本发明涉及水稻育种领域，尤其是涉及一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法。
背景技术：
近年来，随着矿产资源的大力开发利用、工业生产迅猛发展、污水灌溉以及含重金属农药、化肥的不合理使用等，导致重金属不断地在农田环境中积累。据统计，我国受镉(cd)、铬(cr)、砷(as)和铅(pb)等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占总耕地面积的20％。重金属被植物吸收进入体内，对植物生理生长特性产生巨大影响：如降低种子的萌发率、影响植物根系生长、发生细胞死亡等。
目前，水稻的生产也受到了重金属的影响，在镉污染农田中，水稻种子的发芽率显著降低了，严重影响了我国水稻的产量。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，以缓解现有的镉金属污染农田中水稻种子发芽率低以及水稻产量低的技术问题。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，包括以下步骤：
提供经挑选、干燥和消毒杀菌后的水稻种子，先用稀硝酸浸泡培养，然后再用gaba溶液浸泡培养，完成浸种。
进一步的，所述稀硝酸的质量浓度为0.05-0.5％，优选为0.05％-0.3％。
进一步的，用稀硝酸浸泡培养的条件为：在25-35℃恒温箱中黑暗培养12-16h。
进一步的，所述gaba溶液的摩尔浓度为1-15mm，优选为5-12mm。
进一步的，用gaba溶液浸泡培养的条件为：在25-35℃恒温箱中黑暗培养1-2天，直至水稻种子露白。
进一步的，所述挑选的方法包括：对水稻种子进行筛选，去除杂质和干瘪种子，选择圆润的水稻种子备用。
进一步的，所述干燥的方法包括：选种后将水稻种子在25-35℃下晾晒3-6天，或，选种后将水稻种子在25-35℃下的通风干燥箱内干燥1-2天。
进一步的，所述消毒杀菌的方法包括：将干燥后的水稻种子在浸于消毒液中消毒处理，之后经清洗，完成水稻种子的消毒杀菌。
进一步的，所述消毒液为0.1-0.8％质量浓度的次氯酸钠溶液，浸泡时间为10-30min。
进一步的，所述方法包括以下步骤：
s1)选种：对水稻种子进行筛选，除去杂质和干瘪的水稻种子，选取圆润的水稻种子备用；
s2)干燥：将选种后的水稻种子进行晾晒处理，自然条件下于25-35℃下晾晒3-6天，或者，置于干燥箱内在25-35℃通风烘干1-2天；
s3)杀菌消毒：用消毒液对种子进行消毒杀菌，将干燥后的水稻种子加入到0.1-0.8％质量浓度的次氯酸钠溶液，浸泡10-30min；
s4)清洗：将浸泡在消毒液中的水稻种子取出置于滤网中，用无菌水漂洗5-6次；
s5)浸种：先将水稻种子浸于质量浓度为0.05-0.5％的稀硝酸中，于25-35℃下恒温培养箱中黑暗培养12-16小时；再将水稻种子浸于gaba溶液中，于25-35℃下恒温培养箱中黑暗培养1-2天，直至水稻种子露白；
其中，gaba溶液的摩尔浓度为1-15mm，优选为5-12mm。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明在水稻种子播种前对种子进行催芽，经消毒杀菌后，杀死了病菌，提高水稻种子发芽率；用稀硝酸浸泡，提高了水稻种子低温或长期储存后的发芽率；然后利用gaba溶液对水稻种子进行浸种处理，降低水稻萌发过程中的氧化胁迫，提高水稻种子对镉的耐受性，提高种子的发芽率。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是：本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案；本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案；百分数(％)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份；所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。
本发明中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“6～22”表示本文中已经全部列出了“6～22”之间的全部实数，“6～22”只是这些数值组合的缩略表示。本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。本发明中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以按照顺序进行。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。
本发明提供了一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，包括以下步骤：
提供经挑选、干燥和消毒杀菌后的水稻种子，先用稀硝酸浸泡培养，然后再用gaba溶液浸泡培养，完成浸种。
本发明中，gaba，英文名称为γ－aminobutyricacid，γ-氨基丁酸，又称为4-氨基丁酸。
本发明在水稻种子播种前对种子进行催芽，经消毒杀菌后，杀死了病菌，提高水稻种子发芽率；用稀硝酸浸泡，提高了水稻种子低温或长期储存后的发芽率；然后利用gaba溶液对水稻种子进行浸种处理，降低水稻萌发过程中的氧化胁迫，提高水稻种子对镉的耐受性，提高种子的发芽率。
在本发明的一些实施方式中，所述稀硝酸的质量浓度为0.05-0.5％，优选为0.05％-0.3％。稀硝酸的质量浓度例如可以为0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％。在本发明的另一些实施方式中，用稀硝酸浸泡培养的条件为：在25-35℃恒温箱中黑暗培养12-16h。
通过优化稀硝酸的质量浓度和用稀硝酸浸泡培养的条件，促进水稻种子在低温或长期储存后的发芽效果达到最佳，提高种苗的存活率。
在本发明的一些实施方式中，所述gaba溶液的摩尔浓度为1-15mm；即，gaba溶液中，γ-氨基丁酸的浓度为1-15mm，优选为5-12mm。gaba溶液的摩尔浓度例如可以为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm。在本发明的另一些实施方式中，用gaba溶液浸泡培养的条件为：在25-35℃恒温箱中黑暗培养1-2天，直至水稻种子露白。
通过优化gaba溶液中γ-氨基丁酸摩尔浓度，以及用gaba溶液浸泡培养的条件，进一步降低水稻萌发过程中的氧化胁迫，提高水稻种子对镉的耐受性，提高种子的发芽率，促进水稻种子在镉胁迫下的发芽效果达到最佳，提高种苗的存活率。
在本发明的一些实施方式中，所述选种的方法包括：对水稻种子进行筛选，去除杂质和干瘪种子，选择圆润的水稻种子备用。通过选种，优化水稻种子的质量。
在本发明的一些实施方式中，所述干燥的方法包括：选种后将水稻种子在25-35℃下晾晒3-6天，或，选种后将水稻种子在25-35℃下的通风干燥箱内干燥1-2天。通过干燥，去除选种后水稻种子内的水分，防止水分过多破坏起发芽率。
在本发明的一些实施方式中，所述消毒杀菌的方法包括：将干燥后的水稻种子在浸于消毒液中消毒处理，之后经清洗，完成水稻种子的消毒杀菌。先采用消毒液对种子进行杀菌消毒处理，再用清水清洗，将残留在水稻种子上的病菌和消毒液清洗干净，以减少病菌的破坏作用。
在本发明的一些实施方式中，所述消毒液为0.1-0.8％质量浓度的次氯酸钠溶液，浸泡时间为10-30min。次氯酸钠溶液的质量浓度例如可以为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％或0.8％，浸泡时间例如为10min、15min、20min、25min或30min。通过优化消毒液的浓度，既可以消灭病菌，又可以防止消毒液浓度过高对水稻种子造成伤害。
在本发明的一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：
s1)选种：对水稻种子进行筛选，除去杂质和干瘪的水稻种子，选取圆润的水稻种子备用；
s2)干燥：将选种后的水稻种子进行晾晒处理，自然条件下于25-35℃下晾晒3-6天，或者，置于干燥箱内在25-35℃通风烘干1-2天；
s3)杀菌消毒：用消毒液对种子进行消毒杀菌，将干燥后的水稻种子加入到0.1-0.8％质量浓度的次氯酸钠溶液，浸泡10-30min；
s4)清洗：将浸泡在消毒液中的水稻种子取出置于滤网中，用无菌水漂洗5-6次；
s5)浸种：先将水稻种子浸于质量浓度为0.05-0.5％的稀硝酸中，于25-35℃下恒温培养箱中黑暗培养12-16小时；再将水稻种子浸于gaba溶液中，于25-35℃下恒温培养箱中黑暗培养1-2天，直至水稻种子露白；
其中，gaba溶液的摩尔浓度为1-15mm，优选为5-12mm。
先采用筛选的方式选择籽粒饱满的水稻种子，再采用消毒液对水稻种子进行杀菌消毒处理，然后继续用清水清洗，将残留在水稻种子上的病菌和消毒液清洗干净，再用稀硝酸浸泡，诱导水稻种子发芽，再对水稻种子进行gaba浸种处理，保持水稻种子内的温度，促使发芽。通过控制各过程的浸泡时间，温度，促进镉胁迫下水稻种子发芽效果达到最佳，提高种苗的存活率。
下面将结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法包括如下步骤：
选种：对水稻种子进行筛选，除去种子中的稻草秸秆和杂草，去除干瘪种子，进一步提高水稻种子的质量；
晾晒：将选种后的水稻种子进行晾晒处理，自然条件下晾晒5天；
杀菌消毒：用浓度为0.5％的次氯酸钠溶液对种子进行消毒杀菌，将种子加入到浓度为0.5％的次氯酸钠溶液中，浸泡20分钟；
清洗：将浸泡在消毒液中的水稻种子取出置于滤网袋中，用无菌水漂洗五次；
浸种：先用浓度为0.1％的稀硝酸溶液浸泡水稻种子，置于30℃恒温培养箱中黑暗培养16小时；再用摩尔浓度为1mm的gaba溶液浸泡水稻种子，置于30℃恒温培养箱中黑暗培养2天，直至水稻种子露白。
实施例2
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的gaba溶液的摩尔浓度为3mm，其他步骤与实施例1相同。
实施例3
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的gaba溶液的摩尔浓度为5mm，其他步骤与实施例1相同。
实施例4
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的gaba溶液的摩尔浓度为10mm，其他步骤与实施例1相同。
实施例5
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的gaba溶液的摩尔浓度为12mm，其他步骤与实施例1相同。
实施例6
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的gaba溶液的摩尔浓度为15mm，其他步骤与实施例1相同。
实施例7
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的稀硝酸溶液的质量浓度为0.05％，其他步骤与实施例1相同。
实施例8
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的稀硝酸溶液的质量浓度为0.2％，其他步骤与实施例1相同。
实施例9
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的稀硝酸溶液的质量浓度为0.3％，其他步骤与实施例1相同。
实施例10
本实施例是一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法与实施例1提供的方法相比，不同之处在于，本实施例浸种步骤中的稀硝酸溶液的质量浓度为0.5％，其他步骤与实施例1相同。
对比例1
一种提高镉胁迫下水稻种子发芽率的方法，该方法具体步骤如下：
选种：对水稻种子进行筛选，除去种子中的稻草秸秆和杂草，去除干瘪种子，进一步提高水稻种子的质量。
晾晒：将选种后的水稻种子进行晾晒处理，自然条件下晾晒5天。
杀菌消毒：用浓度为0.5％的次氯酸钠溶液对种子进行消毒杀菌，将种子加入到浓度为0.5％的次氯酸钠溶液中，浸泡20分钟。
清洗：将浸泡在消毒液中的水稻种子取出置于滤网袋中，用无菌水漂洗五次。
浸种：先用浓度为0.1％的稀硝酸溶液处理水稻种子，置于30℃恒温培养箱中黑暗培养16小时；再用清水浸泡水稻种子，置于30℃恒温培养箱中黑暗培养2天，直至水稻种子露白。
育芽试验
分别将实施例1-10和对比例1中浸种后的水稻种子均匀播撒于装好水稻土的育苗盘中，播撒完后再覆一层水稻土，适度浇水，控制种子内温度处于35-40℃之间，让其在自然条件下继续发芽。其中，水稻土中的镉浓度为3mg/kg，育芽过程在人工气候室进行。
发芽率检测：采用统计调查的方式对每组100颗水稻种子的发芽率等情况进行检测，统计发芽率，芽长，根长，芽苗鲜重质量。统计结果如表1所示。
其中，发芽率统计的是6天内发芽芽长超过水稻种子一半长度的种子数量占全部种子数量的比例；芽长是水稻芽的长度；根长是水稻主根长度；芽苗鲜重质量是露出种子籽粒部分的芽苗的新鲜样品质量。
表1
从表1中的数据可以看出，与对比例1中的清水浸种相比，用gaba溶液浸泡水稻种子后，可以显著提高其在镉环境下的发芽率。
不同gaba溶液的浓度对于水稻种子的发芽率也有一定的影响，
实施例1-6分别使用1mm、3mm、5mm、10mm、12mm、15mm摩尔浓度的gaba溶液对水稻种子进行浸种处理，水稻种子的发芽率大大提高，同时芽长和芽苗鲜重也都有所提高，说明在使用适量浓度gaba溶液能促进镉胁迫下水稻种子的发芽效率。其中当gaba溶液的摩尔浓度在5mm-12mm范围内时，其发芽效果更佳。
另外，不同稀硝酸的浓度对镉环境下水稻种子的发芽率也有一定的影响。从实施例1以及实施例7-10中可以看出，不同稀硝酸的浓度下，水稻种子的发芽率、芽长和芽苗鲜重也都有所不同。其中当稀硝酸浓度范围在0.05％-0.3％范围内时，效果较好。
综上所述，在镉污染条件下，种植利用本发明提供的方法浸种后的水稻种子，在水稻萌发过程中使用浓度为1-15mm摩尔浓度的gaba溶液浸种处理，能明显促进水稻种子在镉胁迫下的发芽率，发芽势和芽苗鲜重质量。说明，利用本发明的方法能够提高水稻种子对镉的耐受性，利于水稻种子萌发生长。
该应用方法具有操作简便、环境友好、价格低廉等优点，能够有效缓解现有镉污染土壤的修复方法成本昂贵、操作复杂、需要特殊的仪器以及修复周期漫长的问题。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。