一种硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途的制作方法

专利名称：一种硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种已知化合物的新用途，确切地说是一种硫氢化钠(NaHS)提高重金属 胁迫下小麦种子萌发的新用途。 '
二背景技术：
近年来，工业三废的大量排放，矿产资源的过度丌发利用，农业生产中各种农药化肥的 大量使用，导致了重金属污染的土地面积逐步扩大。重金属污染是土壤污染的一个重要方面， 直接影响着农作物的生产，世界各国对其相当重视。植物下一代的独立生活通常是从种子萌 发开始的，种子萌发受外界环境因子的制约，其中包括光，温度，水，氧气，土壤因子等。 小麦是一种重要的粮食作物，在全球有较大的播种面积。在大田生产过程中，土壤重金属污 染是影响一批成熟小麦种子正常而整齐萌发最主要的外部因素之一。重金属能明显抑制小麦 种子萌发过程中胚乳与幼苗中代谢酶，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶的活性；降低贮 藏物质的氧化分解、抑制呼吸作用，使胚生长所需的物质与能量供应受阻；进而抑制胚的生 长，妨碍种子的萌发，延误了农业生产。因而，如何促进重金属污染条件下小麦种子的萌发 一直是植物抗逆机理研究和污染地区农业生产上所关注的重要课题。
重金属胁迫下植物种子不能正常整齐萌发的特性给农业生产上带来了严重的影响，直接 后果就是造成缺苗断垄，植株或幼苗长势不均一、生育期不一致，严重影响田间管理、群体 生长、群体产量和整体收益。为了克服这个难题，前人从不同角度对其进行了研究。例如， 采用渗透调节物质聚乙二醇(PEG)、高盐水溶液(如氯化钠等)，甚至可溶性重金属盐溶 液(如Al3+、 Cd2+、 G3+、 Pb2+、 Hg2，)将种子播前浸泡预处理，其目的是预先提高种子 抗逆性，以适应接下来的重金属胁迫下的生长环境。植物激素(生长素、乙烯、细胞分裂素、 赤霉素和脱落酸)与植物生长调节剂(如油菜素内酯、IBA、 GA3、 BA、 B9、 CCC、 CTA、 NAA等)等也被应用到种子播前预处理，以提高重金属胁迫下植物种子的萌发率。然而， 通常的预处理方法是采用几种化合物以特定的质量体积比配合施用，并且这些混合物的配方 大多针对一种或少数几种植物种子才有明显功效，从而限制了其广泛应用。近年来，随着植 物信号分子的相继发现与深入研究，亦为提高植物的抗逆性研究提供了更加广阔的思路，如 水杨酸(SA)、过氧化氢(H202)、茉莉酸(JA)、 一氧化氮(NO)、 一氧化碳(CO) 等信号物质及其相关供体也被陆续应用于植物种子抗重金属污染领域。己经发现，在动物体 中，硫化氢(H2S)是继NO与CO之后的又一种气体信号分子，参与调节动物体中的多种 生理反应。在植物体中，关于H2S作为信号分子调节植物生理反应尚未见报道。
三
发明内容
本发明旨在提供一种新型、广谱的抗重金属胁迫的小麦种子促芽剂，所要解决的技术问 题是在已知的化合物中遴选促芽剂。
申请人根据小麦种子的萌发特性和生理代谢特点经过广泛的筛选和系统的条件试验，发 现将硫氢化钠配制成一定浓度的水溶液预处理小麦种子后，可以提高其对A产、Cd2+、 Cr3+、 Cr6+、 Pb2+、 Hg^等重金属污染的抗性，提高种子萌发率。 '
本发明所称的硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途就是指硫氢化钠作为 小麦种子在受重金属Al3+、 Cd2+、 Cr3+、 Cr6+、 Pb2+、 Hg2+胁迫下的萌发促芽剂的的应用。
使用方法是将小麦种子在室温条件下，于一定浓度的硫氢化钠(NaHS)水溶液预处理 12 24小时后，播种于重金属污染的生长环境中。所述的一定浓度为0.05 2.0mmol/L，优选 的浓度为O.5 1.5mmol/L。
本发明的方法能够有效提高小麦种子在受到A产、Cd2+、 Cr3+、 Cr6+、 Pb2+、 Hg^等重金 属污染的土壤中的发芽势，诱导种子快速、整齐的萌发，并提高发芽率。本发明解决了重金 属污染区农业生产中的一个关键的问题，具有重要的实际应用价值。研究表明采用本硫化氢 供体硫氢化钠预处理小麦种子能显著诱导种子中淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶的活性表 达，促进贮藏物质的氧化分解，缓解种子内部重金属胁迫引起的氧化损伤，维持种子与幼苗 内较低的膜脂过氧化水平，从而有利于胚芽和胚根的正常生长。本发明的方法操作简单，所 需试剂单一容易获得，可广泛应用于小麦生产地受重金属污染的区域。
研究结果还表明，本促芽剂硫氢化钠水溶液由硫化氢(H2S)供体硫氢化钠(NaHS)单 体溶于水配制而成，硫氢化钠是通过在水中缓慢释放出H2S/HS—，行使其促进抗逆促芽功能 的，而Na+对本促芽剂的促芽效果没有贡献。
四具体实施例方式
以下给出本发明的非限定实施例。
实施例1、硫氢化钠促进A严毒害下小麦种子的萌发实验
称取一水硫氢化钠(NaHS*H20)加水配制0.6mmol/L浓度水溶液。将小麦种子在室温 条件下，于浓度为0.6 mmol/L的硫氢化钠(NaHS)水溶液预处理(浸泡，下同)12-24小 时后，.将种子捞出，播种于30mmol/L A产污染(该浓度条件下，小麦种子的发芽率为对照 组的50%，称为A严半抑制浓度)的生长环境中。播种48小时后的种子发芽率比水预处理 对照提高40%。
实施例2、硫氢化钠促进0:3+与C产毒害下小麦种子的萌发实验
称取一水硫氢化钠(NaHS*H20)加水配制1.2mmol/L浓度水溶液。将小麦种子在室温 条件下，于浓度为1.2mmol/L的硫氢化钠(NaHS)水溶液预处理12~24小时后，将种子捞 出，播种于4mmol/LC^+与C一+污染(该浓度条件下，小麦种子的发芽率为对照组的50%， 称为C一+与&6+的半抑制浓度)的生长环境中。播种48小时后的种子发芽率比水预处理对 照提高38%。
实施例3、硫氢化钠促进CcP毒害下小麦种子的萌发实验
称取一水硫氢化钠(NaHS*H20)加水配制1.5mmol/L浓度水溶液。将小麦种子在室温 条件下，于浓度为1.5mmoI/L的硫氢化钠(NaHS)水溶液预处理12~24小时后，将种子捞 出，播种于7 mmol/L CcP污染(该浓度条件下，小麦种子的发芽率为对照组的50%，称为 CcP的半抑制浓度)的生长环境中。播种48小时后的种子发芽率比水预处理对照提高45%。
实施例4、硫氢化钠促进Pb^毒害下小麦种子的萌发实验
称取一水硫氢化钠(NaHS H20)加水配制1.0mmol/L浓度水溶液。将小麦种子在室温 条件下，于浓度为1.0mmol/L的硫氢化钠(NaHS)水溶液预处理12~24小时后，将种子捞 出，播种于15mmol/LPb^污染(该浓度条件下，小麦种子的发芽率为对照组的50%，称为 Pp+的半抑制浓度)的生长环境中。播种48小时后的种子发芽率比水预处理对照提高50%。
实施例5、硫氢化钠促进Hg^毒害下小麦种子的萌发实验
称取一水硫氢化钠(NaHS H20)加水配制1.4mmol/L浓度水溶液。将小麦种子在室温 条件下，于浓度为1.4mmol/L的硫氢化钠(NaHS)水溶液预处理12~24小时后，将种子捞 出，播种于0.6 mmol/L Hg^污染(该浓度条件下，小麦种子的发芽率为对照组的50%，称 为Hg^的半抑制浓度)的生长环境中。播种48小时后的种子发芽率比水预处理对照提高 55%。
权利要求
1、一种硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途，其特征在于硫氢化钠作为小麦种子在受重金属Cr3+与Cr6污染土壤中萌发促芽剂的应用。
2、 一种硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途，其特征在于硫氢化钠作为小麦种子在受金属Al3+污染土壤中萌发促芽剂的应用。
3、 一种硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途，其特征在于硫氢化钠作为小麦种子在受重金属Cd2+污染土壤中萌发促芽剂的应用。
4、 一种硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途，其特征在于硫氢化钠作 为小麦种子在受重金属Pd2+污染土壤中萌发促芽剂的应用。
5、 一种硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途，其特征在于硫氢化钠作 为小麦种子在受重金属Hg2+污染土壤中萌发促芽剂的应用。
全文摘要
一种硫氢化钠促进重金属胁迫下小麦种子萌发的新用途，就是硫氢化钠作为小麦种子在受Al³⁺、Cd²⁺、Cr³⁺、Cr⁶⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等重金属污染土壤中萌发促芽剂的应用。本发明能够有效提高重金属胁迫下小麦种子的发芽势，诱导种子快速、整齐的萌发。研究表明采用本硫化氢供体硫氢化钠预处理小麦种子能显著诱导种子中淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶的活性表达，促进贮藏物质的氧化分解，缓解种子内部重金属胁迫引起的氧化损伤，维持种子与幼苗内较低的膜脂过氧化水平，从而有利于胚芽和胚根的正常生长。本发明解决了恢复重金属污染区域小麦生产中的关键问题，而且操作简单，所需试剂单一容易获得。
文档编号A01P21/00GK101385466SQ20081019548
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者姜绍通, 华 张, 浩 焦, 伟 窦, 罗建平 申请人:合肥工业大学