，受旱植物體內會產(chǎn)生--種信號分子—一氧化氮(NO)，這種分子在過去很長一段時間內，被看作毒性氣體來研究，但是近年來的很多工作表明，NO在生命過程中扮演著極其重要的角色。1992年，美國Science雜志將NO評為該年度的"年度分子"。目前關于NO在植物體內的研究，尤其在逆境條件下(如干旱、鹽害、高溫和病蟲害)的調控作用取得了較大進展。同時，研究過程中還發(fā)現(xiàn)，NO在植物體內具有劑量效應，低濃度的NO參與了植物的生長發(fā)育進程，在對逆境的生理適應機理中起著非常重要的作用(Wendehenneetal.2004;Perazzollietal.2006;Neilletal.2008)，高濃度的NO則具有生理毒性(Neilletal.2008)。細胞分裂素(cytokinin)被認為是一種很重要的植物生長調節(jié)物質。由于千旱時植物體內的cytokinin含量降低，因此與cytokinin相關的植物生長發(fā)育過程，如根系的形成和生長(Frugieretal.2008)、葉片和葉綠體的發(fā)育(Kulaevaetal.2002,Manceraetal.2007)也將受到干旱的抑制。實驗研究也證明低濃度6-BA(人工合成的細胞分裂素，6-芐基氨基腺嘌呤)處理的植物體內cytokinin含量上升，干旱對植物生長發(fā)育的限制也會被緩解。植物激素對生長代謝的調節(jié)是復雜的，生長調節(jié)物質間的相互效應也普遍存在(Pospisilovaetal.2005)。植物受旱時，SNP處理釋放的NO氣體分子參與的生理調節(jié)反應是與傳統(tǒng)的植物激素間的相互作用分不開的(Lamattinaetal.2003)。例如，cytokinin刺激了植物體內NO的產(chǎn)生，并且，其對植物根系的調節(jié)效應也是由NO濃度控制的(Georgyetal.2008)，但是，目前還沒有發(fā)現(xiàn)其它激素有此功能(Tunetal.2001;Georgyetal.2008)。所以，NO與cytokinin在調控植物特定生命過程中的相互作用。小麥是旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要糧食作物之一，拔節(jié)期是小麥主根、莖、葉生長最旺盛的時期，并且穗的分化發(fā)育主要也在這個時期(趙海禎和梁哲軍，2002)。因此，在小麥分化拔節(jié)期，促進旱地小麥根、莖、葉的生長發(fā)育對小麥有明顯的增產(chǎn)作用。目前，很多研究者都在極力尋找能提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的生長物質，但由于成本與使用效果等問題，在旱地小麥生產(chǎn)中還沒有得到廣泛的推廣與應用。參考文獻CNunes，SdeSousaAraiijo，JMdaSilva，MPSFevereiro，ABdaSilva.Physiologicalresponsesofthelegumemodel臉c/j'c塔(9^r〃/csz^7scv.Jemalongtowaterdeficit.EnvironmentalandExperimentalBotany63(2008)289-296ACaruso，F(xiàn)Chefdor，SCarpin，CDepierreux，F(xiàn)MDelmotte，GKahlem,DMorabito.PhysiologicalcharacterizationandidentificationofgenesdifferentiallyexpressedinresponsetodroughtinducedbyPEG6000inPopuluscanadensisleaves.JournalofPlantPhysiology165(2008)932-941DASampietroandMAVattuone.SugarcaneStrawanditsPhytochemicalsasGrowthRegulatorsofWeedandCropPlants.PlantGrowthRegulation,48(2006)21-27FZWu，WKBao,FGLi，NWu.EffectsofdroughtstressandNsupplyonthegrowth,biomasspartitioningandwater—useefficiencyof5op力orag^jVj7seedlings.EnvironmentalandExperimentalBotany63(2008)248-255MPerazzolli，MCRomero-PuertasandMDelledonne.ModulationofnitricoxidebioactivitybyplanthaemoglobinsJournalofExperimentalBotany57(2006)479-488DWendehenne，JDurnerandDFKlessig.Nitricoxide:anewplayerinplantsignallinganddefenceresponses.Curr.Op.PlantBiol.7(2004)449-455SNeill，RBarros,JBright,RDesikan，JHancock,JHarrison,PMorris,DRibeiroandIWilson.Nitricoxide，stomatalclosure,andabioticstress.JournalofExperimentalBotany59.(2008)165-176FFrugierl,SKosuta，JDMurray,MCrespilandKSzczyglowski.Cytokinin:secretagentofsymbiosis.TrendsinPlantScience13(2008)115-120ONKulaeva,EABurkhanova，NNKaravaiko，SYSelivankina，■SAPorfirova，GG.Maslova，YV.ZemlyachenkoandTB5raer.JournalofPlantPhysiology159(2002)1309-1316HAZMancera，Delgado,Tavera，MMHerrera，CTGarcia,MVSuarez，HOugham.Cytokininpromotescatalaseandascorbateperoxidaseactivitiesandpreservesthechloroplastintegrityduringdark-senescence.JournalofPlantPhysiology164(2007)1572-1582JPospisilova，MVagner，JMalbeck，ATravnickovaandPBatkova.Interactionsbetweenabscisicacidandcytokininsduringwaterstressandsubsequentrehydration.BiologiaPlantarum49(2005)533-540LLamattina，CGarcia-Mata，MGrazianoandGPagnussatNitricoxide:theversatilityofanextensivesignalmolecule.Annu.Rev.PlantBiol.54(2003)109-136GARomanov,SNLomin，NYRakova，AHeyl,TSchmulling.DoesNOplayaroleincytokininsignaltransduction"FEBSLetters582(2008)874-880NNTun，AHolk，GFEScherer.RapidincreaseofNOreleaseinplantcellculturesinducedbycytokinin.FEBSLetters509(2001)174-176PEWeatherley.Studiesinthewaterrelationsofcottonplants.I.Thefieldmeasurementofwaterdeficitinleaves.NewPhytol.49(1950)81-87趙海禎，梁哲軍.旱地小麥高產(chǎn)栽培關鍵技術研究旱地小麥高產(chǎn)栽培關鍵技術研究.耕作與栽培1(2002)29-30
發(fā)明內容針對生產(chǎn)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的用于提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的生長的植物生長調節(jié)劑，該調節(jié)劑生產(chǎn)成本低、無污染、效果好、使用方便。實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術方案是一種提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的植物生長調節(jié)劑，該調節(jié)劑由83%93%硝普鈉SNP和17%7%細胞分裂素6-BA(按質量百分比)組成。本發(fā)明的提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的植物生長調節(jié)劑制備和使用方法將硝普鈉(SNP)和細胞分裂素(6-BA)按上述質量百分比溶于水中，配成濃度為1754ppm的溶液，于小麥拔節(jié)期進行微噴灌(24m7畝)或葉面噴施(0.5lm7畝)。本發(fā)明提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的方法的理論依據(jù)拔節(jié)期是小麥主根、莖、葉生長最旺盛的時期，并且穗的分化發(fā)育也主要在這個時期，因此，在此時期對生長特性的調節(jié)對小麥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)來說具有重要的現(xiàn)實意義。水分是限制旱地小麥生長的主要環(huán)境因素，因此如何能充分合理高效地利用有限水分，是目前旱地小麥增產(chǎn)的關鍵。本發(fā)明是由一種生長調節(jié)劑NO供體SNP和一種人工合成細胞分裂素6-BA共同配制的溶液，其被作物吸收后能增加植物體內源NO和cytokinin水平。NO在干旱條件下與R0S作用發(fā)揮抗氧化功能，保護細胞膜不受氧化損傷，增加光合特性從而提高作物的抗旱性。而Cytokinin能改善受旱植物的生長特性，如根系的伸長、葉面積的增大等方面來提高作物的抗旱性。所以，SNP和6-BA二者在調控植物的生命過程中具有功能的補償作用，共同處理受旱植物后的協(xié)同效應更顯著，不僅能保護植物的細胞膜、提高其相對含水量，而且還能夠促進根系的生長和葉片的發(fā)育從而更顯著地增強旱地作物的抗逆能力。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑具有以下優(yōu)點-1.使用成本低，用量少。2.見效快，無殘留，無環(huán)境污染。本發(fā)明的調節(jié)劑能較快地被根系或者葉片吸收，效果明而且對人、畜安全無害，對環(huán)境無污染。3.施用技術簡單，便于大面積推廣。在小麥拔節(jié)期通過噴灌或葉面噴施本發(fā)明的配方溶液，可明顯提高旱區(qū)小麥的生理生態(tài)抗旱性，為麥田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定了堅實的基礎。4.由于SNP和6-BA對植物的調節(jié)功能和相互作用，二者在旱地的其它作物上也得到了推廣應用。具體實施例方式以下通過發(fā)明人給出的具體實施例、試驗例來進一步證明本發(fā)明提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的方法和有益效果。實施例12008年4月于陜西省長武縣洪家鄉(xiāng)王東村長武農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站小麥(長武135)試驗田進行葉面噴施試驗，該區(qū)年均降雨量為540ram，屬典型黃土高原半濕潤易旱氣候區(qū)，在小麥拔節(jié)生長期，于傍晚將濃度為0.05mmo1L—1的SNP和0.008mmo1L—1的6-BA配方溶液0.5m7畝噴施，將同量的自來水作為對照處理，噴施到小麥葉面直到滴水為止，每個處理重復4次。在噴施3天后，測定生長指標葉面積指數(shù)、植株高度、莖基粗度和根系活性的變化。本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑的小麥葉面積指數(shù)、植株高度、莖基粗度和根系活性分別比對照增加10.7%、8.3%、5.5%、16.8%。實施例2.2008年3月于陜西省楊陵區(qū)五泉鄉(xiāng)小麥(小偃22)試驗田利用微噴灌設施灌水時加入本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑進行噴施試驗，該區(qū)年均降雨量為650mm，屬半濕潤氣候區(qū)。在小麥拔節(jié)生長期，將濃度為0.l腿olL—'的SNP和0.OlmmolL—1的6-BA配方溶液3itf7畝施入小麥根際，以等量的自來水作為對照處理，每個處理重復3次。在滴灌3天后，取樣測定生長指標如葉面積指數(shù)、植株高度、莖基粗度和根系活性。噴施SNP和6-BA配方溶液的小麥的以上生長指標分別比對照增加13.1%、12.3%、16.5%、26.0%。實施例32008年4月于陜西省長武縣洪家鄉(xiāng)王東村長武農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站小麥(長武135)試驗田進行葉面噴施試驗，該區(qū)年均降雨量為540mm，屬典型黃土高原半濕潤易旱氣候區(qū)，在小麥拔節(jié)生長期，將濃度為0.15mmo1L—1的SNP和0.04mmolL—1的6-BA配方溶液0.5m7畝施入麥田，以等量的自來水作為對照處理，每個處理重復3次。在滴灌3天后，取樣測定小麥生長指標如葉面積指數(shù)、植株高度、莖基粗度和根系活性。噴施SNP和6-BA配方溶液的小麥的以上生長指標分別比對照增加4.0%、7.5%、13.3%、11.9%。試驗例1本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑改善旱地小麥拔節(jié)期生長特性的試驗1.材料培養(yǎng)以小麥品種小偃22為例，精選種子經(jīng)3%雙氧水消毒5min后，用去離子水沖洗干凈，25。C浸種20h后置25X:恒溫箱內暗中催芽，萌發(fā)后選取露白一致的種子播種在沙盤上，沙面用浸水的紗布覆蓋以保持適宜的濕度。前期每天加水一次，后期定量補充1/4Hoagland營養(yǎng)液。當幼苗長至1葉1心時，選擇長勢均勻的幼苗轉移至20cmX14cmX7cm塑料盒內培養(yǎng)。幼苗在ZPW-280B植物生長箱內用1/2Hoagland營養(yǎng)液水培，生長條件是晝/夜溫度(25/18。C±2°C)、光強(400umolm2s—》、濕度(60。/?！?%)，培養(yǎng)箱內生長7天后，換用全Hoagland營養(yǎng)液進行培養(yǎng)。每隔2天換一次營養(yǎng)液，每天通氣810h。待幼苗長至3葉1心時，選取長勢一致健康的植株進行根際飼喂處理，處理期間每天更換營養(yǎng)液，每個處理重復3次。為避免生長箱內的生長條件不均，每次更換營養(yǎng)液時交換擺放次序。2.處理設計當小麥充分展開第4片葉時，對根際進行處理，共包括ll個處理(1)1/1Hoagland營養(yǎng)液(表中表示為CK);(2)-0.5MPaPEG(表中表示為D);(3)-0.5MPaPEG+0.008rnrno1L—'6-BA(表中表示為D+0.008腿olBA);(4)-0.5MPaPEG+0.OlmmolL'6-BA(表中表示為D+0.Ol腿olBA);(5)-0.5MPaPEG+0.04匪o1L—'6-BA(表中表示為D+0.04腦olBA);(6)-0.5MPaPEG+0.05鵬o1L—'SNP(表中表示為D+0.05醒olSNP);(7)-0.5MPaPEG+0.lmmolL—'SNP(表中表示為D+0.l畫olSNP);(8)-0.5MPaPEG+0.15畫1L'SNP(表中表示為D+0.15畫1SNP);(9)-0.5MPaPEG+0.008咖o1L—'6-BA+0.05mmo1L—'SNP(表中表示為D+0.008腿olBA+0.05,1SNP);(10)-0.5MPaPEG+0.01腿o1LM6-BA+O.lmmolL—'SNP(表中表示為D+0.01畫lBA+0.I,ISNP);(11)-O.5MPaPEG+0.04咖o1L—'6-BA+0.15畫1L—'SNP(表中表示為D+0.04,lBA+0.15廳1SNP)處理期間每天更換營養(yǎng)液，處理后第3天對11個處理進行生理指標的測定，分別測定根系、地上部的干重和根系的長度，倒二葉的相對含水量和膜透性。3.測定方法3.1根冠比和根長的測定處理后第3天分別測定根系和地上部的干物質積累，用數(shù)字式測微尺測定根系長度(MDC—25M，Mitsutoyo,Kawasaki,Japan)。3.2小麥相對含水量(RWC)的測定RWC(%)二(鮮重-干重)，/(飽和干重-千重)X100其中，葉片鮮重，取樣后用蒸餾水沖洗干凈，擦凈葉片上的水珠再稱鮮重；葉片飽和鮮重，是葉片在室溫下蒸餾水中浸泡24h后測定的；葉片干重，在105°C下烘干至恒重為止。3.3小麥抗逆性的測定取0.2g倒二葉的葉片用蒸餾水沖洗干凈，并用潔凈濾紙吸干。剪約lcm的小段放入盛有30ml去離子水的小杯中，浸沒葉片。放入真空干燥器，用抽氣機抽氣7-8min以抽出細胞間隙中的空氣。重新緩緩放入空氣，葉組織下沉。靜置20min后在20-25。C恒溫下用電導儀(DDS-11A,Shanghai)測定溶液電導率(厶)。再放入10(TC沸水中15min，以殺死植物組織，取出放入自來水中冷卻IOmin，在20-25。C恒溫下測定煮沸電導率(厶)。膜透性增大的程度與逆境脅迫強度，小麥幼苗抗逆性的強弱有關。細胞膜透性或傷害率(%)=(厶/厶)X100試驗例2本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑對受旱小麥生長特性的影響1.受旱小麥根冠比、根系長度的變化雖然干旱脅迫下單獨的BA或SNP處理與不加任何調節(jié)劑的單獨干旱處理沒有差異，但是當本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑施入到PEG溶液中時，例如，0.01腿olBA+0.l腿olSNP配方使受旱小麥的根冠比上升至12%(表1)。對于根系生長的影響，干旱脅迫抑制了小麥根系的伸長，但是BA或SNP加入到PEG溶液后根系有明顯伸長的趨勢，特別是在本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑加入時，對根系伸長的促進效果更明顯。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>D+0.008,1BAD+0.Ol腦lBAD+0.04mmolBAD+0.05mmolSNPD+0.1畫1SNPD+0.15國1SNPD+0.008mmolBA+0.05醒olSNPD+0.01mmolBA+0.lmmolSNPD+0,04腿olBA+0.15腿olSNP0.55+0.01ab0.59+0.04a0.54+0.04ab0.44+0.03ab0.56+0.04a0.48+0.03ab0.58+0.03b0.66+0.07c0.59+0.06b24.45十2.01ab25.05+5.01b23.55+3.03ab23.23+2.68ab24.83+3.08ab24.03+2.19ab26.31+2.31b27.45+4.25a25.92+3.01b表中數(shù)據(jù)為5次重復的平均值i標準誤，同一列中數(shù)據(jù)后不同字母表示差異込顯齊水平。2.受旱小麥相對含水量的變化受旱脅迫的小麥與對照相比，相對含水量(RWC)降低。單獨的BA或SNP加入到PEG溶液時使受旱小麥的RWC有所增加。且本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑處理時，受旱小麥的RWC恢復到對照水平，比單獨的BA、SNP處理的RWC值都高(表2)。因此，可以推測本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑對受旱小麥相對含水量的保持具有協(xié)同效應。表2不同處理的配方溶液對受旱小麥葉片相對含水量的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表中數(shù)據(jù)為5次重復的平均值士標準誤，同一列中數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達顯著水平。3.受旱小麥細胞膜透性(抗逆性)的變化干旱脅迫使細胞膜透性發(fā)生明顯的變化，單獨的BA或SNP加入PEG溶液后對細胞膜起保護作用，例如0.OlmmolBA、0.lmmolSNP分別降低了細胞膜透性30%和19%，小麥的抗逆性增強。當本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑處理時，受旱小麥葉片的細胞膜透性下降更明顯(表3)，尤其0.01mmolBA+0.l腿olSNP配方與不加任何調節(jié)劑處理相比降低了51%，且BA與SNP共同處理的配方明顯比單獨的BA、SNP處理后的細胞膜透性低。以上說明本發(fā)明的植物生長調節(jié)劑對細胞膜有保護效應(抗逆性)。表3不同處理的配方溶液對受旱小麥葉片細胞膜透性的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表中數(shù)據(jù)為5次重復的平均值i標準誤，同一列中數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達顯著水平。權利要求1.一種提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的植物生長調節(jié)劑，其特征在于由質量百分比為83％～93％硝普鈉SNP和17％～7％細胞分裂素6-BA組成。全文摘要本發(fā)明公開了一種提高旱地小麥拔節(jié)期生長特性的植物生長調節(jié)劑，由質量百分比為83％～93％硝普鈉SNP和17％～7％細胞分裂素6-BA組成。該調節(jié)劑能夠較快地被根系或者葉片吸收，提高旱區(qū)小麥的生理生態(tài)抗旱性，為麥田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定了堅實的基礎；使用成本低，用量少，無殘留，無環(huán)境污染；施用技術簡單，便于大面積推廣。文檔編號A01N43/90GK101347125SQ20081015084公開日2009年1月21日申請日期2008年9月8日優(yōu)先權日2008年9月8日發(fā)明者上官周平,邵瑞鑫申請人:中國科學院水利部水土保持研究所