一种增强水稻耐碱能力并提高水稻中铁含量的方法与流程

本发明属于水稻种植领域，尤其涉及一种增强水稻耐碱能力并提高水稻中铁含量的方法。

背景技术：

水稻是世界上种植面积最广，人类最重要的粮食作物之一，为全世界60％以上的人口提供口粮。农业土壤盐碱化程度日趋严重，已经成为现代农业的最重要议题之一。据统计，全世界受到碱胁迫的耕作土壤已超过30％，严重影响了作物的正常生长，甚至导致死亡。高ph造成植物生长抑制，根系伸长受阻，光合作用减弱，细胞膜损伤。尤其水稻对生长的ph环境敏感，即使在微碱性(超过7.5)条件下，其生长也会受严重抑制，根系生长受阻，地上部逐渐枯黄，最终光合产物累积减少，产量显著下降，甚至绝收。在中国东北地区，碳酸盐导致的碱胁迫已成为制约水稻生产的一项重要障碍因素。

因此增强水稻的耐碱能力能够有效利用盐碱类型的土地资源，并通过耕作达到治理的目的，同时提高粮食产量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种可以增强水稻耐碱能力并提高水稻中铁含量的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种增强水稻耐碱能力并提高水稻中铁含量的方法，包括如下步骤：培育水稻幼苗，并将培育得到的水稻幼苗置于含有碱性营养液的培养池中，同时在所述培养池中添加亚硝基铁氰化钠与吡嗪酰胺，并使所述亚硝基铁氰化钠与吡嗪酰胺的浓度均保持在10-50μmol·l^-1。

方法原理：本发明采用碱性营养液培养水稻幼苗，模拟水稻幼苗生长的碱胁迫环境。在碱胁迫下水稻根系产生过量乙烯及活性氧物质会导致根系不能生长，早衰以及严重的缺铁黄化是水稻在碱性胁迫下主要的生理障碍。而吡嗪酰胺可以专一性的抑制乙烯合成酶(1-氨基环丙烷合成酶)的活性，阻断乙烯信号的传导，最终恢复根系的正常生长能力。同时亚硝基铁氰化钠可以被植物转化为一种重要的类激素物质一氧化氮，一氧化氮作为植物信号分子可以有效的降低活性氧信号的产生，促进根系生长，抑制根系衰老，降低铁膜的沉积。因此同时施用亚硝基铁氰化钠和吡嗪酰胺可以有效促进根系发育，以及矿质养分吸收，特别是铁的吸收，有效缓解碱性环境导致的根系生长抑制以及地上部枯黄，进而显著增强水稻耐碱能力，并提高水稻中铁含量。此外，水稻幼苗期是水稻根系生长发育以及养分吸收的的重要时期，同时也是水稻抗环境胁迫能力最弱的时期，因此在水稻幼苗期同时施用亚硝基铁氰化钠和吡嗪酰胺可以增强水稻对碱性胁迫的抗性。

上述的方法，优选的，所述培育水稻幼苗的具体方法包括如下步骤：将水稻种子置于体积百分比为0.68％的硝酸中破休眠10-18h后，置于水中直至露白，将育苗孔板悬浮于黑色容器中的营养液上，该营养液的ph值为5-6，将露白发芽后得到的水稻种子播于所述育苗孔板上面，置于培养箱中进行培育，每3天更换一次培养液，得到水稻幼苗。自然环境中根系生长在黑暗条件下，因此培养容器为黑色容器。

优选的，所述育苗孔板上设有能使水稻种子接触营养液而不掉出育苗孔板的若干个小孔，每孔播一颗水稻种子。

优选的，所述培养箱内轮流模拟白天光照和黑夜无光照条件，白天光照时长为16h，平均温度为28℃，夜晚无光照时长为8h，平均温度为25℃。

优选的，所述亚硝基铁氰化钠与吡嗪酰胺的浓度均为50μmol·l^-1。优选的，定期更换营养液中的亚硝基铁氰化钠可以保持其活性。

优选的，所述碱性营养液的ph值为7-8.5。

优选的，所述营养液为yoshida水稻营养液，所述yoshida水稻营养液中包括nh4no3、nah2po4、k2so4、cacl2、mgcl2、mnso4、(nh4)6mo7o24·2h2o、h3bo3、znso4·7h2o、cuso4·5h2o和fecl3·6h2o，所述yoshidasolution营养液中的大量营养元素n、p、k、ca、mg的含量分别为35-45mg/l、8-12mg/l、35-45mg/l、35-45mg/l、35-45mg/l，微量营养元素mn、mo、b、zn、cu、fe的含量分别为0.4-0.6mg/l、0.04-0.06mg/l、0.18-0.22mg/l、0.018-0.022mg/l、0.008-0.012mg/l、1.8-2.2mg/l。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的方法，使用亚硝基铁氰化钠与吡嗪酰胺作为外源作物生长调节剂，能够有效缓解碱胁迫环境导致的根系生长抑制及地上部枯黄，可显著增强水稻耐碱能力，并提高铁元素含量，最终增加水稻生物量及产量。

2、本发明的方法，通过添加10-50μmol·l^-1亚硝基铁氰化钠与吡嗪酰胺显著增强水稻耐碱能力，为研究水稻对盐碱胁迫的适应机制奠定了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中在高ph(8.5)条件下，添加亚硝基铁氰化钠与对照组(ck)条件下水稻生长状况图；

图2为本发明实施例中在高ph(8.5)条件下，添加亚硝基铁氰化钠与对照组(ck)条件下根系发育情况；

图3为本发明实施例中在高ph(8.5)条件下，添加亚硝基铁氰化钠与对照组(ck)条件下地上部分生物量；

图4为本发明实施例中在高ph(8.5)条件下，添加亚硝基铁氰化钠与对照组(ck)条件下叶片spad值；

图5为本发明实施例中在高ph(8.5)条件下，添加亚硝基铁氰化钠与对照组(ck)条件下叶片铁含量；

图6为本发明实施例中在高ph(8.5)条件下，同时添加亚硝基铁氰化钠和吡嗪酰胺与对照组(ck)条件下根系发育情况。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例：

一种本发明增强水稻耐碱能力并提高水稻中铁含量的方法，包括如下步骤：

第一步：水稻种子催芽及幼苗培养

将水稻种子置于体积百分比为0.68％的硝酸中破休眠18h后，置于水中直至露白，将育苗孔板悬浮于黑色容器中的营养液上，该营养液的ph值为5.8，将露白发芽后得到的水稻种子播于所述育苗孔板上面，置于培养箱中进行培育，每3天更换一次培养液，得到水稻幼苗。

黑色容器为长20cm、宽10cm、高5cm的塑料盆，上面可放置4个96育苗孔板(横排12个、竖排8个)，每孔播1粒水稻种子，每孔经过剪掉底部，能使种子播在其上，幼苗不下坠，根系向下生长。

培养箱内轮流模拟白天光照和黑夜无光照条件，白天光照时长为16h，平均温度为28℃，夜晚无光照时长为8h，平均温度为25℃。

营养液培养采用yoshida营养液，所述yoshida水稻营养液中包括nh4no3、nah2po4、k2so4、cacl2、mgcl2、mnso4、(nh4)6mo7o24·2h2o、h3bo3、znso4·7h2o、cuso4·5h2o和fecl3·6h2o，所述yoshidasolution营养液中的大量营养元素n、p、k、ca、mg的含量分别为35-45mg/l、8-12mg/l、35-45mg/l、35-45mg/l、35-45mg/l，微量营养元素mn、mo、b、zn、cu、fe的含量分别为0.4-0.6mg/l、0.04-0.06mg/l、0.18-0.22mg/l、0.018-0.022mg/l、0.008-0.012mg/l、1.8-2.2mg/l。

第二步：亚硝基铁氰化钠和吡嗪酰胺的施用

将长势一致的水稻幼苗选出，用naoh将营养液中的ph值调节为8.5模拟盐碱胁迫，并在营养液中添加外源作物生长调节剂，处理1只添加亚硝基铁氰化钠50μmol·l^-1，处理2同时添加亚硝基铁氰化钠和吡嗪酰胺，亚硝基铁氰化钠和吡嗪酰胺的浓度均为50μmol·l^-1，处理3做对照组(亚硝基铁氰化钠和吡嗪酰胺的浓度均0μmol·l^-1)。每3天更换一次营养液，培养时间为15天，收获的水稻取样拍照，测定生物量，spad值及铁含量。

由图1可知，处理1只添加50μmol·l^-1亚硝基铁氰化钠处理能够显著促进盐碱胁迫下水稻的生长。

由图2可知，处理1只添加50μmol·l^-1亚硝基铁氰化钠能够明显促进根系的生长，并缓解根系的衰老。

由图3可知，处理1只添加50μmol·l^-1亚硝基铁氰化钠能够明显提高水稻的生物量。

由图4可知，处理1只添加50μmol·l^-1亚硝基铁氰化钠能够明显提高叶片的spad值和地上部分铁元素含量。

由图5可知，处理1只添加50μmol·l^-1亚硝基铁氰化钠能够增加地上部分铁元素含量。

由图6可知，处理2添加50μmol·l^-1亚硝基铁氰化钠和吡嗪酰胺能够进一步增强碱胁迫下根系的生长。

图1-6中，“ph8.5+50μm亚硝基铁氰化钠”表示处理1，“ph8.5+亚硝基铁氰化钠+吡嗪酰胺”表示处理2，“ph8.5”表示处理3(对照组)。