5種促生促生促生抗寒劑在水稻上的應(yīng)用

5種促生促生促生抗寒劑在水稻上的應(yīng)用

水稻是我國的主要糧食，屬于喜熱作物。在我國南方，尤其是我國早春冷潮的頻繁入侵，不僅頻繁訪問，而且還持續(xù)很長時間，導(dǎo)致了苗木的腐敗和幼苗的稀釋。為了研究更好的抗寒性藥物，提高水稻幼苗的抗寒性，促進水稻幼苗在早春寒潮中緩慢生長，并應(yīng)用于生產(chǎn)。1998年至1999年，作者將五種抗寒性藥物，如cacl2、聚乙烯、秋葵、蔬菜素和磷酸緩沖液進行了比較，并對水稻苗的抗寒性進行了抗寒性試驗。通過測定美洲植物組織中的游離可溶性糖、電導(dǎo)率、葉柄和干重，作為評價耐寒劑的生理指標。1材料和方法1.1油脂緩沖液配制作物品種:湘早秈25號,湘潭市種子公司提供.抗寒劑:CaCl2(0.3mol/L);聚乙二醇(PEG25%);愛多收(6000x);油菜素內(nèi)脂(BR10-4?mg/L);磷酸緩沖液(2/45mol/L?KH2PO4+1/45mol/L?NaH2PO4·12H2O).儀器:HANCPINCFA1004電子天平;DDS-12A型數(shù)字電導(dǎo)率儀;722光柵分光光度計;電熱恒溫培養(yǎng)箱;101A-1型干燥箱;電熱恒溫水浴鍋;LRH-250-GS人工氣候箱.試劑:蒽酮、葡萄糖、濃硫酸、丙酮.1.2測試方法1.2.1不同處理對水稻秧苗的催芽作用將催芽的湘早秈25號種子分別播在盛有泥土的18個培養(yǎng)皿中(15×2.5cm),每個培養(yǎng)皿播發(fā)芽一致的種谷100顆,然后進行泥漿踏谷,移入人工氣候箱,在(28±1)℃下進行培養(yǎng).抗寒劑浸種加噴施是將湘早秈25號種谷用水洗凈瀝干,分別將CaCl2(30mol/L),聚乙二醇(PEG25%),愛多收(6000x),油菜素內(nèi)脂(BR10-4mg/L)磷酸緩沖液(2/45mol/L?KH2PO4+1/45mol/L?NaH2PO412H2O)和自來水浸種(浸三天三夜),然后用自來水沖洗干凈,在28±1℃進行催芽.播種、育秧方法同上.待三葉一心,分別以CaCl2(30mol/L),聚乙二醇(PEG25%),愛多收(6000x),油菜素內(nèi)脂(BR10-4mg/L)和磷酸緩沖液(2/45mol/L?KH2PO4+1/45mol/L?NaH2PO4·12H2O)與CK6個處理,4種方法,2次重復(fù),各噴施6盤,噴施至葉片滴水為止,在人工氣候箱(28±1)℃培養(yǎng)1d后,移入(4±1)℃人工氣候箱培養(yǎng)4d,8d,在(26±1)℃恢復(fù)1d,待檢則4d,8d各種抗寒劑處理與CK水稻秧苗的電導(dǎo)率、干重、可溶性糖和葉綠素總量的含量.1.2.2dds-12a-12a型電導(dǎo)法選擇長勢較好,大小一致的秧苗各20株,用鑷子小心去掉幼苗上的殘留胚乳,切勿傷害根系,用蒸餾水漂洗數(shù)次,以除去傷口上的物質(zhì),瀝干,用吸濕紙吸干根部表面的水分,分別放入盛有20ml蒸餾水的小燒杯中,使根部全部浸入水中,使CK與各處理樣品同時平衡3h后,取出樣品,用DDS-12A型數(shù)字電導(dǎo)儀分別測定其各樣品液的電導(dǎo)率和蒸餾水的電導(dǎo)率,再計算樣品液的電導(dǎo)率.1.2.3干重測量將上述各20株秧苗分別在85℃101A-1型干燥箱烘烤3h后,于HANCPINCFA1004電子天平上稱其重量.1.2.4可溶性糖含量的測定稱取烘干葉片各0.1g,剪碎分別裝入提取管中,加80%乙醇15ml,于電熱恒溫水浴鍋沸水浴提出5min,冷卻后,向提取管中加蒸餾水10ml,搖動2min,過濾到20ml刻度定容試管中,再向提取管中加5ml蒸餾水,搖動2min,過濾到定容管中,用蒸餾水定容至20ml,輕輕搖動,靜置10min,即為提取液.吸取0.25ml提取液注入10ml試管中,再加入0.75ml蒸餾水,5ml蒽酮試劑,搖勻于沸水中水浴10min顯色,嚴格控制時間,以1ml蒸餾水加5ml蒽酮試劑同樣于沸水中水浴10min作參比.冷卻后,于722柵光分光光度620nm處測定A值,按回歸曲線計算y=151.5x+0.63,求出提取液的濃度(其中y為提取液濃度,x為吸光值,單位10-6).然后計算樣品中可溶性糖的含量即:可溶性糖含量(%)=4y×20×10?60.14y×20×10-60.1×100%=8y×10-2%1.2.5葉綠素含量的測定取相同部位新鮮葉片各0.5g于研缽中,加少量石英砂和CaCO3粉末,加蒸餾水5ml,研磨成勻漿,然后用10ml容量瓶定容至10ml,吸取2.5ml于試管中,加純丙酮10ml,搖勻靜置20min,取上清液于722柵光分光光度計663nm與645nm處測定A值(以80%丙酮作參比),根據(jù)Lamber-Beer定律和著名的Arnonin計算公式CT(mg/L)=Ca+Cb=8.02A663+20.21A645,計算葉綠素的濃度,最后計算葉子樣品中葉綠素含量時,需考慮稀釋因子,則得到葉綠素總含量(mg/g)=G×12.5/1000×10/2.5÷(1÷0.5)=0.1G.2結(jié)果分析2.1不同抗劑處理對水稻幼苗電導(dǎo)率的影響從表1看出,經(jīng)低溫培養(yǎng)4d,使用CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂、愛多收與聚乙二醇5種抗寒劑分別噴施湘早秈25號幼苗,比使用以水為CK噴施湘早秈25號幼苗的電導(dǎo)率分別低15.4,11.4,13.6,22.1,28.2μs/cm.低溫培養(yǎng)8d,使用CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂、愛多收與聚乙二醇比使用以水為CK噴施湘早秈25號幼苗的電導(dǎo)率分別低21.8,16.9,34.5,2.2,37.4μs/cm.低溫培養(yǎng)4d,使用聚乙二醇浸種加噴施湘早秈25號幼苗的電導(dǎo)率是53.89μs/cm,比CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收4種抗寒劑浸種加噴施湘早秈25號幼苗的電導(dǎo)率分別低33.4,15.1,6.3μs/cm和2.8μs/cm,比水為CK浸種加噴施湘早秈25號幼苗的電導(dǎo)率低38.3μs/cm.經(jīng)低溫培養(yǎng)8d,使用聚乙二醇浸種加噴施湘早秈25號幼苗,其電導(dǎo)率為55.78μs/cm,比以水為CK浸種加噴施湘早秈25號幼苗的電導(dǎo)率低59.6μs/cm,比使用CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收浸種加噴施湘早秈25號幼苗的電導(dǎo)率分別低59.04,16,44.9,7.6μs/cm.以上試驗結(jié)果表明,5種不同抗寒劑處理材料的電導(dǎo)率明顯低于CK,說明這5種抗寒劑抗寒效果顯著,可作為早稻抗寒劑使用.而聚乙二醇處理水稻幼苗,在寒害脅迫下,其維持細胞膜的穩(wěn)定性,減輕寒害,提高幼苗的抗寒能力,在5種抗寒劑中抗寒效果更顯著.2.2對湘早字幼苗干重的影響從表2可知,經(jīng)4±1℃低溫培養(yǎng)4d,用聚乙二醇、CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收分別噴施湘早秈25號幼苗,其干重比以水為CK處理湘早秈25號幼苗的干重增重0.23,0.10,0.16,0.20,0.11g.低溫培養(yǎng)8d,用聚乙二醇、CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收5種抗寒劑分別噴施湘早秈25號幼苗,其干重分別比以水為CK處理湘早秈25號幼苗的干重增量0.231,0.033,0.103,0.165,0.015g.經(jīng)低溫培養(yǎng)4d,用聚乙二醇、CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收5種抗寒劑分別浸種加噴施湘早秈25號幼苗比以水為CK處理湘早秈25號幼苗的干重增重0.093,0.067,0.04,0.07,0.015g,經(jīng)各種抗寒劑浸種加噴施,低溫培養(yǎng)8d,用聚乙二醇處理湘早秈25號幼苗,其干重為0.342g,比CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收4種抗寒劑處理湘早秈25號幼苗的干重分別增重0.029,0.035,0.001,0.022g,比以水為CK處理湘早秈25號幼苗的干重增重0.048g.由此可知,聚乙二醇處理湘早秈25號幼苗的干重均比CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收4種抗寒劑處理湘早秈25號幼苗的干重大,而CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收4種抗寒劑處理湘早秈25號幼苗的干重又比以水為CK處理湘早秈25號幼苗的干重大.可見,這5種抗寒劑對早稻均具有抵抗寒害脅迫作用,在低溫條件下能促進水稻幼苗緩慢生長,其干重均比CK顯著增重,特別是聚乙二醇處理早稻幼苗的干重尤為突出.2.3不同抗劑對水稻幼苗可溶性糖含量的影響從表3看出,經(jīng)(4±1)℃低溫培養(yǎng)4d,用聚乙二醇噴施湘早秈25號幼苗的含糖量是0.37%,比CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收4種抗寒劑噴施湘早秈25號幼苗的可溶性糖含量分別增加0.03%,0.05%,0.02%和0.1%,比以水為對照噴施湘早秈25號幼苗的可溶性糖含量提高0.08%.經(jīng)低溫培養(yǎng)8d,用聚乙二醇噴施湘早秈25號幼苗的含糖量是0.38%,比CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收4種抗寒劑噴施湘早秈25號幼苗的可溶性糖含量分別提高0.06%,0.01%,0.04%和0.17%,比以水為CK噴施湘早秈25號幼苗的可溶性糖含量提高0.07%.經(jīng)低溫培養(yǎng)4d,使用聚乙二醇浸種加噴施湘早秈25號幼苗的含糖量是0.56%,比CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收4種抗寒劑浸種加噴施湘早秈25號幼苗的可溶性糖含量分別提高0.09%,0.12%,0.06%和0.16%,比以水為CK浸種加噴施湘早秈25號幼苗的可溶性糖含量提高0.15%.低溫培養(yǎng)8d,使用聚乙二醇、CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂與愛多收5種抗寒劑分別浸種加噴施比以水為CK浸種加噴施湘早秈25號幼苗的可溶性糖含量分別提高0.024%,0,0.012%,0.09%和0.02%.以上試驗結(jié)果表明,CaCl2、磷酸緩沖液、聚乙二醇、油菜素內(nèi)脂4種抗寒劑處理湘早秈25號幼苗均比以水為CK和抗寒劑愛多處理湘早秈25號幼苗的可溶性糖含量增多.尤以聚乙二醇處理早稻幼苗可溶性糖含量較高.可見,聚乙二醇對早稻秧苗在低溫條件下,能明顯增加可溶性糖的含量,可溶性糖含量的增加,對抗寒具有良好的效果.2.4不同抗寒劑處理對湘早水幼苗總?cè)~綠素含量的影響從表4看出,經(jīng)4±1℃低溫培養(yǎng)4d,使用CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂、愛多收與聚乙二醇比以水為CK噴施湘早秈25號幼苗每g鮮重葉綠素總含量分別增加0.023,0.004,0.001,-0.032,0.037mg.經(jīng)低溫培養(yǎng)8d,使用CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂、愛多收與聚乙二醇比以水為CK浸種加噴施湘早秈25號幼苗每g鮮重總?cè)~綠素含量分別增加0.027,0.003,0.009,0.008,0.027mg.經(jīng)低溫培養(yǎng)4d,使用CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂、愛多收與聚乙二醇比使用以水為CK浸種加噴施湘早秈25號幼苗每g鮮重總?cè)~綠素含量分別增加0.01,0.024,0.023,0.009,0.031mg經(jīng)低溫培養(yǎng)8d,使用CaCl2、磷酸緩沖液、油菜素內(nèi)脂、愛多收與聚乙二醇比使用以水為CK浸種加噴施湘早秈25號幼苗每g鮮重總?cè)~綠素含量分別增加0,0.012,0.009,0.002,0.024mg.在同等低溫條件下,聚乙二醇,CaCl2,磷酸緩沖液和油菜素內(nèi)脂4種抗寒劑處理湘早秈25號幼苗比以水為CK和抗寒劑愛多收處理湘早秈25號幼苗的總?cè)~綠素含量大,說明這4種抗寒劑在4℃低溫條件下對早稻幼苗能維持4至8d低抗寒害脅迫作用.在寒害期間,仍能促進葉綠素進行緩慢的生物合成,特別是聚乙二醇對早稻秧苗在早春寒潮中確實能起到防寒護架的保護作用.3抗寒劑的使用方法1)目前有資料報道CaCl2、愛多收、油菜素內(nèi)脂3種抗寒劑對不同作物,不同生育時期進行抗寒性試驗,取得了一定的進展.據(jù)潘瑞熾在“油菜素內(nèi)脂”中報道,油菜素內(nèi)脂具有許多與5種抗寒劑在激素上不同的獨特生理效應(yīng).所以油菜素內(nèi)脂是一類新型的激素,有人認為是第6生長激素,它的生理作用:a.促進細胞伸長和分裂.b.促進光合作用.c.抵抗低溫傷害,水稻幼苗在低溫陰雨條件下,用10-4?mg/L油菜素內(nèi)脂溶液浸根24h,則株高,葉數(shù),葉面積,分蘗數(shù)和成活率都比CK高,地上部干重比CK顯著增重,油菜素內(nèi)脂能提高抗寒的主要原因,可能是處理后恢復(fù)內(nèi)源生長素水平.在生產(chǎn)上應(yīng)用:a.提高產(chǎn)量,上海市和河南省多點4年試驗,用0.01mg/L的油菜素內(nèi)脂溶液在小麥花期處理,增加麥穗上部結(jié)實率和穗粒重,增產(chǎn)10%以上.浙江省也獲得同樣結(jié)果.b.提高抗逆性,油菜素內(nèi)脂具有明顯的抗冷性、抗旱性和抗鹽性,在不良自然條件下更為突出,所以油菜素內(nèi)脂又稱逆境條件下的緩和劑.又如CaCl2作抗寒劑可能是Ca2+在植物細胞內(nèi)的信使功能逐步得到確認,Monroy等以苜蓿細胞研究發(fā)現(xiàn)Ca2+信號抑制劑ECTA,La3+和W7可抑制冷馴化誘導(dǎo)抗寒力的提高,認為Ca2+信使系統(tǒng)在苜蓿冷馴化生理過程中起著重要作用.磷酸緩沖液和聚乙二醇對其它不同作物的抗寒研究曾有報道,而對水稻幼苗的抗寒試驗極少.而磷酸緩沖液和聚乙二醇在本試驗中不但對水稻幼苗的抗寒效果顯著,而且是一種新型抗寒劑,試驗結(jié)果表明,這兩種抗寒劑有如此的抗寒效果,必有發(fā)展前途.到底是什么抗寒機理導(dǎo)制比CK和其它抗寒劑的電導(dǎo)率低,干重大,可溶性糖和葉綠素含量高,這是一個新的課題,尚有待于今后進一步探討和大田試驗.2)使用聚乙二醇處理早稻幼苗,在低溫脅迫條件下,聚乙二醇能維持原生質(zhì)膜半透性的穩(wěn)定而不遭破壞,對原生質(zhì)膜減輕寒害脅迫,從而提高早稻幼苗的抗寒能力.但隨著溫度降低,寒害持續(xù)的時間延長,原生質(zhì)膜的半透性喪失,對物質(zhì)的透性發(fā)生改變,浸泡液中電解質(zhì)的滲透量會明顯增加,導(dǎo)致電導(dǎo)率升高或爛秧死苗,出苗不整齊和弱苗的現(xiàn)象.據(jù)潘瑞熾在“植物的抗寒性”中報道,溫度降低時,淀粉水解比較旺盛,主要以葡萄糖、蔗糖等可溶性糖含量的增加,它的增加提高了細胞液濃度,使冰點降低,可緩沖細胞質(zhì)過度脫水,保護細胞質(zhì)膠體不致遇冷凝固,因此,糖是水稻抗寒性的主要保護物質(zhì).了解可溶性糖含量的變化,在生理和實