一種快速有效提高煙草抗旱能力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及提高煙草抗旱能力的一種快速有效方法。
【背景技術(shù)】
[0002]干旱脅迫是影響當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境的重要的逆境因子，對世界農(nóng)作物生產(chǎn)造成巨大的損失。在人口不斷增加、淡水資源不足的嚴(yán)重及極端氣溫天氣不斷頻繁出現(xiàn)的壓力下，一種快速高效且安全的提高農(nóng)作物抗旱能力的方法對我國乃至世界的農(nóng)作物生產(chǎn)以及生態(tài)安全具有重要的意義。傳統(tǒng)方法培育抗旱品種受到育種時(shí)間和優(yōu)良性狀選擇的限制，新興的轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高作物的抗旱能力具有重要的理論與經(jīng)濟(jì)意義，但是卻存在著位置效應(yīng)、基因沉默效應(yīng)，外源基因的位置效應(yīng)也可以引起基因的失活，而且外源基因在轉(zhuǎn)基因植株中的表達(dá)也會(huì)受到抑制及基因沉默現(xiàn)象，這些問題都使得轉(zhuǎn)基因植物存在著很大的不確定性，以及轉(zhuǎn)基因存在著不確證卻危害巨大的安全隱患，例如基因逃逸使其對生態(tài)環(huán)境中的其他植物存在著安全隱患以及公眾健康(轉(zhuǎn)基因食品)等。因此，急需一種快速有效的技術(shù)方法使農(nóng)作物獲得抗旱能力。
[0003]β-氨基丁酸(BABA)最早從暴曬的番茄根系中分離出來，后來大量的研宄表明，β -氨基丁酸能夠通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)脫落酸(ΑΒΑ)、水楊酸(SA)和茉莉酸(JA)等信號途徑及抗氧化系統(tǒng)來抵御外界的生物或非生物脅迫的損害。因此氨基丁酸被認(rèn)為是一種具廣譜和高效的植物誘抗劑，并在許多植物的應(yīng)用上取得的一定的成果。如:ΒΑΒΑ能有效的誘導(dǎo)煙草抵御煙草花葉病毒和葡萄霜霉病等生物脅迫的損害，同時(shí)還能提高植物對非生物脅迫像干旱、高鹽及熱的耐受性及緩解重金屬鎘(Cd)對植物的損害等。雖然有關(guān)BABA增強(qiáng)植物對外界脅迫的耐受性研宄很多，但關(guān)于其具體作用機(jī)制目前還不是很很清楚還需進(jìn)一步的研宄。同時(shí)還有研宄發(fā)現(xiàn)BABA對調(diào)節(jié)不同植物對外界脅迫能力并不具有物種的廣適性作用，因此BABA對調(diào)節(jié)不同植物的脅迫抵御能力與其實(shí)施方法和濃度有關(guān)。目前還沒有關(guān)于BABA提高煙草對干旱脅迫作用的研宄。
[0004]煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)經(jīng)常會(huì)受到自然界中的許多生物脅迫和非生物脅迫的影響，其中干旱就是其中一個(gè)較大的影響因素。近年來，我國很大一部分煙草生產(chǎn)區(qū)經(jīng)常遭受干旱脅迫的危害，其不僅影響煙苗的生長，也會(huì)影響到煙草的品質(zhì)及產(chǎn)量。因此，一種快速有效的方法對提高煙草幼苗及長成煙葉植株的抗旱抗寒能力具有重要的經(jīng)濟(jì)作用及現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種快速有效的提高煙草抵御干旱能力的全新方法。
[0006]本發(fā)明利用非蛋白質(zhì)氨基酸β-氨基丁酸(BABA)調(diào)節(jié)煙草體內(nèi)的抗氧化途徑來增強(qiáng)對植物的干旱抵御能力。
[0007]具體的技術(shù)解決方案如下:
一種快速有效提高煙草抗旱能力的方法，用濃度0.2-10mmol/L的β -氨基丁酸水溶液對4-5葉期的植物植株灌根處理，連續(xù)灌根處理2?5天。
[0008]用濃度5mmol/L的β -氨基丁酸水溶液對4_5葉期的煙草幼苗進(jìn)行灌根處理，連續(xù)灌根處理3天，每株煙草幼苗的β-氨基丁酸水溶液用量為350?450ml ;提高煙草幼苗之后生長的抗旱能力。
[0009]本發(fā)明通過長期的研宄及相關(guān)實(shí)驗(yàn)篩選出符合快速高效安全這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)物質(zhì)一β_氨基丁酸(BABA)，一種安全可靠且無公害的非蛋白質(zhì)氨基酸作為煙草的抗逆誘抗劑。本發(fā)明通過大量的實(shí)驗(yàn)，用不同濃度的ΒΑΒΑ、不同的脅迫處理時(shí)間以及對不同時(shí)期的煙草幼苗進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從中篩選出能短時(shí)間內(nèi)同時(shí)提高煙草抗旱能力的BABA的最佳濃度，以滿足煙草種植區(qū)的要求。因此β-氨基丁酸(BABA)的預(yù)處理使得煙草在短時(shí)間內(nèi)獲得較強(qiáng)的抗旱能力進(jìn)而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開辟了一條高效快速安全的新途徑。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)勢及優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明能高效快速提高煙草干旱抵御能力:只需2-5天的β-氨基丁酸的灌根處理就能有效的增加煙草在干旱脅迫條件下的存活率和減少煙草葉片的失水率，同時(shí)還能調(diào)動(dòng)煙草體內(nèi)抗氧化劑和抗氧化酶來抵御干旱引起的氧化損傷；
2.本發(fā)明方法簡單安全可靠氨基丁酸為一種安全無公害的非蛋白質(zhì)氨基酸，同時(shí)在煙草上的應(yīng)用相比較于轉(zhuǎn)基因的方法安全，受爭議少等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0011]圖1為不同濃度β -氨基丁酸(ΒΑΒΑ)調(diào)節(jié)干旱脅迫處理14天及復(fù)水7天后的煙草幼苗生長表型圖。
[0012]圖2為不同濃度β -氨基丁酸(ΒΑΒΑ)對干旱處理14天煙草幼苗成活率的影響。
[0013]圖3為β -氨基丁酸(ΒΑΒΑ)對煙草幼苗相對水分含量的影響。
[0014]圖4為β-氨基丁酸(BABA)對煙草幼苗過氧化氫(H2O2)和丙二醛(MDA)含量的影響。
[0015]圖5為β -氨基丁酸(ΒΑΒΑ)對煙草幼苗可溶性蛋白、多酚、可溶性糖及脯氨酸含量的影響。
[0016]圖6為氨基丁酸(BABA)對煙草幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、抗壞血酸酶(APX)及過氧化氫酶(CAT)活性的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0017]干旱不僅能影響著煙草的生長和發(fā)育還對煙葉的品質(zhì)有影響。近年來，我國的幾大主要的煙葉產(chǎn)區(qū)云南、貴州和四川等經(jīng)常遭受干旱脅迫的侵襲。因此一種快速有效的方法來緩解煙草對干旱脅迫帶來的影響顯得尤為重要。本發(fā)明以“云煙87”為實(shí)驗(yàn)材料，研宄了 β -氨基丁酸(ΒΑΒΑ)對煙草抵抗干旱脅迫的能力。
[0018]1.β -氨基丁酸(BABA)誘導(dǎo)煙草幼苗抵御干旱脅迫最佳濃度的篩選
將煙草種子播種于澆灌有營養(yǎng)液的珍珠巖上，待其萌發(fā)并生長。在生長一個(gè)星期的煙草幼苗中，挑選生長一致的煙草幼苗移栽至12孔的育苗盆。當(dāng)煙草幼苗生長至4-5葉期時(shí)，分別用 0.2mmol/L、0.5 mmol/L、l mmol/L、5 mmol/L 和 10 mmol/L β _ 氛基丁酸(ΒΑΒΑ)溶液400ml進(jìn)行灌根，每個(gè)處理三次重復(fù)，連續(xù)處理三天后，將余下的不同濃度的氨基丁酸(ΒΑΒΑ)溶液全部倒出，進(jìn)行干旱處理，以灌清水為對照，14天干旱處理的煙草幼苗表型見圖1所示，從圖1中可以看出，氨基丁酸(BABA)濃度為大于5mmol/L，大部分的煙草幼苗葉片依然保持著綠色且萎蔫程度較小而其它BABA濃度的大部分都出現(xiàn)萎蔫且葉片都變黃，而在復(fù)水后7天的成活率統(tǒng)計(jì)(圖2所示)顯示，5mmol/L β-氨基丁酸(ΒΑΒΑ)的成活率最高，故我們得出提高煙草抵御干旱脅迫的BABA最佳濃度為5mmol/L。
[0019]2.β -氨基丁酸(BABA)對煙草相對水分含量的影響
經(jīng)O mmol/L和5mmol/L BABA處理的煙草幼苗，干旱處理14天后，取相同部位的葉片，稱鮮重，后在蒸餾水中恢復(fù)6小時(shí)，再稱重，最后至于108°C殺青30分鐘再在80°C烘至恒重并記下其質(zhì)量，根據(jù)公式相對水分含量(％)=(初始鮮重-干重)/ (飽和鮮重-干重)計(jì)算葉片中的相對水分含量，以正常生長的煙草作為對照組，如圖3所示，在干旱脅迫條件下，經(jīng)BABA處理的煙草幼苗的葉片相對水分含量相比未經(jīng)BABA處理的煙草幼苗葉片的相對水分含量有顯著性提高。
[0020]3.干旱脅迫下，β -氨基丁酸(ΒΑΒΑ)對煙草幼苗體內(nèi)生理生化指標(biāo)的影響。
[0021]3.1對丙二醛(MDA)含量的影響
采用硫代巴比妥酸比色法測定煙草葉片中的丙二醛含量。取0.2 — 0.3 g葉片剪碎加A I mL 10% TCA和少量石英砂，均楽后再加入I mL TCA繼續(xù)研磨，于12000 rpm離心10min。取上清液2 mL (對照加2 mL10% TCA)，加入2 mL 0.6% TBA溶液，混勻后于沸水浴反應(yīng)15 min，迅速冷卻后離心，取上清液分別于523 nm、600 nm和450 nm測吸光光度值，計(jì)算結(jié)果。結(jié)果如圖4(a)所示，BABA能夠減少干旱脅迫下煙草葉片中的丙二醛含量。結(jié)果表明:BABA能緩解干旱脅迫對細(xì)胞膜的損害程度進(jìn)而達(dá)到抵御干旱脅迫的作用。
[0022]3.2對過氧化氫(H2O2)含量的影響
過氧化氫(H2O2)含量根據(jù)南京建成生物工程研宄所的過氧化氫(H2O2)試劑盒測定。其結(jié)果如圖4(b)所示，BABA能增加干旱脅迫條件下過氧化(H2O2)含量。說明過氧化