一種硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途的制作方法
文檔序號:322645閱讀:618來源:國知局
專利名稱:一種硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種已知化合物的新用途,確切地說是一種硫氫化鈉(NaHS)提高重金屬 脅迫下小麥種子萌發的新用途。 '
二背景技術:
近年來,工業三廢的大量排放,礦產資源的過度丌發利用,農業生產中各種農藥化肥的 大量使用,導致了重金屬污染的土地面積逐步擴大。重金屬污染是土壤污染的一個重要方面, 直接影響著農作物的生產,世界各國對其相當重視。植物下一代的獨立生活通常是從種子萌 發開始的,種子萌發受外界環境因子的制約,其中包括光,溫度,水,氧氣,土壤因子等。 小麥是一種重要的糧食作物,在全球有較大的播種面積。在大田生產過程中,土壤重金屬污 染是影響一批成熟小麥種子正常而整齊萌發最主要的外部因素之一。重金屬能明顯抑制小麥 種子萌發過程中胚乳與幼苗中代謝酶,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶的活性;降低貯 藏物質的氧化分解、抑制呼吸作用,使胚生長所需的物質與能量供應受阻;進而抑制胚的生 長,妨礙種子的萌發,延誤了農業生產。因而,如何促進重金屬污染條件下小麥種子的萌發 一直是植物抗逆機理研究和污染地區農業生產上所關注的重要課題。
重金屬脅迫下植物種子不能正常整齊萌發的特性給農業生產上帶來了嚴重的影響,直接 后果就是造成缺苗斷壟,植株或幼苗長勢不均一、生育期不一致,嚴重影響田間管理、群體 生長、群體產量和整體收益。為了克服這個難題,前人從不同角度對其進行了研究。例如, 采用滲透調節物質聚乙二醇(PEG)、高鹽水溶液(如氯化鈉等),甚至可溶性重金屬鹽溶 液(如Al3+、 Cd2+、 G3+、 Pb2+、 Hg2,)將種子播前浸泡預處理,其目的是預先提高種子 抗逆性,以適應接下來的重金屬脅迫下的生長環境。植物激素(生長素、乙烯、細胞分裂素、 赤霉素和脫落酸)與植物生長調節劑(如油菜素內酯、IBA、 GA3、 BA、 B9、 CCC、 CTA、 NAA等)等也被應用到種子播前預處理,以提高重金屬脅迫下植物種子的萌發率。然而, 通常的預處理方法是采用幾種化合物以特定的質量體積比配合施用,并且這些混合物的配方 大多針對一種或少數幾種植物種子才有明顯功效,從而限制了其廣泛應用。近年來,隨著植 物信號分子的相繼發現與深入研究,亦為提高植物的抗逆性研究提供了更加廣闊的思路,如 水楊酸(SA)、過氧化氫(H202)、茉莉酸(JA)、 一氧化氮(NO)、 一氧化碳(CO) 等信號物質及其相關供體也被陸續應用于植物種子抗重金屬污染領域。己經發現,在動物體 中,硫化氫(H2S)是繼NO與CO之后的又一種氣體信號分子,參與調節動物體中的多種 生理反應。在植物體中,關于H2S作為信號分子調節植物生理反應尚未見報道。
三
發明內容
本發明旨在提供一種新型、廣譜的抗重金屬脅迫的小麥種子促芽劑,所要解決的技術問 題是在已知的化合物中遴選促芽劑。
申請人根據小麥種子的萌發特性和生理代謝特點經過廣泛的篩選和系統的條件試驗,發 現將硫氫化鈉配制成一定濃度的水溶液預處理小麥種子后,可以提高其對A產、Cd2+、 Cr3+、 Cr6+、 Pb2+、 Hg^等重金屬污染的抗性,提高種子萌發率。 '
本發明所稱的硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途就是指硫氫化鈉作為 小麥種子在受重金屬Al3+、 Cd2+、 Cr3+、 Cr6+、 Pb2+、 Hg2+脅迫下的萌發促芽劑的的應用。
使用方法是將小麥種子在室溫條件下,于一定濃度的硫氫化鈉(NaHS)水溶液預處理 12 24小時后,播種于重金屬污染的生長環境中。所述的一定濃度為0.05 2.0mmol/L,優選 的濃度為O.5 1.5mmol/L。
本發明的方法能夠有效提高小麥種子在受到A產、Cd2+、 Cr3+、 Cr6+、 Pb2+、 Hg^等重金 屬污染的土壤中的發芽勢,誘導種子快速、整齊的萌發,并提高發芽率。本發明解決了重金 屬污染區農業生產中的一個關鍵的問題,具有重要的實際應用價值。研究表明采用本硫化氫 供體硫氫化鈉預處理小麥種子能顯著誘導種子中淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶的活性表 達,促進貯藏物質的氧化分解,緩解種子內部重金屬脅迫引起的氧化損傷,維持種子與幼苗 內較低的膜脂過氧化水平,從而有利于胚芽和胚根的正常生長。本發明的方法操作簡單,所 需試劑單一容易獲得,可廣泛應用于小麥生產地受重金屬污染的區域。
研究結果還表明,本促芽劑硫氫化鈉水溶液由硫化氫(H2S)供體硫氫化鈉(NaHS)單 體溶于水配制而成,硫氫化鈉是通過在水中緩慢釋放出H2S/HS—,行使其促進抗逆促芽功能 的,而Na+對本促芽劑的促芽效果沒有貢獻。
四具體實施例方式
以下給出本發明的非限定實施例。
實施例1、硫氫化鈉促進A嚴毒害下小麥種子的萌發實驗
稱取一水硫氫化鈉(NaHS*H20)加水配制0.6mmol/L濃度水溶液。將小麥種子在室溫 條件下,于濃度為0.6 mmol/L的硫氫化鈉(NaHS)水溶液預處理(浸泡,下同)12-24小 時后,.將種子撈出,播種于30mmol/L A產污染(該濃度條件下,小麥種子的發芽率為對照 組的50%,稱為A嚴半抑制濃度)的生長環境中。播種48小時后的種子發芽率比水預處理 對照提高40%。
實施例2、硫氫化鈉促進0:3+與C產毒害下小麥種子的萌發實驗
稱取一水硫氫化鈉(NaHS*H20)加水配制1.2mmol/L濃度水溶液。將小麥種子在室溫 條件下,于濃度為1.2mmol/L的硫氫化鈉(NaHS)水溶液預處理12~24小時后,將種子撈 出,播種于4mmol/LC^+與C一+污染(該濃度條件下,小麥種子的發芽率為對照組的50%, 稱為C一+與&6+的半抑制濃度)的生長環境中。播種48小時后的種子發芽率比水預處理對 照提高38%。
實施例3、硫氫化鈉促進CcP毒害下小麥種子的萌發實驗
稱取一水硫氫化鈉(NaHS*H20)加水配制1.5mmol/L濃度水溶液。將小麥種子在室溫 條件下,于濃度為1.5mmoI/L的硫氫化鈉(NaHS)水溶液預處理12~24小時后,將種子撈 出,播種于7 mmol/L CcP污染(該濃度條件下,小麥種子的發芽率為對照組的50%,稱為 CcP的半抑制濃度)的生長環境中。播種48小時后的種子發芽率比水預處理對照提高45%。
實施例4、硫氫化鈉促進Pb^毒害下小麥種子的萌發實驗
稱取一水硫氫化鈉(NaHS H20)加水配制1.0mmol/L濃度水溶液。將小麥種子在室溫 條件下,于濃度為1.0mmol/L的硫氫化鈉(NaHS)水溶液預處理12~24小時后,將種子撈 出,播種于15mmol/LPb^污染(該濃度條件下,小麥種子的發芽率為對照組的50%,稱為 Pp+的半抑制濃度)的生長環境中。播種48小時后的種子發芽率比水預處理對照提高50%。
實施例5、硫氫化鈉促進Hg^毒害下小麥種子的萌發實驗
稱取一水硫氫化鈉(NaHS H20)加水配制1.4mmol/L濃度水溶液。將小麥種子在室溫 條件下,于濃度為1.4mmol/L的硫氫化鈉(NaHS)水溶液預處理12~24小時后,將種子撈 出,播種于0.6 mmol/L Hg^污染(該濃度條件下,小麥種子的發芽率為對照組的50%,稱 為Hg^的半抑制濃度)的生長環境中。播種48小時后的種子發芽率比水預處理對照提高 55%。
權利要求
1、一種硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途,其特征在于硫氫化鈉作為小麥種子在受重金屬Cr3+與Cr6污染土壤中萌發促芽劑的應用。
2、 一種硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途,其特征在于硫氫化鈉作為小麥種子在受金屬Al3+污染土壤中萌發促芽劑的應用。
3、 一種硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途,其特征在于硫氫化鈉作為小麥種子在受重金屬Cd2+污染土壤中萌發促芽劑的應用。
4、 一種硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途,其特征在于硫氫化鈉作 為小麥種子在受重金屬Pd2+污染土壤中萌發促芽劑的應用。
5、 一種硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途,其特征在于硫氫化鈉作 為小麥種子在受重金屬Hg2+污染土壤中萌發促芽劑的應用。
全文摘要
一種硫氫化鈉促進重金屬脅迫下小麥種子萌發的新用途,就是硫氫化鈉作為小麥種子在受Al<sup>3+</sup>、Cd<sup>2+</sup>、Cr<sup>3+</sup>、Cr<sup>6+</sup>、Pb<sup>2+</sup>、Hg<sup>2+</sup>等重金屬污染土壤中萌發促芽劑的應用。本發明能夠有效提高重金屬脅迫下小麥種子的發芽勢,誘導種子快速、整齊的萌發。研究表明采用本硫化氫供體硫氫化鈉預處理小麥種子能顯著誘導種子中淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等水解酶的活性表達,促進貯藏物質的氧化分解,緩解種子內部重金屬脅迫引起的氧化損傷,維持種子與幼苗內較低的膜脂過氧化水平,從而有利于胚芽和胚根的正常生長。本發明解決了恢復重金屬污染區域小麥生產中的關鍵問題,而且操作簡單,所需試劑單一容易獲得。
文檔編號A01P21/00GK101385466SQ20081019548
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月15日 優先權日2008年10月15日
發明者姜紹通, 華 張, 浩 焦, 偉 竇, 羅建平 申請人:合肥工業大學