本发明涉及农牧业技术领域，特别涉及提高植物耐热性的组合物、药剂和方法。
背景技术：
匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)是一种重要的多年生冷季型草坪草，具有匍匐生长特性强、再生能力好、耐低修剪、成坪致密、观赏性好等特点，广泛应用于高尔夫球场果岭草坪，亦被用于足球场、保龄球场等运动场及园林绿化。然而，匍匐翦股颖抗旱耐热性较差，夏季高温常导致匍匐翦股颖草坪叶片枯黄加快、生长抑制、斑秃等，从而使草坪质量明显下滑，也加大了草坪养护管理的难度和成本。因此，如何提高匍匐翦股颖的耐热性一直以来都是相关专业研究的重点和热点问题，也是生产应用中急需解决的难题。众多报道指出，在采用传统育种方法提高匍匐翦股颖抗逆性的同时，也常常会降低某些优良坪用性状，如匍匐生长特性降低、成坪速度减慢、草坪质地和颜色受影响等，尤其是在提高耐热性上往往收效甚微。随着全球夏季极端高温频发，如何提高冷季型草坪草的耐热性显得尤为重要。
近年来，利用转基因技术提高匍匐翦股颖耐热性的研究逐渐增多，例如转入细胞分裂素合成相关基因ipt、水稻(Oryza sativa)泛素相关连接酶基因OsSIZ1和拟南芥(Arabidopsis thaliana)脱落酸响应元件结合因子基因ABF3的匍匐翦股颖耐热性明显增强。然而转基因植株面临表达稳定性、政策限制及环境风险等因素，用于机制机理方面的研究较多，而在生产中应用较少。当前，通过外源植物生长调节剂提高植物耐热性具有操作简单、成本低廉、见效快和易于推广利用等优点，在作物及蔬菜上的应用日渐增多。但高效植物生长调节在草坪草上的研究和应用报道较少，使该技术在匍匐翦股颖上的推广应用受到限制。且单一植物生长调节剂提高植物耐热性往往收效较小，在大面积应用于生产实践中受到极大限制。故而，进一步探索如何提高匍匐翦股颖耐热性具有十分重要的意义。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了提高植物耐热性的组合物、药剂和方法。本发明将壳聚糖和γ-氨基丁酸进行复配，发现二者形成的组合物能够显著提高匍匐翦股颖耐热性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种组合物，该组合物由壳聚糖和γ-氨基丁酸组成。
壳聚糖(CTS，chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是一种存在于植物体内天然化合物，价格低廉，可以从贝壳类生物中壳内大量提取到。研究显示CTS具有很强的生理活性，例如在植物体内具有增强免疫力、抗氧化、渗透调节及促进生理代谢等功能。相关报道发现外源施用CTS能有效提高多种植物对高温、干旱以及盐胁迫的耐受性。
γ-氨基丁酸(GABA，γ-aminobutyric acid)是一种非蛋白组成氨基酸，广泛存在于动物和植物体内。研究发现，GABA不仅是一种重要的氨基酸，而且参与植物多种代谢活动，在植物应对逆境胁迫时发挥关键的生理保护性功能，可能作为一种新型植物生长调节剂调控植物抗逆性。报道显示，外源施用GABA也具有显著提高植物抗旱、耐盐和耐高温的效应。
但此前尚未见到关于CTS和GABA组合效应对匍匐翦股颖耐热性能影响的报道。CTS和GABA均为植物体内天然存在化合物，水溶后无毒无异味，且价格低廉，为大面积叶面喷施应用提供可行基础。本发明将二者进行复配，发现二者形成的组合物能够显著提高匍匐翦股颖耐热性能。本发明实验表明，在38/33℃(白天/黑夜)的高温胁迫环境下该组合物能够显著提高匍匐翦股颖草坪耐热性，效果持续达到20多天。且对叶片的叶绿素含量及渗透调节能力具有很好的促进作用，且能有效缓解热胁迫诱导的氧化性伤害，提高细胞膜稳定性。
作为优选，壳聚糖与γ-氨基丁酸的质量比为(0.05～0.5)：(0.025～0.2)。
优选地，壳聚糖与γ-氨基丁酸的质量比为0.1：(0.05～0.1)。
更优选地，壳聚糖与γ-氨基丁酸的质量比为0.1：0.1。
本发明还提供了该组合物在制备提高植物耐热性的药剂中的应用。
在本发明提供的实施例中，植物为草坪草。
在本发明提供的具体实施例中，植物为匍匐翦股颖。
在本发明提供的具体实施例中，匍匐翦股颖的品种Penncross、13M、Penn A-1或Seaside II。
本发明还提供了一种提高植物耐热性的药剂，包括本发明提供的壳聚糖与γ-氨基丁酸组成的组合物。
作为优选，该药剂的剂型为水剂。
作为优选，在该药剂中，壳聚糖的浓度为0.05～0.5g/L，γ-氨基丁酸的浓度为0.025～0.2g/L。
优选地，壳聚糖的浓度为0.1g/L，γ-氨基丁酸的浓度为0.05～0.1g/L。
更优选地，壳聚糖的浓度为0.1g/L，γ-氨基丁酸的浓度为0.1g/L。
作为优选，该药剂还包括表面活性剂。
作为优选，表面活性剂为吐温-20、吐温-80、十二烷基苯磺酸钠、十八烷基磺琥珀酸钠、聚氧乙烯烷基酚和聚氧乙烯脂肪醇、苯乙基酚聚氧乙烯醚、烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐中的一种或两者以上的混合物。
作为优选，表面活性剂在该药剂中的质量百分含量为0.1％～1.0％。
优选地，表面活性剂在该药剂中的质量百分含量为0.5％。
本发明还提供了一种提高植物耐热性的方法，采用本发明提供的壳聚糖与γ-氨基丁酸组成的组合物，或者包括该组合物的药剂对植物种子或植株进行处理。
作为优选，采用组合物或药剂对植物植株进行叶面喷施。
作为优选，植物为草坪草，每m2草坪以10～150mg壳聚糖和5～60mgγ-氨基丁酸的施用量对草坪草进行叶面喷施。
在本发明提供的实施例中，植物为草坪草，每m2草坪以20～30mg壳聚糖和20～30mgγ-氨基丁酸的施用量对草坪草进行叶面喷施。
本发明提供了提高植物耐热性的组合物、药剂和方法。该组合物由壳聚糖和γ-氨基丁酸组成。本发明具有的技术效果为：
本发明提供了CTS和GABA的组合物，该组合物能够提高匍匐翦股颖等植物在高温胁迫条件下的耐热性能，二者配合的效果优于单一组分的效果，产生了显著的增效协同作用。本发明实验表明，持续高温胁迫(25天)均使得Penncross、13M、Penn A-1或Seaside II这4种匍匐翦股颖草坪质量降低到25％以下，而以本发明提供的制剂叶面喷施草坪后使草坪质量提高到50％以上，能显著提高热胁迫下4种不同匍匐翦股颖草坪耐热性，说明该最佳浓度组合对提高匍匐翦股颖耐热性具有广谱效果。且实验证明，一天内不同时间段喷施对喷施效果没有显著影响，故叶面喷施效果不受一天内不同喷施时间段的限制。
具体实施方式
本发明公开了提高植物耐热性的组合物、药剂和方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供的提高植物耐热性的组合物、药剂和方法中所用原料药或辅料均可由市场购得。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1:
(1)试验材料：以生产上广泛应用的‘Penncross’匍匐翦股颖作为供试材料。
(2)材料培育及生长条件：将匍匐翦股颖种子按10g/m2的播量将种子播种在长30cm、宽20cm、高10cm且装满土(沙与土1:2比例)的塑料盆中，置于植物生长箱中进行发芽(温度白天/黑夜为23/19℃；时长各为12h；相对湿度为70％；光照强度为700μmol m-2s-1)。待幼苗长至3cm后用1/2的Hoagland营养液继续培养幼苗至50d，期间每个星期修剪幼苗两次使草层高度维持在3-4cm，待匍匐翦股颖完全成坪后选取一致的材料用于后续试验处理。高温胁迫条件为38/33℃(白天/黑夜)，其它条件同正常培养条件。使用壳聚糖(CTS)药品粘度为5-30mPaS，γ-氨基丁酸(GABA)药瓶纯度为99.99％。
(3)试验设计：CTS+GABA浓度(g/L)组合设置为以下10个组合，分别是：0+0、0.05+0.05、0.1+0.025、0.1+0.05、0.1+0.1、0.1+0.2、0.2+0.08、0.4+0.06。分别用每个浓度组合叶面喷施匍匐翦股颖草坪，每天上午9点喷施一次，连续喷施3天，喷施量为250ml/m2，然后将喷施处理后的植物材料同时放在高温条件下(38/33℃，白天/黑夜)生长箱中处理25天，每处理5次独立重复，以喷施处理第三天计为第0天，CTS和GABA溶解于含有0.5％Tween-80的蒸馏水中使用。
(4)草坪质量评估：草坪质量采用NTEP(The national Turfgrass Evaluation Program)9分制评价匍匐剪股颖草坪颜色、盖度、均一性进行评价，9分代表草坪能得到的最高评价，1分代表完全死亡或休眠的草坪。评价标准参照下表：
表1草坪质量评价标准
(5)试验结果：
表2不同CTS与GABA浓度组合叶面喷施对高温胁迫下匍匐翦股颖草坪质量的影响
注：每一竖列字母不同表示差异显著(P＜0.05)
由表2可以看出，叶面喷施不同溶液组合的草坪随着高温胁迫时间的延长草坪质量逐步下降，与喷施蒸馏水(对照)相比，CTS+GABA不同浓度组合能在一定程度上提高热胁迫下草坪质量，但组合0.1+0.05和0.1+0.1具有显著提高热胁迫下草坪质量的效果，其中0.1+0.1效果最为明显，综合不同时间点草坪质量评价，CTS+GABA最优浓度组合为0.1+0.1。
实施例2
(1)试验材料：同实施例1。
(2)材料培育及生长条件：同实施例1。
(3)试验设计：为进一步证实最佳浓度组合0.1g/L CTS+0.1g/L GABA具有比单一浸种浓度更为优越的提高热胁迫下匍匐翦股颖草坪耐热性效应，设以下6个处理：0g/L CTS+0g/L GABA、0.1g/L CTS+0g/L GABA、0g/L CTS+0.1g/L GABA、0.2g/L CTS+0g/L GABA、0g/L CTS+0.2g/L GABA和0.1g/L CTS+0.1g/L GABA。每个浓度组合分别在正常条件下(23/19℃)培养以及在高温胁迫下(38/33℃)进行胁迫处理，每个处理5次独立重复，CTS和GABA直接溶解于蒸馏水中使用。于处理第25天测定叶片相关生理指标。
(4)生理指标测定：叶绿素含量测定采用分光光度法。称取0.2g叶片并剪碎，装入棕色具塞刻度试管中，加入80％丙酮20ml，使叶片完全浸入液体中，加盖，放入暗处提取数小时至叶片完全变白，倾出浸提液，以80％丙酮洗涤材料并定容至25ml，摇匀，用UV-2102PC型紫外分光光度计在645nm和663nm波长下测定其光密度值。渗透势测定方法如下：剪取叶片0.3g，用普通吸水纸将其包裹好，放入装满水的50ml离心管中，盖好盖子，放置于避光处静置24h叶片吸水饱和后，取出叶片，擦干表面水分，装入1.5ml离心管中，放入液氮储存，挤压出汁液利用WESCOR-5600露点水势仪测量叶片渗透势。丙二醛含量测定如下：称取0.2g叶片于研钵中加入3ml磷酸缓冲液充分研磨，10000g下离心20分钟，取上清液0.5ml加入1ml的反应液，95℃水浴30min，在冰浴上快速冷却至室温。5000g下离心10min，取上清液在532nm和600nm处测定吸光值，计算丙二醛含量。相对电导率测定采用常规的电导率仪法，称取0.3g叶片，用去离子水冲洗4次，用洁净滤纸吸去浮水，然后加10ml去离子水，使叶片完全浸入，于25℃放置24h，用DDS-11A型电导仪测其电导率(S1)，然后在沸水浴煮15min，冷却至室温后测煮后电导率(S2)，相对电导率＝S1/S2×100％。
(5)试验结果：
表3最佳CTS与GABA浓度组合叶面喷施处理对高温胁迫下匍匐翦股颖叶片生理指标的影响
注：每一竖列字母不同表示差异显著(P＜0.05)
由表3可以看出，正常条件下叶面喷施CTS或GABA或CTS+GABA对匍匐翦股颖叶片生理指标没有产生显著影响。热胁迫条件下，单一喷施CTS或GABA能一定程度上缓解热胁迫导致的叶片叶绿素下降，降低叶片渗透势，并使膜脂过氧化伤害降低(丙二醛积累减少)，细胞膜稳定性增强(相对电导率降低)。但CTS+GABA具有显著的增效作用，在热胁迫下CTS+GABA组合在提高叶绿素含量、降低叶片渗透势、缓解氧化伤害及提高细胞膜稳定性上优于单一CTS或GABA，该组合浓度在提高匍匐翦股颖耐热性上表现出巨大优势。
实施例3：
(1)试验材料：同实施例1。
(2)材料培育及生长条件：同实施例1。
(3)试验设计：为探索一天内不同时间段叶面喷施对喷施效果的影响，设上午9:00、上午11:00、下午14:00、下午17:00和晚上20:00，共5个不同的时间段喷施，观察最佳浓度组合0.1g/L CTS+0.1g/L GABA在这5个不同时间段叶面喷施对喷施效果的影响。分别用蒸馏水或最佳浓度组合0.1g/L CTS+0.1g/L GABA各个时间段连续喷施3天，每天一次，喷施量为250ml/m2，然后将喷施处理后的植物材料同时放在高温(38/33℃，白天/黑夜)生长箱中处理25天，每处理5次独立重复，CTS和GABA溶解于含有0.5％Tween-80的蒸馏水中使用。
(4)草坪质量评估：同实施例1。
(5)试验结果：
表4最佳CTS与GABA浓度组合喷施时间对高温胁迫下匍匐翦股颖草坪质量的影响
注：每一竖列字母不同表示差异显著(P＜0.05)
由表4可以看出，一天内不同时间段叶面喷施均能显著提高热胁迫下匍匐翦股颖草坪质量，喷施效果不受一天内不同喷施时间段的限制。
实施例4
(1)试验材料：选用‘Penncross’、‘13M’、‘Penn A-1’或‘Seaside II’四个不同的匍匐翦股颖品种。
(2)材料培育及生长条件：同实施例1。
(3)试验设计：为观察最佳浓度组合0.1g/L CTS+0.1g/L GABA对热胁迫下不同匍匐翦股颖品种草坪质量的效应，选取生产中应用广泛的4种匍匐翦股颖品种进行进一步评估，每个品种分别用蒸馏水或0.1g/L CTS+0.1g/L GABA溶液每天上午9点喷施一次，连续喷施3天，喷施量为250ml/m2，然后将喷施处理后的植物材料同时放在高温(38/33℃，白天/黑夜)生长箱中处理25天，每处理5次独立重复，CTS和GABA溶解于含有0.5％Tween-80的蒸馏水中使用。
(4)草坪质量评估：同实施例1。
(5)试验结果：
表5最佳CTS与GABA组合对高温胁迫下不同匍匐翦股颖品种草坪质量的应用效果
注：每一竖列字母不同表示差异显著(P＜0.05)
由表5可以看出，高温胁迫25天后四种不同品种匍匐翦股颖草坪质量均降低到2.5分以下，而最佳浓度组合0.1g/L CTS+0.1g/L GABA叶面喷施处理后均使热胁迫下草坪质量提高到5分以上，说明该最佳浓度组合对提高热胁迫下匍匐翦股颖草坪质量具有广谱效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。