提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物及其应用

文档序号:1879614 发布日期:2021-11-26 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物及其应用 (Composition for improving cold resistance of cucumber seedlings and application thereof ) 是由 闫妍 冯倩 于贤昌 孙敏涛 李衍素 贺超兴 王君 于 2021-09-22 设计创作,主要内容包括:本发明涉及农业技术,具体涉及提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物及其应用。该组合物活性成分包括ABA和CaCl-(2),能有效缓解膜脂过氧化产物的积累,增加低温胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性,有效的缓解了低温对黄瓜幼苗的伤害,提高了黄瓜幼苗抗低温能力,避免了单独使用ABA对幼苗叶片生长的抑制作用和CaCl-(2)时容易出现的叶片萎蔫和黄化现象。(The invention relates to agricultural technology, in particular to a composition for improving cold resistance of cucumber seedlings and application thereof. The active ingredients of the composition comprise ABA and CaCl 2 Can effectively relieve the accumulation of membrane lipid peroxidation products, increase the activity of cucumber seedling antioxidant enzyme under low temperature stress, effectively relieve the damage of low temperature to cucumber seedling, improve the low temperature resistance of cucumber seedling, avoid the inhibiting effect of ABA (abscisic acid) on the growth of seedling leaves and CaCl 2 Leaf wilting and yellowing easily occur.)

提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物及其应用

技术领域

本发明涉及农业技术,具体涉及提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物及其应用。

背景技术

近年来,设施农业飞速发展,设施蔬菜总面积不断扩大。黄瓜(Cucumis sativusL.)是起源于热带和亚热带的冷敏感植物,低温弱光成为限制设施黄瓜冬春季节生产发展的主要瓶颈之一。

黄瓜的适宜生长温度范围为:白天25~30℃,夜间13~15℃。但北方地区冬春季黄瓜栽培中普遍存在长期偏低温(<20℃/8~12℃,昼/夜)和短期临界低温(15℃/4~8℃,昼/夜)的问题。低温胁迫已经成为制约黄瓜丰产、优质的重要逆境因素。已有研究表明低温胁迫下能够降低黄瓜种子的发芽率,使其苗期叶片边缘黄化、枯死和内卷,降低开花期受精率和结果期坐果率,化瓜和畸形瓜严重,贮藏和运输期果实易发生腐烂及品质下降。设施栽培中遇到的低温胁迫主要是冷害,如何提高黄瓜抵御低温的能力、缓解冬春季设施栽培中的低温伤害,仍然是亟待解决的问题。

已有研究表明,外源施加ABA(脱落酸)可以模拟植物的冷驯化过程,增加小麦、拟南芥等植物的抗冻能力。但是,也有研究报道,ABA对一些植物的抗冻能力不起作用。所以,在植物响应低温过程中的作用还不清楚。

现实应用中,受到物种差异、温度变化、光照变化等多重因素的影响,单独使用ABA或CaCl2对黄瓜的抗冷效果往往不理想。

发明内容

本发明人通过大量研究发现,ABA和CaCl2组合使用可以显著地提高黄瓜幼苗抗冷性。特提出本发明。

本发明首先提供一种提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物,其活性成分包括ABA和CaCl2

所述提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物中活性成分即是由ABA和CaCl2组成的。

在一些实施例中,所述组合物中ABA和CaCl2的重量比为6.5-7.5:100。

在一些实施例中,所述组合物中ABA和CaCl2的重量比为7:100。

在一些实施例中,所述提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物为溶液。

在一些实施例中,所述组合物为ABA和CaCl2的混合溶液,其中每升(L)ABA和CaCl2的混合溶液包含32.5-37.5mg的ABA和500mg的CaCl2

在一些实施例中,所述的组合物为ABA和CaCl2的混合溶液,其中每升ABA和CaCl2的混合溶液包含35mg的ABA和500mg的CaCl2

根据本发明实施例,所述提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物为ABA溶液和CaCl2溶液;其中ABA溶液浓度为15-35mg/L,例如15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L、35mg/L;CaCl2溶液浓度为500-1500mg/L,例如500mg/L、600mg/L、800mg/L、900mg/L、1000mg/L、1200mg/L、1300mg/L、1500mg/L。

根据本发明实施例,所述提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物为ABA溶液和CaCl2溶液;其中ABA溶液浓度为25-35mg/L;CaCl2溶液浓度为1000-1500mg/L。

根据本发明实施例,所述提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物为ABA溶液和CaCl2溶液;其中ABA溶液浓度为35mg/L;CaCl2溶液浓度为500mg/L。

当本发明实施例提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物为溶液时,优选在临用前将ABA和CaCl2溶于水中,制成溶液。

若无特殊说明,当本发明实施例提高黄瓜幼苗抗冷性的组合物为溶液时,其溶剂为水。

本发明实施例还提供上述组合物在提高黄瓜幼苗抗冷性方面的应用。

本发明实施例还提供上述组合物在提高黄瓜幼苗叶片的抗氧化酶活性、降低黄瓜幼苗冷害指数、降低叶片的MDA含量、降低叶片的相对电导率中任一方面或几方面的应用。

本发明实施例还提供一种提高黄瓜幼苗抗冷性的方法,包括:提供溶液形式的上述组合物;将所述组合物喷施于黄瓜幼苗叶面上。

根据本发明实施例,所述黄瓜品种为‘中农26’。

根据本发明实施例,所述黄瓜幼苗是指两叶一心的幼苗。

根据本发明实施例,于黄瓜幼苗期在上午(例如8-12点,具体例如9点)喷施所述组合物。一般可连续喷施3-5天。

根据本发明实施例,所述组合物的喷施量为2-6mL/株,例如3mL/株。

本发明提供的组合物,使用简便、用量小、副作用小的,通过有效地清除了有毒物质丙二醛含量的积累,减少了电解质的外渗,有效缓解膜脂过氧化产物的积累,增加低温胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性,有效的缓解了低温对黄瓜幼苗的伤害,提高了黄瓜幼苗抗低温能力。

本发明的有益效果在于:

(1)本发明公开的提高黄瓜幼苗抗低温能力的组合物,外源喷施适宜浓度ABA和CaCl2溶液可以有效地清除了有毒物质丙二醛含量的积累,减少了电解质的外渗,有效缓解膜脂过氧化产物的积累,增加低温胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性,有效的缓解了低温对黄瓜幼苗的伤害。

(2)本发明的技术方案,配制简单,使用方便,使用量比单独使用用量更少且效果更优,具有明显的协同作用,出乎本领域技术人员的常规推测。

(3)本发明技术方案避免了单独使用ABA对幼苗叶片生长的抑制作用和CaCl2时容易出现的叶片萎蔫和黄化现象。

(4)本发明的所述组合物属无毒物,用于植物生产和食品加工过程,无任何安全隐患。

(5)本发明还可适用于茄果类幼苗,适用范围广,且植物不会产生抗药性。

附图说明

图1表示本发明实验例ABA和CaCl2单独喷施对低温胁迫下黄瓜幼苗表型的影响。

图2表示本发明实验例ABA和CaCl2单独喷施对低温胁迫下黄瓜幼苗冷害指数和MDA含量的影响。不同小写字母表示处理间差异显著(n=3,P<0.05)。

图3表示本发明实验例ABA和CaCl2单独喷施对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片相对电导率的影响。不同小写字母表示处理间差异显著(n=3,P<0.05)。

图4表示本发明实验例ABA和CaCl2单独喷施对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响。不同小写字母表示处理间差异显著(n=3,P<0.05)。

图5表示本发明实验例复配组合处理对低温胁迫下黄瓜幼苗表型的影响。

图6表示本发明实验例复配组合处理对低温胁迫下黄瓜幼苗冷害指数和MDA含量的影响。不同小写字母表示处理间差异显著(n=3,P<0.05)。

图7表示本发明实验例复配组合处理对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片相对电导率的影响。不同小写字母表示处理间差异显著(n=3,P<0.05)。

图8表示本发明实验例复配组合处理对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响。不同小写字母表示处理间差异显著(n=3,P<0.05)。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明,不构成对本发明保护范围的限定。

没有特别说明,以下“15mg/L ABA+1000mg/L CaCl2”表示溶液中ABA和CaCl2的浓度分别为15mg/L和1000mg/L,溶剂为水。其它类似形式含义相同。

实验例

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2020年5月-2021年5月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所日光温室进行。试验材料为黄瓜‘中农26’,种子购于中蔬种业科技(北京)有限公司,供试试剂ABA(脱落酸)和CaCl2,购于北京华越洋生物科技有限公司。基质为草炭和蛭石(体积比为2:1),营养钵(尺寸为7cm×7cm×8cm)。

1.2试验设计

以‘中农26号’为试材,将黄瓜种子温汤55℃浸种30min后,室温浸泡4h,置于恒温箱中28℃催芽24h,选取发芽一致的种子播种于32孔育苗穴盘中,育苗基质为草炭和蛭石(体积比为2:1),置于中国农业科学院蔬菜花卉研究所人工气候室中进行培养,培养条件为白天(24℃/12h),夜间(18℃/12h),光照强度(500±20)μmol·m-2·s-1,空气相对湿度为60-80%。待幼苗两叶一心时移栽至营养钵中,挑选长势一致的黄瓜幼苗进行以下实验处理。

1.2.1 ABA和CaCl2单独喷施对黄瓜幼苗抗冷性的影响

试验采用叶面喷施的方法进行处理,ABA溶液设置3个水平,即浓度分别为15、25和35mg/L(分别设为S1、S2、S3),CaCl2溶液设置3个水平,即浓度分别为500、1000和1500mg/L(分别设为S4、S5、S6),以喷施清水为对照(设为CK)。将清水、ABA溶液、CaCl2溶液分别均匀喷施于黄瓜幼苗叶面,喷施量为3mL/株。每天早晨9点开始喷施,连续喷施3d后在日光温室内继续生长1d将其置于人工气候间进行低温胁迫处理,昼夜温度设置为(5±0.5)℃,光周期为光照12h/黑暗12h。处理72h后观察各个处理的表型,分别测定不同处理下的冷害指数、MDA含量、相对电导率、SOD酶活性和CAT酶活性。

1.2.2 ABA和CaCl2复配组合处理对黄瓜幼苗抗冷性的影响

试验采用叶面喷施的方法进行处理,ABA和CaCl2复配溶液共设置9个水平,即15mg/L ABA+500mg/L CaCl2、25mg/L ABA+500mg/L CaCl2、35mg/L ABA+500mg/L CaCl2、15mg/L ABA+1000mg/L CaCl2、25mg/L ABA+1000mg/L CaCl2、35mg/L ABA+1000mg/L CaCl2、15mg/L ABA+1500mg/L CaCl2、25mg/L ABA+1500mg/L CaCl2、35mg/L ABA+1500mg/L CaCl2(分别设为T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9),以喷施清水为对照(设为CK)。将清水和各复配溶液分别均匀喷施于黄瓜叶面,喷施量为3mL/株。每天早晨9点开始喷施,连续喷施3d后在日光温室内继续生长1d将其置于人工气候间进行低温胁迫处理,昼夜温度设置为(5±0.5)℃,光周期为光照12h/黑暗12h。处理72h后观察各个处理的表型,分别测不同处理下的冷害指数、MDA含量、相对电导率、SOD酶活性和CAT酶活性。

1.3测定指标与方法

1.3.1冷害指数的测定

对幼苗的冷害症状进行分级:0级为无受害症状;1级为叶片稍皱缩,下数第1或第2叶叶缘发黄或略失水,第3叶和新叶无受害症状;2级为叶片皱缩,下数第1叶和第2叶叶缘严重失水,第3叶叶缘发黄或略为失水,心叶无明显受害症状;3级为下数第1和第2叶中部出现脱水斑,第3叶叶缘严重失水,心叶轻微失水;4级为下数第1和第2叶中部脱水斑连接成片,叶片萎蔫,第3叶中部始显脱水斑,心叶失水较明显,但常温下心叶尚能恢复;5级为所有叶片严重失水萎蔫,幼苗再置常温下不能恢复。按下式计算冷害指数。

冷害指数=(1×S1+2×S2+3×S3+4×S4+5×S5+0×S0)/(每个处理株数×5)

式中,S0-S5分别为0-5级的苗株数。

1.3.2相对电导率的测定

先将黄瓜叶片鲜样用自来水冲洗,再用蒸馏水冲洗2次,用打孔器打取圆片,取0.5g圆片,装入大试管中,加入20ml蒸馏水,抽气3次,每次20min,第一次抽气后取出摇动,室温保持3-4h,多次摇动,采用雷磁(DDSJ-318)电导率仪测定电导率S1,封口沸水浴10min,冷却(可用冷水冲泡),平衡10min后测定S2,同时测定蒸馏水S0。

计算公式:相对电导率(%)=100×(S1-S0)/(S2-S0)

1.3.3丙二醛和抗氧酶活性的测定

丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)显色法测定,超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)法测定,过氧化氢酶(CAT)的活性采用紫外分光光度法测定。

1.4数据处理

采用Microsoft Excel 2010和GraphPad Prism 6软件处理数据和作图;SPSS17.0软件对数据进行单因素方差分析,并运用Duncan检验法对显著性差异(P<0.05)进行多重比较。

2结果与分析

2.1 ABA和CaCl2单独喷施对低温胁迫下黄瓜幼苗表型的影响

由图1表型可以看出,低温胁迫72h时,CK处理后黄瓜叶片(上数第二片)失水严重,边缘出现萎蔫黄化现象。与CK相比,S2和S5处理的叶片无明显的失水萎蔫现象,其他处理均出现了不同程度的萎蔫和黄化现象。

2.2 ABA和CaCl2单独喷施对低温胁迫下黄瓜幼苗冷害指数和MDA含量的影响

冷害指数能反映黄瓜幼苗低温胁迫下的受害程度,分别使用浓度为15mg/L、25mg/L和35mg/L的ABA溶液对黄瓜幼苗叶片进行喷施处理。结果表明:当低温处理72h时,黄瓜幼苗出现不同程度的伤害。与CK相比,S1、S2和S3处理后冷害指数显著降低,分别降低了17.64%,67.64%和47.06%(P<0.05)(图2中的A);同时,分别使用500mg/L、1000mg/L和1500mg/L的CaCl2对黄瓜幼苗叶片进行喷施处理,结果表明:与CK相比,S4、S5和S6处理后冷害指数显著降低,分别降低了20.59%,32.35%和14.70%(P<0.05)(图2中的B)。说明外源喷施适宜浓度ABA和CaCl2溶液可降低黄瓜幼苗的冷害指数,提高其抗低温能力。

MDA是膜脂过氧化作用的最终产物,细胞膜会因为MDA的积累受到伤害,因此MDA含量能用来表示膜脂过氧化的程度。冷害的发生机理被认为是最被认可的是“膜脂相变理论”,所以MDA常作为表征冷害程度的指标。测定低温处理72h时黄瓜叶片的MDA含量。与CK相比,S1、S2和S3处理后MDA含量显著降低,分别降低了7.68%,20.57%和12.48%(P<0.05)(图2中的C);与CK相比,S4和S6处理后MDA含量无显著差异,S5处理MDA含量显著降低了22.99%(P<0.05)(图2中的D)。说明外源喷施适宜浓度ABA和CaCl2溶液可以有效缓解膜脂过氧化产物的积累,从而提高黄瓜幼苗的抗冷能力。

综上,所有ABA处理中,S2处理(25mg/L)对提高黄瓜幼苗的抗低温能力效果最佳;所有CaCl2处理中,S5处理(1000mg/L)对提高黄瓜幼苗的耐冷性效果最佳。

2.3 ABA和CaCl2单独喷施对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片相对电导率的影响

分别使用浓度为15mg/L、25mg/L和35mg/L的ABA溶液对黄瓜幼苗叶片进行喷施处理。结果表明:当低温处理72h时,S1、S2和S3处理后黄瓜叶片相对电导率与CK相比显著降低,分别降低了22.57%,35.90%和29.43%(P<0.05),其中以S2处理效果最佳(图3中的A);同时,S4和S5处理后黄瓜叶片相对电导率与CK相比显著降低,分别降低了21.28%和26.58%(P<0.05),S6处理后黄瓜叶片相对电导率与CK相比无显著差异(图3中的B),因此以S5处理效果最佳。

综上所述,所有ABA处理中,S2处理(25mg/L)对提高黄瓜幼苗的抗低温能力效果最佳;所有CaCl2处理中,S5处理(1000mg/L)对提高黄瓜幼苗的耐冷性效果最佳,均可以减少电解质的外渗,提高黄瓜幼苗的抗低温能力。

2.4 ABA和CaCl2单独喷施对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

抗氧化酶可清除自由基并保护细胞膜系统,使细胞免受毒害作用。酶活性的高低可以直接反应细胞对逆境的适应性,与植物抗性成正相关。分别使用浓度为15mg/L、25mg/L和35mg/L的ABA溶液对黄瓜幼苗叶片进行喷施处理。结果表明:当低温处理72h时,与CK相比,S1、S2和S3处理后SOD酶活性显著升高,分别增加了12.61%,26.97%和17.22%(图4中的A)(P<0.05),CAT酶活性显著升高,分别增加了23.08%,48.31%和22.47%(图4中的C)(P<0.05);同时,分别使用500mg/L、1000mg/L和1500mg/L的CaCl2对黄瓜幼苗叶片进行喷施处理,结果表明:与CK相比,S4和S5处理后SOD酶活性显著升高,分别增加了13.73%和20.06%(P<0.05),S6处理后SOD酶活性无显著差异(图4中的B);与CK相比,S4和S5处理后CAT酶活性显著升高,分别增加了27.24%和37.71%(P<0.05),S6处理后CAT酶活性无显著差异(图4中的D)。说明外施适宜浓度ABA和CaCl2溶液可有效地提高抗氧化酶活性,从而提高黄瓜幼苗的抗冷能力。

综上所述,所有ABA处理中,S2处理(25mg/L)对提高黄瓜幼苗的抗低温能力效果最佳;所有CaCl2处理中,S5处理(1000mg/L)对提高黄瓜幼苗的耐冷性效果最佳。

2.5 ABA和CaCl2复配组合处理对低温胁迫下黄瓜幼苗表型的影响

由图5所示,低温胁迫72h时,CK处理黄瓜幼苗叶片(上数第一片、第二片和第三片)严重萎蔫,叶片出现卷曲,部分叶片已出现黄化现象,其他处理较CK相比症状减轻,T1、T2、T4、T5和T6处理下的部分叶片边缘萎蔫卷曲,T7、T8和T9处理的叶片主要表现为叶片黄化严重,部分叶片出现萎蔫,可能是由于所施用的CaCl2浓度较高,从而导致叶片黄化。T3处理效果最佳,叶片无明显失水萎蔫现象。

2.6 ABA和CaCl2复配组合处理对低温胁迫下黄瓜幼苗冷害指数和MDA含量的影响

由图6可知,分别使用不同浓度的复配溶液对黄瓜叶片进行喷施处理。结果表明:低温胁迫72h时,与CK相比,各个处理冷害指数和MDA含量均显著降低,有效地缓解了低温对黄瓜幼苗的伤害。其中,与CK相比,T3处理的冷害指数和MDA含量分别显著降低了74.36%和41.70%(P<0.05)。综上所述,在9个处理中,通过冷害指数和叶片MDA含量共同分析比较,各个处理对提高黄瓜幼苗的耐冷性均取得了优于对照的效果。T3处理对提高黄瓜幼苗的耐冷性效果最好。

2.7 ABA和CaCl2复配组合处理对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片相对电导率的影响

由图7可知,分别使用不同浓度的复配溶液对黄瓜叶片进行喷施处理。结果表明:低温胁迫72h时,与CK相比,各个处理的相对电导率均显著降低,有效地减少了电解质的外渗,一定程度上缓解了黄瓜幼苗的受害程度。与CK相比,T3处理的相对电导率显著降低了46.44%(P<0.05),综上所述,T3处理对提高黄瓜幼苗的抗冷性效果最佳。

2.8 ABA和CaCl2复配组合处理对低温胁迫下黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

当植物遭受低温胁迫时,活性氧大量积累会发生质膜过氧化,从而破坏细胞膜的结构。植物必须通过体内的抗氧化系统及时清除过多的活性氧,抗氧化酶有超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等,对于防御活性氧伤害,维持细胞膜结构的完整性具有重要作用。由图8中的A可看出,各个处理均显著提高了黄瓜幼苗叶片的SOD酶活性,T3处理与CK和其他处理相比,显著提高了SOD酶活性(P<0.05)。与CK相比,T3处理的SOD酶活性显著提高了70.36%(P<0.05),以清除过多的活性氧,缓解了低温对幼苗造成的伤害。同时,各个处理均提高了黄瓜幼苗叶片CAT酶活性(P<0.05),在一定程度上保护细胞膜系统,缓解低温伤害。其中T3处理的CAT酶活性均显著高于CK和其他处理。与CK相比,T3处理的CAT酶活性显著提高了54.32%(P<0.05)(图8中的B)。综上所述,T3处理均显著提高了黄瓜幼苗叶片的抗氧化酶活性,从而提高了黄瓜幼苗的抗冷能力。

综上所述,ABA单独处理的最适浓度为25mg/L,CaCl2单独处理的最适浓度为1000mg/L,复配组合处理的最适浓度为35mg/L ABA+500mg/L CaCl2。低温胁迫下,复配组合处理(35mg/L ABA+500mg/L CaCl2)对黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的提高要优于单独ABA(25mg/L)或单独CaCl2(1000mg/L)处理,复配组合处理下的冷害指数、MDA含量和相对电导率均低于单独ABA(25mg/L)或单独CaCl2(1000mg/L)处理。

因此,单独喷施25mg/L的ABA或1000mg/L的CaCl2均可缓解低温对黄瓜幼苗造成的伤害,但以复配组合处理(35mg/L ABA+500mg/L CaCl2)的整体效果更优。

12页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:氟氯虫双酰胺用于提高植物繁殖活性的用途

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类