一种提高水稻苗期低温耐性的方法

专利名称：一种提高水稻苗期低温耐性的方法
技术领域：
本发明属于水稻种植技术领域，具体涉及一种提高水稻苗期低温耐性的方法。
背景技术：
低温是影响植物生长、发育及其地理分布的重要环境限制因素之一。水稻作为一种亚热带起源的湿生植物，由于缺乏对低温的适应能力，当环境温度低于10°c时就会受到伤害，严重影响植物的正常生长、发育甚至造成死亡。在我国水稻是主要粮食作物之一，是粮食生产上的一大优势，栽培历史悠久。在四大粮食作物中，水稻的栽培面积最大，总产量最多，单位面积产量最高。由于水稻分布范围广，栽培面积大，加上世界人口的增长，对粮食需求量日益增加，水稻连作面积的增大和 在热带、亚热带地区向高海拔地区推广，栽培面积不断扩大，使冷害发生机率增加。世界上 很多种稻国家报道均有冷害发生。我国水稻冷害的主要有一、春季冷害，2、3月份是华南早稻播种育秧季节，而此时北方冷空气频频南下与海上移来的暖湿气流相遇，形成急剧降温或持续低温阴雨天气，容易造成早稻烂秧。3、4月份是长江中下游地区早稻播种育秧季节，此时冷暖空气交替频繁，也常出现低温阴雨天气，造成早稻烂秧。二、夏季冷害，东北地区地处我国的边睡，由于纬度较高，大陆季风气候明显，各年的天气气候情况变化较大，热量条件不很稳定，有些年份水稻生育期内会遇到低温天气，常因热量不足而造成水稻大面积减产。三、秋季冷害，每年秋季寒露节气前后，正值华南及长江中下游地区晚稻抽穗扬花的关键时期，此时如遇低温危害，就会造成空壳瘪粒，导致减产。我国长江中下游地区属于亚热带季风气候，热量和水分资源都较为丰富，有利于双季稻的生产。但由于季风的影响，春季常受寒潮侵袭，造成有些年份不同程度的春寒而引起烂秧死苗。水稻低温冷害，症状秧苗期受低温毒害后，全株叶色转黄，植株下部产生黄叶，有的叶片呈现褐色，部分叶片现白色或黄色至黄白色横条斑，俗称“节节黄”或“节节白”。在2-3叶苗期遇有日均气温持续低于12°C，易产生烂秧。孕穗期冷害降低颖花数，幼穗发育受抑制。开花期冷害常导致不育，即出现受精障碍。低温常开花期延迟，成熟期推迟，造成成熟不良。成熟期冷害谷粒伸长变慢，遭受霜冻时，成熟进程停止，千粒重下降，造成水稻大面积减产。据此，抵御和提高水稻低温耐性亟待解决。针对当前水稻低温冷害日益严重的现状，国内开展了大量有关水稻低温耐性品种的筛选和农艺栽培技术研究。水稻对低温的耐性存在明显的品种间差异是水稻低温耐性品种筛选的本质和基础。然水稻低温耐性品种间差异并非稳定、持久的差异，这种差异与水稻逆境胁迫下的生理代谢途径密切相关，甚至是这些代谢途径决定了这种差异，如逆境预胁迫很大程度上决定了水稻对低温的耐性。当然对低温耐性品种的筛选并没有把上述因素考虑在内，因此筛选出来的低温耐性品种往往存在明显的地域差异，甚至年度间也存在显著差异。在当前生产上，国内外还没有任何一个水稻品种可以广泛用于低温环境生产。水稻对低温毒害抵御能力的强弱是影响水稻低温耐性的重要因素。因此通过农艺栽培技术措施进行水稻逆境预胁迫来增强水稻低温低温耐性是有其理论基础的。故当前有关通过稻田肥水调控、水稻地膜覆盖、喷施叶面肥和植物生长调节剂等途径来提高水稻低温耐性的研究在国内外广泛开展。肥水调控是通过合理施肥和水分灌溉技术来降低水稻低温毒害，其中灌水是比较有效的途径，一般采取夜灌日排的方法，傍晚灌水保温，对于大面积水稻栽培增加了大量工作量，而且对于水资源日益严峻的我国北方地区以及一些南方干旱地域或者一些季节性缺水的地域是不现实的，同时夜灌日排容易降低稻田土壤肥力不利于水稻生长，其利用价值十分有限。采用地膜覆盖，有利于育苗短期的低温防御，但并不能长远的抵御低温毒害，比如在分蘖和灌浆期低温其后来临，大面积的覆盖膜不太现实，同时盖膜会严重影响水稻光合作用，严重损害水稻生长和影响稻米产量。叶面喷施植物生长激素可以提高水稻低温耐性，但是在提高水稻低温耐性的同时植物生长激素调控着水稻其他方面的生理生长，如，抑制细胞分裂，促进早熟等等会严重影响水稻生长和产量，在实际研究和生产中是切实不可行的方法。幼苗青枯作为低温危害的主要类型之一，往往是由于长期低温之后，土壤温度过 低，导致根系无法吸收足够的水分，满足地上部的需求，而出现青枯，如果长期低温之后，温度上升过快，会显著加速这一现象的发生。低温导致水稻幼苗生长缓慢、叶片变色或损伤，以及叶子看起来比较潮湿，像长时间浸在水中一样，当根部受到低温影响时，植物可能出现萎焉，细胞膜渗透性增加，出现严重缺水等症状，情况严重时导致幼苗死亡。水孔蛋白(aquaporin)介导了水分的跨膜运输,调节生物体内水分平衡，在高等植物拟南芥、玉米和水稻中都有30多个水孔蛋白，他们在保持植物水分平衡方面发挥重要的作用。因此，地上部水分丧失，而根系又无法保证供应，很可能是水稻苗期低温危害的重要原因之一；如何保持地上部水分，应是调控水稻苗期低温耐性的途径之一，目前国内外关于这方面的研究报道很少。据此，提高水稻低温耐性必须从水稻根系活力和植株体水分的保持两方面来解决。

发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种提高水稻苗期低温耐性的方法，该方法能够有效地提高水稻苗期低温耐性。所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于包括以下工艺步骤
1)对于秧盘育秧，于秧苗移栽前2 5天，对秧苗浇灌含0.15 0. 35%氯化钠的盐水，浇灌I 3次；对于大田育秧，于秧苗移栽前2 5天，喷施含0. 05 0. 15%氯化钠的盐水I 3次；
2)依据天气预报，于低温来临前的I 3天，喷施含0.05 0. 15%氯化钠的盐水，每10 14小时喷施一次,喷施I 3次。所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的步骤I)中对于秧盘育秧，于秧苗移栽前3天，对秧苗浇灌含0. 18 0. 32%氯化钠的盐水，浇灌2次。所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的步骤I)中对于大田育秧，于秧苗移栽前3天，喷施含0. 08 0. 12%氯化钠的盐水2次。所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的步骤2)中于低温来临前的2天喷施含0. 08 0. 12%氯化钠的自来水，每12小时喷施一次，喷施2次。
所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的步骤2)中低温为低于10°C的温度。所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的每12小时喷施一次为早晚各喷施一次。上述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，设计合理，通过对秧苗进行氯化钠预处理提高了根活力，保持了水稻地上部分水分含量，增加了渗透性物质和有机可溶性物质蔗糖，提高了抗氧化物酶活力和增加了清除氧自由基物质(还原型谷胱甘肽和抗坏血酸)含量，最终实现了提高水稻低温耐性。
具体实施例方式以下结合实施例来进一步说明本发明。 实施例一、氯化钠预处理水稻低温耐性试验I材料与方法
I. I试验设计
以两对低温耐性差异极显著的籼型水稻品种嘉籼7号、Z91-43 (低温敏感)和辐8329、浙9248 (低温耐性)为研究材料。在2011年10月和2012年4月于浙江富阳中国水稻所实验室进行试验，采用完全随机设计，选用饱满籽粒，种子经次氯酸钠消毒浸种48h，并于28-30°C催芽 24h。幼苗根部氯化钠预处理水稻低温耐性试验
芽谷播种于洗净的细沙床，待秧苗长至3叶，选取生长一致的秧苗进行移栽试验处理。秧苗移植于容积为50mL内装有50mL含0. 25%氯化钠全营养液的试管中，空白全营养液育苗作对照。每管3株，海绵固定，营养液按国际水稻研究所(IRRI)推荐配方配制，预培养3d，此时幼苗已3叶I心。之后于人工气候箱(PQX-350BY-22H)进行全营养液培养低低温(6°C)胁迫，光强40001x，连续处理3d。低温处理结束后，培养条件恢复到3叶I心前。叶片喷施氯化钠预处理水稻低温耐性试验
待幼苗3叶I心时分别用浓度为0. 1%的氯化钠喷施水稻幼苗叶片，喷自来水作对照。每隔12h喷施一次，继续培育3d，总共喷施6次，然后进行低温(6°C)胁迫，光强40001x，连续处理3d。低温处理结束后，培养条件恢复到3叶I心前。I. 2测定指标与方法
于氯化钠预处理后低温胁迫前取样一次，低温胁迫后取样一次，取样分地上和地下两部分，取样进行测定分析，3次重复。取样后直接测根活力和水分含量，然后将叶片和根放于-60°C，48h，测定其他指标。进行根系取样时，将每盒植株连根带土取出，用自来水小心冲洗干净后用蒸馏水冲洗，吸干水分，进行根系取样，超低温保存，测定其他指标。
I. 2. I农艺指标
株高低温处理不同阶段取样，10株苗以上测定株高，即根基到幼苗植株体最长叶叶尖；以平均数作为统计分析的基本数据。
干、鲜重10株苗以上，3个重复，去除根部，称量植株体鲜重，烘箱110°C的高温下杀青2h,80°C 3_4d烘干至衡重,称量植株体干重。I. 2. 2根活力测定
分别用常温和6°C (6°C和常温)材料于测定根系活力，3个重复。a-萘胺法，植物生理实验指导，蒋德安。1.2.3生理指标
可溶性糖含量测定为蒽酮比色法，蔗糖和果糖含量测定为间苯二酚法，植物材料中可溶性糖测定，现代植物生理学实验指南；
可溶性蛋白质含量测定考马斯亮蓝G-250染色法，参考张治安等的植物组织中可溶性蛋白质含量的测定，植物生理学实验技术；
游离脯氨酸含量测定茚三酮比色法，参照张治安等的植物体内游离脯氨酸含量的测定，植物生理学实验；
抗坏血酸含量测定钥蓝比色法，参考高俊凤的植物组织中维生素C含量测定方法，植物生理指导；
还原型谷胱甘肽含量测定二硫代双-二硝基苯甲酸法，参考高俊凤的植物组织中还原型谷胱甘肽含量测定方法，植物生理指导；
丙二醛含量测定硫代巴比妥酸法，参照参照李合生等的硫代巴比妥酸比色法测定。分别在450nm、532nm、600nm波长处测定光吸收值，按照公式C(iimol .1^)=6. 45 (A532-A600)-0. 56A450，计算丙二醛含量，植物生理生化实验原理与技术；
过氧化氢酶活力、过氧化物酶活力、超氧化物歧化酶活力测定参考张治安等的酶活力测定方法，利用紫外分光光度计紫外吸收法测定其酶活力，植物生理学实验技术。I. 3数据处理
用唐启义和冯光明开发的DPS软件进行方差分析，采用完全随机多因素统计方法。
2结果与分析
2.1低温胁迫对根系活力的影响
低温胁迫下的水稻幼苗的根活力测定在两个不同环境下进行测定的，分别是低温(6°C)和常温。表I数据表明，根部氯化钠预处理低温胁迫下水稻幼苗根活力相对于常温显著降低，且品种间存在显著差异；水稻幼苗根部氯化钠预处理后低温胁迫下幼苗根活力相对于常温的降低，同时相对于无预处理的显著提高，氯化钠预处理的水稻幼苗提高了根活力。相对于常温无预处理低温胁迫下的各水稻品种嘉籼7号、Z91-43、辐8329、浙9248低温环境下测定的根活力值分别降低了 70. 05%,67. 95%,72. 38%,70. 19% ;而氯化钠与处理过的水稻幼苗则分别降低了 57. 65%,57. 04%,58. 20%,58. 47% ;相对于常温无预处理低温胁迫下的各水稻品种嘉籼7号、Z91-43、辐8329、浙9248常温环境下测定的根活力值分别降低7 38. 14%,32. 83%,31. 12%,39. 26% ;而氯化钠与处理过的水稻幼苗则分别降低了 18. 16%、15. 51%、14. 55%、17. 68%o表2数据表明，叶片氯化钠预处理低温胁迫下水稻幼苗根活力相对于常温显著降低，且品种间存在显著差异；水稻幼苗叶片氯化钠预处理后低温胁迫下幼苗根活力相对于常温的降低，同时相对于无预处理的显著提高，氯化钠预处理的水稻幼苗提高了根活力，保障了水分从根部的吸收和运输。相对于常温无预处理低温胁迫下的各水稻品种嘉籼7号、Z91-43、辐8329、浙9248低温环境下测定的根活力值分别降低了 61. 87%,61. 40%,65. 63%、62. 69% ;而氯化钠与处理过的水稻幼苗则分别降低了 51. 58%,50. 95%,49. 91%,49. 88% ;相对于常温无预处理低温胁迫下的各水稻品种嘉籼7号、Z91-43、辐8329、浙9248常温环境下测定的根活力值分别降低了 36. 21%,35. 01%,31. 79%,34. 81% ;而氯化钠与处理过的水稻幼苗则分别降低了 17. 97%、17. 75%、17. 39%、17. 38%。表I水稻幼苗根部氯化钠预处理后低温胁迫下根活力的变化
I鲜根0案胺氧化量C ttg/g/h )
'预处理低温胁迫Ccld Stress _ 常温无预处理
品种 Pretreatment !i! Hormal Temperatm-e !
温測定DLT 常温_定DLT^
Vari ety iii! WitKoiit Fretreatment s
嘉軸T号正常18. TO38.62
一…B2.44
JisxiartNacl26,4451.10
Z 91-43 正常 Hcirmal19.2940.43~I
一一60.19
Z 31-43 氯化钠 Facl25.8650.88|
喔8329 l￡M Iormal17.0842.60—
—一61-85I
Fu 8329 氬化钠 Facl25.8552.85
浙9248 l￡M Mormal18,9838.67
■63.6
ZKe 9248 S化钠 Iacl_26.44 | 52.41 [_j
DLT!Determination of low temperature;DNT:Determination of the normaltemperature;ABAabscisic acid;表中数据为3次重复的平均值。表2水稻幼苗叶片氯化钠预处理后低温胁迫下根活力的变化
II鲜根a萘胺氧化量(ug/g/lO'预处理低温胁迫Cold Stress常温无预处理
品种 Pr a treatmentSorm al Temperatiire
ffi温测定DLT 常温測定DLT VarietyWithout Pretreatment
惠籼T号正常 Normal23.7039.65
.... 02 16 JiaxianT IWtIfi Nacl30. 1050,99'
Z 91-43 EjSNormal24,2940- 89
-..02 92
Z 91-43 氣化钠 Hael30.8651,75一
辐8329 正常 Hormal22. OS43.82 I丨
..f64.24I
Fu 8329 S化納 Hacl32. 1853.07
浙9248 正常 Hormal23. S341.90
64.27
Zhe 9248 S化钠 Hacl32.2153.10丨
I_2_I_I_S_I
DLT!Determination of low temperature;DNT:Determination of the normaltemperature;ABAabscisic acid;表中数据为3次重复的平均值。2. 2低温胁迫对植株体水分含量的影响
表2和3数据表明，低温胁迫下水稻幼苗水分含量显著降低，且品种间存在显著差异，通过对水稻幼苗根部和叶片进行氯化钠预处理对幼苗水分含量显著提高，且不同于处理对水分含量的提高也存在显著差异。氯化钠预处理显著增强了幼苗水分含量的保持能力，水稻地上部分水分的保持能力的提高有利于水稻地上部分物质正常代谢，从而能够提高水稻幼苗的低温耐性。表3水稻幼苗根部氯化钠预处理后低温胁迫下植株体水分含量的变化％
权利要求
1.一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于包括以下工艺步骤1)对于秧盘育秧，于秧苗移栽前2 5天，对秧苗浇灌含O.15 O. 35%氯化钠的盐水，浇灌I 3次；对于大田育秧，于秧苗移栽前2 5天，喷施含O. 05 O. 15%氯化钠的盐水I 3次；2)依据天气预报，于低温来临前的I 3天，喷施含O.05 O. 15%氯化钠的盐水，每10 14小时喷施一次,喷施I 3次。
2.如权利要求I所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的步骤I)中对于秧盘育秧，于秧苗移栽前3天，对秧苗浇灌含O. 18 O. 32%氯化钠的盐水，浇灌2次。
3.如权利要求I所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的步骤I)中对于大田育秧，于秧苗移栽前3天，喷施含O. 08 O. 12%氯化钠的盐水2次。
4.如权利要求I所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的步骤2)中于低温来临前的2天喷施含O. 08 O. 12%氯化钠的自来水，每12小时喷施一次，喷施2次。
5.如权利要求I所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的步骤2)中低温为低于10°c的温度。
6.如权利要求4所述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，其特征在于所述的每12小时喷施一次为早晚各喷施一次。
全文摘要
一种提高水稻苗期低温耐性的方法，属于水稻种植技术领域。其包括以下工艺步骤1)对于秧盘育秧，于秧苗移栽前2～5天，对秧苗浇灌盐水；对于大田育秧，于秧苗移栽前2～5天，喷施盐水；2)依据天气预报，于低温来临前的1～3天，喷施盐水。上述的一种提高水稻苗期低温耐性的方法，设计合理，通过对秧苗进行氯化钠预处理提高了根活力，保持了水稻地上部分水分含量，增加了渗透性物质和有机可溶性物质蔗糖，提高了抗氧化物酶活力和增加了清除氧自由基物质含量，最终实现了提高水稻低温耐性。
文档编号A01G1/00GK102960151SQ20121049404
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者邵国胜, 向丹, 沈希宏 申请人:中国水稻研究所