油菜素内酯在提高林木植株对胁迫环境的抗逆性中的应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了油菜素内酯在提高刺槐对胁迫环境的抗逆性中的应用，所述抗逆性为抗环境土壤中的石油污染。 申请人:的研究证实，利用油菜素内酯对刺槐进行浸根和喷施处理可以提高刺槐在石油污染土壤环境中的抗逆性，改善生存质量并促进生长，从而加快石油污染区的植被恢复，实现石油污染土壤的原位自然绿色修复。
【专利说明】油菜素内酯在提高林木植株对胁迫环境的抗逆性中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油菜素内酯在提高刺槐对胁迫环境的抗逆性中的应用，属于环境处理 和植物生物学领域。
【背景技术】
[0002] 石油是国家经济发展必不可缺的基础能源之一，随着经济的发展，各种行业对石 油的用量需求显著升高。特别是在我国，作为一个快速发展的工业化国家，电力、化工等行 业对石油的消耗逐年上升。尽管石油工业的发展有力推动了我国的经济进步，但是与之而 来的环境污染问题也日趋显著。石油的大量消耗、泄漏、排放等对土壤、空气、水以及动植物 造成不同程度危害，甚至威胁到人类身体健康。尤其是在石油产区，脆弱的生态环境承载了 巨大的石油污染负荷。
[0003] 传统的化学沉降分解等方法在处理是有污染中成本较高，因此在目前针对石油污 染的修复中，植物修复以其处理成本低、吸收污染物的生物量大、兼顾美化环境等优点已成 为人们普遍能接受的去除土壤污染物的技术。其中大量的研究主要集中于草本植物和农作 物及其根系降解石油潜能研究，而对木本植物的研究却少有报道，考虑到木本植物根系深， 须根系大，能够贯穿深层污染土壤，尤其对深层土壤及其微生物群落的影响更加重大；另外 其较大的生物量也为吸收和积累污染物提供了物质基础；再加上木本植物的生态（顶级群 落）及经济（薪柴、木材等）优势，因此选择适宜的木本植物进行石油污染土壤的修复效果 是更优的，而如何提高木本植物对石油污染土壤的抗逆性，改善其生存质量并促进其生长， 则成为核心问题。
【发明内容】
[0004] 申请人:仔细研究了多种林木植株在石油污染土壤中的生长情况，惊喜的发现油菜 素内酯作为留体激素能够通过影响林木植株的多种生理功能，提高林木植株在石油污染土 壤中的环境抗逆性，改善了生存质量并促进生长。
[0005] 基于上述发现，本发明首先公开了油菜素内酯在提高林木植株对胁迫环境的抗逆 性中的应用，所述抗逆性为抗环境土壤中的石油污染。
[0006] 申请人:的研究发现，对林木植株喷施一定浓度的油菜素内酯，通过改善渗透调节 和抗氧化保护能力，消除光抑制，促进光合作用，可有效缓解石油污染胁迫对生长的影响， 提商林木植株在石油污染胁迫下株商和地径增长速度，改善根系发育，增加植株干物质积 累。
[0007] 其中，所述的林木是指相对于草本植物和农作物而言的木本植物，包括但不限于 杨树、刺槐、侧柏、油松、紫穗槐、沙棘、柠条等， 申请人:深入、广泛的研究了各种林木在石油 污染的土壤中的生存和生长情况，优选的所述林木是刺槐。
[0008] 基于上述，本发明还公开了一种提高林木植株对环境抗逆性的方法，所述抗逆性 为抗环境土壤中的石油污染，所述林木为刺槐，该方法包括向刺槐植株上喷施油菜素内酯 的步骤。
[0009] 利用上述方法，可以通过提高刺槐在石油污染土壤中的生存能力和生存质量，从 而用来治理土壤的石油污染。
[0010] 针对土壤污染程度的不同，可以施加不同浓度的油菜素内酯，对于国内较为普遍 的土壤石油污染浓度10?20g/kg，所用油菜素内酯（水溶液）的浓度为0. 1?0. 5mg/L。
[0011] 其中，在上述污染情形下，针对单位土壤（kg)，单位刺槐植株（株）上的油菜素内 酯用量一般为〇. 2L。
[0012] 在上述石油污染浓度范围内，优选所用油菜素内酯的浓度为0. 3mg/L。
[0013] 申请人:深入研究了不同程度石油污染下油菜素内酯的最佳应用，如下应用是最佳 的：石油污染浓度10?20g/kg时，采用0. 3mg/L的油菜素内酯溶液。
[0014] 对于更高程度的石油污染土壤，可采用0. 3mg/L的油菜素内酯溶液。
[0015] 进一步的，上述方法还包括将刺槐种植前采用油菜素内酯溶液浸泡根部的步骤。
[0016] 如上所述，所用油菜素内酯的浓度为0? 1?0? 5mg/L，优选为0? 3mg/L。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐株高的影响，其 中A区域的为土壤石油污染浓度10g/kg ;B区域为石油污染浓度15g/kg ;C区域为石油污染 浓度20g/kg，以下附图同此表示。
[0018] 图2为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐地径的影响。
[0019] 图3为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐脯氨酸含量的 影响。
[0020] 图4为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐可溶性糖含量 的影响。
[0021] 图5为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐可溶性蛋白含 量的影响。
[0022] 图6为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐SOD活性的影 响。
[0023] 图7为土壤中不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐CAT活性的影 响。
[0024] 图8为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐APX活性的影 响。
[0025] 图9为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐GR活性的影响。
[0026] 图10为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐ASA含量的影 响。
[0027] 图11为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐GSH含量的影 响。
[0028] 图12为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐叶绿素含量的 影响。
[0029] 图13为土壤不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐光合气体交换 参数（光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度）的影响。
[0030] 图14为土壤中不同石油污染浓度下不同浓度油菜素内酯溶液对刺槐叶绿素荧光 参数（光能转化效率、光化学猝灭系数、非环式电子传递速率、表现电子传递速率）的影响。
【具体实施方式】
[0031] 为了说明本发明的效果， 申请人:给出如下实施例。以下实施仅为示意性，并非构成 特别限定。
[0032] 在下述中，采用BR代表油菜素内酯。
[0033] I. 1试验材料与处理
[0034] 实验于2013年在陕西杨凌西北农林科技大学林学院试验苗圃进行。选择苗龄1 年，长势基本一致的刺槐，购自陕北安塞县化子坪镇苗圃。
[0035] 盆栽试验供试土壤来自陕北安塞县人为活动稀少的荒草地0?20cm无污染土壤， 石油采自安塞县化子坪镇萝卜地油井，设计4个不同石油污染浓度水平：0g/kg，10g/kg， 15g/kg，20g/kg(以土壤干重计）。具体方法为土壤风干后，过4mm筛，选用塑料桶为盆栽容 器，每桶中装入10. 54kg(干重）无污染土壤，按设计的石油污染水平采用完全混合的方式 分别添加石油污染物。土壤与石油污染物混匀时不使用任何有机溶剂，混匀后浇水静置。
[0036] 油菜素内酯（BR)用成都市朝阳生物激素研究所生产的0. 1%油菜素内酯可溶性 粉剂，设计4个浓度处理：0、0. 1、0. 3和0. 5mg/L油菜素内酯水溶液。配制时先用少量温水 (50?60°C )稀释开，再用清水配成所需浓度。栽植苗木前先用各处理浓度油菜素内酯溶 液浸泡根部30分钟，至苗木展叶期，再于树冠喷施一次相应浓度油菜素内酯溶液，直到叶 片滴水为止。至6月下旬置于可移动式防雨棚内，将土壤水分统一控制在土壤田间持水量 75 %的水平。
[0037] 1. 2测定指标与方法
[0038] L 2. 1生长指标测定
[0039] 于7月2日至10月2日每隔半月测定一次株高地径，共测定7次；10月2日对各 处理进行清桶，对干物质量、主根长、一级侧根和二级侧根进行统计。
[0040] 1. 2. 2生理指标测定
[0041] 于7、8、9和10月初，上午9 :00前后采集苗木中上部功能叶片，称重并用液氮固 定，保存于_7〇°C超低温冰箱待用。测定以下指标，5次重复。
[0042] 脯氨酸含量用磺基水扬酸溶液和茚三酮溶液测定；可溶性糖含量测定参照植 物生理学实验指导的记载；可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝G-250蛋白染色剂进行 测定。超氧化物歧化酶（SOD)活性测定参照Beyer W F，Fridovich I.Assaying for superoxide-dismutase activity ：some large consequences of minor changes in conditions[J]. Analytical biochemistry，1987,161 (2) :559-566 的方法；过氧化氢酶 (CAT)活性参照 Tanida E Catalase activity of rice seed embryo and its relation to germination rate at a low temperature [J] ? Breeding Sci，1996,46 (I) :23-27 的方法； 抗坏血酸过氧化物酶（APX)、谷胱甘肽还原酶（GR)活性参照Saruyama H，Tanida M. 1995. Effect of chilling on activated oxygen-scavenging enzymes in low temperature sensitive and tolerant cultivars of rice (Oryza sativa L.). Plant Sci，109(2): 105-113的方法；抗坏血酸（AsA)含量测定参照Tanaka K，Suda Y，Kondo N. Ozone tolerance and the ascorbate-dependent hydrogen peroxide decomposing system in chloroplasts[J].Plan Cell Physiol，1985,26(4) :1425-1431 的方法；还原型谷胱:甘肤 (GSH)含量参照Ellman G L. Tissue sulfhydryl groups[J]. Arch Biochem Biophys，1959， 82(1) :70-77的方法；叶绿素含量用80%丙酮浸提法测定。
[0043] L 2. 3光合荧光参数测定
[0044] 在苗木生长旺盛的8月初，用美国产的LI-6400光合荧光仪配置标准叶室进行净 光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度测定；用德国Walz公司的PAM-2000便携式 叶绿素荧光仪测定并计算PS II原初光能转化效率（Fv/Fm)、PS II非环式电子传递效率 (OPS II)、光化学猝灭系数（qP)、表观光合电子传递速率（ETR)。
[0045] 1. 3数据处理
[0046] 采用SPSS17. 0软件对试验数据进行统计分析，用平均值土标准误表示测定结果， Duncan法进行多重比较（P < 0. 05)。使用0rigin9. 0软件进行绘图。
[0047] 2?结果与讨论
[0048] 2. 1油菜素内脂对刺槐苗在石油污染胁迫下的生长效应
[0049] 2. I. 1苗木高、径生长动态变化
[0050] 如图1所示，刺槐苗在3个石油浓度下经不同浓度BR处理后，其株高在整个测定 期均高于对照。在生长末期最后测定时，不同石油浓度下〇. 3mg/L的BR处理对株高的增长 效应均是最佳的。
[0051] 如图2所示，刺槐苗在石油浓度为10g/kg和15g/kg时，不同浓度BR处理下的地 径在整个测定期均是一直高于对照。石油浓度为20g/kg时，0. 1和0. 3mg/L的BR处理下的 地径显著高于对照（P< 0.05)，而0.5mg/L的BR处理下的地径增长不显著。在生长末期最 后测定时，不同石油浓度下BR0. 3mg/L处理对地径的增长效应均是最佳的。
[0052] 2. L 2苗木生物量和根系生长的变化
[0053] 如表1所示，刺槐苗在3个石油浓度下经不同浓度BR处理后，与对照相比，地上干 物质量均显著增大（P < 〇. 05);主根长也都显著增大（P < 0. 05);-级和二级侧根数目有 所增多，而且其长度也显著增大（P < 〇. 05)或有所增大（仅出现在石油浓度15g/kg时的 0. lmg/L的BR处理），因此最终影响其根系干物质量也呈显著增加（仅在石油浓度20g/kg 下0. lmg/L的BR处理时增加不显著）。
[0054] 综合以上BR对紫穗槐苗生长状况的改善作用，考虑生物量能够更全面的从植株 整体上反映植物的生长表现，所以根据地上和根系生物量积累程度，并侧重考虑根系的增 长更加有利于植株对水分及营养的吸收，从而有利于植株地上部分的生长，植株将具有更 大的生长潜力。在3个石油浓度下均以0. 3mg/L的BR处理表现最佳，可有效地缓解土壤中 石油污染胁迫对刺槐生长的影响。
[0055] 表I BR对石油污染胁迫下刺槐苗生物量和根系生长的影响
[0056]
【权利要求】
1. 油菜素内酯在提高林木植株对胁迫环境的抗逆性中的应用，所述抗逆性为抗环境土 壤中的石油污染。
2. 根据权利要求1的应用，其特征在于所述林木为刺槐。
3. -种提高林木植株对胁迫环境抗逆性的方法，其特征在于所述抗逆性为抗环境土壤 中的石油污染，所述林木为刺槐，该方法包括向刺槐植株上喷施油菜素内酯的步骤。
4. 根据权利要求3的方法，其特征在于适用于土壤中的石油污染浓度10?20g/kg，所 用油菜素内酯的浓度为〇. 1?〇. 5mg/L。
5. 根据权利要求4的方法，其特征在于所用油菜素内酯的浓度为0. 1?0. 5mg/L。
6. 根据权利要求4的方法，其特征在于土壤石油污染浓度10?20g/kg时，采用0. 3mg/ L的油菜素内酯
7. 根据权利要求3的方法，其特征在于还包括将刺槐种植前采用油菜素内酯溶液浸泡 根部的步骤。
8. 根据权利要求7的方法，其特征在于所用油菜素内酯的浓度为0. 1?0. 5mg/L。
【文档编号】A01G7/06GK104381035SQ201410591340
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】韩刚, 李凯荣, 韩圆圆 申请人:西北农林科技大学