5种促生促生促生抗寒剂在水稻上的应用

5种促生促生促生抗寒剂在水稻上的应用

水稻是我国的主要粮食，属于喜热作物。在我国南方，尤其是我国早春冷潮的频繁入侵，不仅频繁访问，而且还持续很长时间，导致了苗木的腐败和幼苗的稀释。为了研究更好的抗寒性药物，提高水稻幼苗的抗寒性，促进水稻幼苗在早春寒潮中缓慢生长，并应用于生产。1998年至1999年，作者将五种抗寒性药物，如cacl2、聚乙烯、秋葵、蔬菜素和磷酸缓冲液进行了比较，并对水稻苗的抗寒性进行了抗寒性试验。通过测定美洲植物组织中的游离可溶性糖、电导率、叶柄和干重，作为评价耐寒剂的生理指标。1材料和方法1.1油脂缓冲液配制作物品种:湘早籼25号,湘潭市种子公司提供.抗寒剂:CaCl2(0.3mol/L);聚乙二醇(PEG25%);爱多收(6000x);油菜素内脂(BR10-4?mg/L);磷酸缓冲液(2/45mol/L?KH2PO4+1/45mol/L?NaH2PO4·12H2O).仪器:HANCPINCFA1004电子天平;DDS-12A型数字电导率仪;722光栅分光光度计;电热恒温培养箱;101A-1型干燥箱;电热恒温水浴锅;LRH-250-GS人工气候箱.试剂:蒽酮、葡萄糖、浓硫酸、丙酮.1.2测试方法1.2.1不同处理对水稻秧苗的催芽作用将催芽的湘早籼25号种子分别播在盛有泥土的18个培养皿中(15×2.5cm),每个培养皿播发芽一致的种谷100颗,然后进行泥浆踏谷,移入人工气候箱,在(28±1)℃下进行培养.抗寒剂浸种加喷施是将湘早籼25号种谷用水洗净沥干,分别将CaCl2(30mol/L),聚乙二醇(PEG25%),爱多收(6000x),油菜素内脂(BR10-4mg/L)磷酸缓冲液(2/45mol/L?KH2PO4+1/45mol/L?NaH2PO412H2O)和自来水浸种(浸三天三夜),然后用自来水冲洗干净,在28±1℃进行催芽.播种、育秧方法同上.待三叶一心,分别以CaCl2(30mol/L),聚乙二醇(PEG25%),爱多收(6000x),油菜素内脂(BR10-4mg/L)和磷酸缓冲液(2/45mol/L?KH2PO4+1/45mol/L?NaH2PO4·12H2O)与CK6个处理,4种方法,2次重复,各喷施6盘,喷施至叶片滴水为止,在人工气候箱(28±1)℃培养1d后,移入(4±1)℃人工气候箱培养4d,8d,在(26±1)℃恢复1d,待检则4d,8d各种抗寒剂处理与CK水稻秧苗的电导率、干重、可溶性糖和叶绿素总量的含量.1.2.2dds-12a-12a型电导法选择长势较好,大小一致的秧苗各20株,用镊子小心去掉幼苗上的残留胚乳,切勿伤害根系,用蒸馏水漂洗数次,以除去伤口上的物质,沥干,用吸湿纸吸干根部表面的水分,分别放入盛有20ml蒸馏水的小烧杯中,使根部全部浸入水中,使CK与各处理样品同时平衡3h后,取出样品,用DDS-12A型数字电导仪分别测定其各样品液的电导率和蒸馏水的电导率,再计算样品液的电导率.1.2.3干重测量将上述各20株秧苗分别在85℃101A-1型干燥箱烘烤3h后,于HANCPINCFA1004电子天平上称其重量.1.2.4可溶性糖含量的测定称取烘干叶片各0.1g,剪碎分别装入提取管中,加80%乙醇15ml,于电热恒温水浴锅沸水浴提出5min,冷却后,向提取管中加蒸馏水10ml,摇动2min,过滤到20ml刻度定容试管中,再向提取管中加5ml蒸馏水,摇动2min,过滤到定容管中,用蒸馏水定容至20ml,轻轻摇动,静置10min,即为提取液.吸取0.25ml提取液注入10ml试管中,再加入0.75ml蒸馏水,5ml蒽酮试剂,摇匀于沸水中水浴10min显色,严格控制时间,以1ml蒸馏水加5ml蒽酮试剂同样于沸水中水浴10min作参比.冷却后,于722栅光分光光度620nm处测定A值,按回归曲线计算y=151.5x+0.63,求出提取液的浓度(其中y为提取液浓度,x为吸光值,单位10-6).然后计算样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叶绿素含量的测定取相同部位新鲜叶片各0.5g于研钵中,加少量石英砂和CaCO3粉末,加蒸馏水5ml,研磨成匀浆,然后用10ml容量瓶定容至10ml,吸取2.5ml于试管中,加纯丙酮10ml,摇匀静置20min,取上清液于722栅光分光光度计663nm与645nm处测定A值(以80%丙酮作参比),根据Lamber-Beer定律和著名的Arnonin计算公式CT(mg/L)=Ca+Cb=8.02A663+20.21A645,计算叶绿素的浓度,最后计算叶子样品中叶绿素含量时,需考虑稀释因子,则得到叶绿素总含量(mg/g)=G×12.5/1000×10/2.5÷(1÷0.5)=0.1G.2结果分析2.1不同抗剂处理对水稻幼苗电导率的影响从表1看出,经低温培养4d,使用CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂、爱多收与聚乙二醇5种抗寒剂分别喷施湘早籼25号幼苗,比使用以水为CK喷施湘早籼25号幼苗的电导率分别低15.4,11.4,13.6,22.1,28.2μs/cm.低温培养8d,使用CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂、爱多收与聚乙二醇比使用以水为CK喷施湘早籼25号幼苗的电导率分别低21.8,16.9,34.5,2.2,37.4μs/cm.低温培养4d,使用聚乙二醇浸种加喷施湘早籼25号幼苗的电导率是53.89μs/cm,比CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收4种抗寒剂浸种加喷施湘早籼25号幼苗的电导率分别低33.4,15.1,6.3μs/cm和2.8μs/cm,比水为CK浸种加喷施湘早籼25号幼苗的电导率低38.3μs/cm.经低温培养8d,使用聚乙二醇浸种加喷施湘早籼25号幼苗,其电导率为55.78μs/cm,比以水为CK浸种加喷施湘早籼25号幼苗的电导率低59.6μs/cm,比使用CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收浸种加喷施湘早籼25号幼苗的电导率分别低59.04,16,44.9,7.6μs/cm.以上试验结果表明,5种不同抗寒剂处理材料的电导率明显低于CK,说明这5种抗寒剂抗寒效果显著,可作为早稻抗寒剂使用.而聚乙二醇处理水稻幼苗,在寒害胁迫下,其维持细胞膜的稳定性,减轻寒害,提高幼苗的抗寒能力,在5种抗寒剂中抗寒效果更显著.2.2对湘早字幼苗干重的影响从表2可知,经4±1℃低温培养4d,用聚乙二醇、CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收分别喷施湘早籼25号幼苗,其干重比以水为CK处理湘早籼25号幼苗的干重增重0.23,0.10,0.16,0.20,0.11g.低温培养8d,用聚乙二醇、CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收5种抗寒剂分别喷施湘早籼25号幼苗,其干重分别比以水为CK处理湘早籼25号幼苗的干重增量0.231,0.033,0.103,0.165,0.015g.经低温培养4d,用聚乙二醇、CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收5种抗寒剂分别浸种加喷施湘早籼25号幼苗比以水为CK处理湘早籼25号幼苗的干重增重0.093,0.067,0.04,0.07,0.015g,经各种抗寒剂浸种加喷施,低温培养8d,用聚乙二醇处理湘早籼25号幼苗,其干重为0.342g,比CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收4种抗寒剂处理湘早籼25号幼苗的干重分别增重0.029,0.035,0.001,0.022g,比以水为CK处理湘早籼25号幼苗的干重增重0.048g.由此可知,聚乙二醇处理湘早籼25号幼苗的干重均比CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收4种抗寒剂处理湘早籼25号幼苗的干重大,而CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收4种抗寒剂处理湘早籼25号幼苗的干重又比以水为CK处理湘早籼25号幼苗的干重大.可见,这5种抗寒剂对早稻均具有抵抗寒害胁迫作用,在低温条件下能促进水稻幼苗缓慢生长,其干重均比CK显著增重,特别是聚乙二醇处理早稻幼苗的干重尤为突出.2.3不同抗剂对水稻幼苗可溶性糖含量的影响从表3看出,经(4±1)℃低温培养4d,用聚乙二醇喷施湘早籼25号幼苗的含糖量是0.37%,比CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收4种抗寒剂喷施湘早籼25号幼苗的可溶性糖含量分别增加0.03%,0.05%,0.02%和0.1%,比以水为对照喷施湘早籼25号幼苗的可溶性糖含量提高0.08%.经低温培养8d,用聚乙二醇喷施湘早籼25号幼苗的含糖量是0.38%,比CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收4种抗寒剂喷施湘早籼25号幼苗的可溶性糖含量分别提高0.06%,0.01%,0.04%和0.17%,比以水为CK喷施湘早籼25号幼苗的可溶性糖含量提高0.07%.经低温培养4d,使用聚乙二醇浸种加喷施湘早籼25号幼苗的含糖量是0.56%,比CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收4种抗寒剂浸种加喷施湘早籼25号幼苗的可溶性糖含量分别提高0.09%,0.12%,0.06%和0.16%,比以水为CK浸种加喷施湘早籼25号幼苗的可溶性糖含量提高0.15%.低温培养8d,使用聚乙二醇、CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂与爱多收5种抗寒剂分别浸种加喷施比以水为CK浸种加喷施湘早籼25号幼苗的可溶性糖含量分别提高0.024%,0,0.012%,0.09%和0.02%.以上试验结果表明,CaCl2、磷酸缓冲液、聚乙二醇、油菜素内脂4种抗寒剂处理湘早籼25号幼苗均比以水为CK和抗寒剂爱多处理湘早籼25号幼苗的可溶性糖含量增多.尤以聚乙二醇处理早稻幼苗可溶性糖含量较高.可见,聚乙二醇对早稻秧苗在低温条件下,能明显增加可溶性糖的含量,可溶性糖含量的增加,对抗寒具有良好的效果.2.4不同抗寒剂处理对湘早水幼苗总叶绿素含量的影响从表4看出,经4±1℃低温培养4d,使用CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂、爱多收与聚乙二醇比以水为CK喷施湘早籼25号幼苗每g鲜重叶绿素总含量分别增加0.023,0.004,0.001,-0.032,0.037mg.经低温培养8d,使用CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂、爱多收与聚乙二醇比以水为CK浸种加喷施湘早籼25号幼苗每g鲜重总叶绿素含量分别增加0.027,0.003,0.009,0.008,0.027mg.经低温培养4d,使用CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂、爱多收与聚乙二醇比使用以水为CK浸种加喷施湘早籼25号幼苗每g鲜重总叶绿素含量分别增加0.01,0.024,0.023,0.009,0.031mg经低温培养8d,使用CaCl2、磷酸缓冲液、油菜素内脂、爱多收与聚乙二醇比使用以水为CK浸种加喷施湘早籼25号幼苗每g鲜重总叶绿素含量分别增加0,0.012,0.009,0.002,0.024mg.在同等低温条件下,聚乙二醇,CaCl2,磷酸缓冲液和油菜素内脂4种抗寒剂处理湘早籼25号幼苗比以水为CK和抗寒剂爱多收处理湘早籼25号幼苗的总叶绿素含量大,说明这4种抗寒剂在4℃低温条件下对早稻幼苗能维持4至8d低抗寒害胁迫作用.在寒害期间,仍能促进叶绿素进行缓慢的生物合成,特别是聚乙二醇对早稻秧苗在早春寒潮中确实能起到防寒护架的保护作用.3抗寒剂的使用方法1)目前有资料报道CaCl2、爱多收、油菜素内脂3种抗寒剂对不同作物,不同生育时期进行抗寒性试验,取得了一定的进展.据潘瑞炽在“油菜素内脂”中报道,油菜素内脂具有许多与5种抗寒剂在激素上不同的独特生理效应.所以油菜素内脂是一类新型的激素,有人认为是第6生长激素,它的生理作用:a.促进细胞伸长和分裂.b.促进光合作用.c.抵抗低温伤害,水稻幼苗在低温阴雨条件下,用10-4?mg/L油菜素内脂溶液浸根24h,则株高,叶数,叶面积,分蘖数和成活率都比CK高,地上部干重比CK显著增重,油菜素内脂能提高抗寒的主要原因,可能是处理后恢复内源生长素水平.在生产上应用:a.提高产量,上海市和河南省多点4年试验,用0.01mg/L的油菜素内脂溶液在小麦花期处理,增加麦穗上部结实率和穗粒重,增产10%以上.浙江省也获得同样结果.b.提高抗逆性,油菜素内脂具有明显的抗冷性、抗旱性和抗盐性,在不良自然条件下更为突出,所以油菜素内脂又称逆境条件下的缓和剂.又如CaCl2作抗寒剂可能是Ca2+在植物细胞内的信使功能逐步得到确认,Monroy等以苜蓿细胞研究发现Ca2+信号抑制剂ECTA,La3+和W7可抑制冷驯化诱导抗寒力的提高,认为Ca2+信使系统在苜蓿冷驯化生理过程中起着重要作用.磷酸缓冲液和聚乙二醇对其它不同作物的抗寒研究曾有报道,而对水稻幼苗的抗寒试验极少.而磷酸缓冲液和聚乙二醇在本试验中不但对水稻幼苗的抗寒效果显著,而且是一种新型抗寒剂,试验结果表明,这两种抗寒剂有如此的抗寒效果,必有发展前途.到底是什么抗寒机理导制比CK和其它抗寒剂的电导率低,干重大,可溶性糖和叶绿素含量高,这是一个新的课题,尚有待于今后进一步探讨和大田试验.2)使用聚乙二醇处理早稻幼苗,在低温胁迫条件下,聚乙二醇能维持原生质膜半透性的稳定而不遭破坏,对原生质膜减轻寒害胁迫,从而提高早稻幼苗的抗寒能力.但随着温度降低,寒害持续的时间延长,原生质膜的半透性丧失,对物质的透性发生改变,浸泡液中电解质的渗透量会明显增加,导致电导率升高或烂秧死苗,出苗不整齐和弱苗的现象.据潘瑞炽在“植物的抗寒性”中报道,温度降低时,淀粉水解比较旺盛,主要以葡萄糖、蔗糖等可溶性糖含量的增加,它的增加提高了细胞液浓度,使冰点降低,可缓冲细胞质过度脱水,保护细胞质胶体不致遇冷凝固,因此,糖是水稻抗寒性的主要保护物质.了解可溶性糖含量的变化,在生理和实