一种用于提升月季种苗抗干旱胁迫能力的方法及其应用与流程

1.本发明属于植物种植技术领域，具体涉及提升植物抗干旱胁迫能力技术，尤其涉及一种通过外源钙同时提高月季种苗抗旱能力的方法。


背景技术：

2.全球气候变暖引发的降水分布不均和频发的异常高温造成了多数地区处于缺水导致的干旱状态，限制着植物的生长。月季是生态适应性极强的观赏作物之一，其花期长、花色丰富、花型雅致，广泛应用在室内外园林绿化，但在干旱、半干旱及盐碱地地区，水分缺失是其是否能够存活的主要限制因子，迫切需要抗旱品性突出的月季种质或有效的提高抗旱能力的方法采用，进而扩大其栽种范围及园林应用。
3.根是植物生存的基础，是植物体重要的器官之一，根的生长是否良好直接影响植物地上部分的生长状态。植物吸收养分及将养分向上运输都需要通过根来进行，根也能够通过形态及内源生理的变化来适应非生物胁迫逆境。植物受到干旱时，根最先感知到干旱胁迫信号并产生一系列的生理应答。除了根之外，植物体的叶片也可以反映植物对环境的适应性，叶片不仅能够进行光合作用和蒸腾作用，还具有自我调控能力。当植物受到干旱胁迫时，叶片生长就会受到明显抑制，使叶面积变小，叶片细胞膜的完整性也会受到破坏，进而影响植物细胞的抗氧化系统。通过根和叶片的变化植物能够对干旱胁迫做出积极适应。
4.钙通过提高植物细胞膜的选择吸收能力能够使细胞膜保持完整性从而提高植物对不利环境的适应性。外源钙也能够显著促进根伸长，提高叶片的净光合速率。但是植物根和叶片之间对外源ca
2
信号传导及外源钙对根和叶片的影响还不够明确。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种缓解干旱胁迫对月季影响的方法，利用月季在受到干旱胁迫的时候月季根和叶片的器官特异性反应，提供一种缓解干旱胁迫，扩大月季栽种及应用的方法。具体是指在水培月季种苗后对其进行干旱胁迫，通过在营养液中添加ca
2
诱导月季种苗对受到干旱胁迫进行缓解。
6.本发明首先提供了一种用于提升月季种苗抗干旱胁迫能力的方法，包括：
7.月季种苗处于干旱处理条件下，然后向所述月季种苗的水溶液中施加ca
2
浓度为1-15mmol
·
l-1
的水溶液。
8.在根据本发明的一个实施方案中，所述月季种苗是通过包括下述步骤的方法得到的：
9.1)将月季枝条扦插于苗床内至其生根，得到生根后的月季枝条；
10.2)将所述生根后的月季枝条以清水洗净，转入水培环境，培养至长出至少一对复叶，即得月季种苗。
11.在根据本发明的一个实施方案中，所述苗床内的基质是以蛭石、草炭和珍珠岩以等体积混合得到。
12.在根据本发明的一个实施方案中，所述水培环境的培养液中包含：
13.k2so4151.75mg/l、nh4h2po428.75mg/l、mgso4123.25mg/l、c
10h12
fen2nao85mg/l，feso43.75mg/l，h3bo30.715mg/l，nab4o7·
10h2o 1.125mg/l，mnso40.5325mg/l，cuso40.0125mg/l，znso40.055mg/l，(nh4)2so40.005mg/l。
14.在根据本发明的一个实施方案中，水培环境为避光环境。
15.在根据本发明的一个实施方案中在水培环境中时，利用气泵对月季根系通气，优选地，所述气泵设置为15min间歇开关通气。
16.在根据本发明的一个实施方案中，所述干旱处理是通过包括下述步骤的方法实现的：
17.以数1-25％wt的peg 6000水溶液作为进行干旱胁迫处理的培养基质，将所述月季种苗置于所述培养基质中进行干旱胁迫处理，5天后结束处理；优选地peg 6000的浓度为20％wt；更优选地，以3枚复叶的月季种苗作为处理材料。
18.在根据本发明的一个实施方案中，所述ca
2
溶液为cacl2水溶液，每隔3天更换含有20％peg 6000的cacl2水溶液，处理8天。
19.本发明还提供了根据上述的方法得到的月季种苗。
20.本发明进一步提供了上述的方法在培育月季种苗中的应用。
21.本发明的上述技术方案的有益效果如下：
22.本发明利用月季不同器官在干旱条件下对不同ca
2
浓度的适应性，并进一步提供了解决干旱环境下的月季生产栽种的技术问题，在园林应用和月季栽培区域拓展方面具有重要实践意义。
附图说明
23.图1为peg 6000模拟干旱胁迫处理8天后不同处理组的月季表型。
24.图2为离体根实验中对离体根dab及nbt染色，其中，a为离体根dab染色；b为离体根nbt染色。
25.图3为叶圆片实验中对叶圆片dab及nbt染色，a为叶圆片dab染色；b为叶圆片nbt染色。
具体实施方式
26.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
27.实施例中的材料为常见灌木月季品种，实验所用药品常规生化试剂商店都可以购买到，实施例中的实验方法无特殊说明均为常规方法。
28.实施例：一种同时提高月季根和叶片抗旱能力的方法
29.本实例选取材料为月季。实验过程在月季扦插床内进行，采用自动喷雾系统。用蛭石：草炭：珍珠岩＝1：1：1的基质扦插月季培养至月季生根。用月季营养液培养至长出3枚复叶平均株高25cm时进行处理，月季营养液成分如表1。加入20％wt peg 6000与营养液中进行干旱胁迫处理，并添加梯度浓度cacl2到月季营养液中，处理8天后进行各生理指标的测定，各处理见表2。并对月季离体根和叶圆片施加如表2与月季扦插苗一样的处理；处理后对
离体根和叶圆片进行dab及nbt染色。
30.表1
[0031][0032]
表2
[0033][0034]
表3是干旱逆境下对比例及各实施例月季根生理指标的变化，表3中每个数据后面的字母a/b/c表示统计显著与否，有相同字母表示两者之间差异不显著，效果不明显；有不同字母表示两者之间的差异显著，效果明显。
[0035]
表3
[0036][0037]
如表3，mda(丙二醛)反映着植物干旱胁迫程度。实施例1在干旱过度情况下相对只在营养液中培养的月季mda含量不再上升表现为下降。实施例2中的施加5mmol
·
l-1
cacl2的mda含量恢复到相对月季营养液中生长的对比例1的mda含量水平，而实施例3和实施例4中mda含量仍维持着较高的水平，说明5mmol
·
l-1
cacl2有效缓解了月季根的膜脂过氧化。pod(过氧化物酶)可以反映植物的代谢变化，结果显示，对比例1的pod活性保持在相对较高的水平。在干旱过度的实施例1情况下pod活性降低了57％，在添加钙后，实施例2，3，4分别相对只干旱的月季pod活性都有所显著提高，证明添加外源钙可以提高pod活性，缓解干旱对月季根的影响。cat(过氧化氢酶)可以清除代谢中产生的h2o2，使细胞免受h2o2积累的氧化破坏作用。结果显示，在实施例1严重的干旱情况下，cat活性降低，相对正常营养液中生长的对比例1降低43.2％，在添加钙的情况下，cat活性增加，在实施例3和实施例4条件下相对干旱条件下的实施例1分别提高了38.3％和51.4％，而实施例2则显著提高了63.5％。使用外源钙可以提高月季根的抗氧化酶活性，较低浓度的ca
2
浓度就可以对受到干旱胁迫的月季根起到良好的缓解作用。使用不同浓度的cacl2提高月季根抗氧化酶活性的程度不同。本实例中，外源钙对月季根干旱的缓解效果最优为5mmol
·
l-1
cacl2。
[0038]
表4是干旱逆境下对比例及各实施例月季叶片生理指标的变化，表4中每个数据后面的字母a/b/c表示统计显著与否，有相同字母表示两者之间差异不显著，效果不明显；有不同字母表示两者之间的差异显著，效果明显。
[0039]
表4
[0040][0041]
如表4，干旱胁迫下mda含量升高会损坏植物细胞膜的功能影响植物正常的渗透调
节，在干旱胁迫下实施例1的叶片mda含量相对营养液中生长的月季增长了66.4％，而实施例3施加cacl210mmol
·
l-1
的mda含量与干旱胁迫的实施例1差异显著，与正常营养液中生长的月季叶片mda含量几乎持平。说明外源钙可以降低mda含量，缓解干旱胁迫对月季叶片的膜损伤。植物在受到干旱胁迫的时候会启动抗氧化防御机制，激发抗氧化酶清除植物体内的活性氧，但当干旱过度抗氧化酶系统会被破坏，从而抗氧化酶含量降低，与本实例一致。叶片受到严重干旱时pod活性降低，在实例3处理下pod活性最强。而cat表现为在干旱胁迫严重的实施例1活性相比营养液中生长的月季降低53.5％，实施例3的月季维持着最高的cat活性。使用cacl2可以显著提高叶片的抗氧化酶活性。使用10mmol
·
l-1
cacl2的实施例3的叶片pod和cat都维持着较高的活性。使用不同浓度的cacl2提高月季叶片抗氧化酶活性的程度不同。本实例中，外源钙对月季叶片干旱缓解效果最优为10mmol
·
l-1
cacl2。
[0042]
如图1所示，在干旱处理8天后，月季在施加钙的情况下表现出了干旱胁迫缓解的表型。且对于月季的根最优为5mmol
·
l-1
cacl2，而对于月季叶片10mmol
·
l-1
cacl2表现最优。
[0043]
植物在受到干旱胁迫的时候h2o2含量增加，本实例猜想外源钙可以减少根h2o2的积累。用dab对根进行染色，用离体根去验证5组不同处理下的根的h2o2的不同的积累情况。如图2中a所示，观察染色情况结果发现根在只干旱下染色更深，h2o2积累明显高于正常营养液中生长的月季根，表明外源钙可以降低干旱条件下的根h2o2积累，且最优为5mmol
·
l-1
cacl2处理下h2o2积累显著低于只干旱下的月季的根。植物在受到干旱胁迫的时候会积累很多的超氧化物自由基，本实例猜想外源钙可以降低根超氧化物自由基的积累，对根nbt染色。根的o
2-的不同的积累情况如图2中b所示，在只干旱条件下染色深且面积更大，在最优为5mmol
·
l-1
cacl2处理下染色浅且面积小，根中o
2-的积累最少。
[0044]
本实例猜想外源钙可以减少叶片h2o2的积累，为了验证叶片对5组不同处理下的h2o2的积累，对叶圆片dab染色。如附图3a，在只干旱处理下染色最深且面积最大，积累了大量h2o2。在最优10mmol
·
l-1
cacl2处理下染色最浅且面积最小，h2o2的积累最少。本实例猜想外源钙可以降低叶片超氧化物自由基的积累，于是对叶片nbt染色，叶圆片的o
2-的不同的积累情况结果如附图3b，在只干旱处理下的染色最深且面积最大，积累了大量o
2-。在最优为10mmol
·
l-1
cacl2处理下染色最浅且面积最小，o
2-的积累最少。
[0045]
上述结果表明，干旱胁迫后施加cacl2可以缓解月季受到的干旱胁迫。且对于月季的根最优为5mmol
·
l-1
cacl2，而对于月季叶片10mmol
·
l-1
cacl2表现最优。
[0046]
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，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。