專利名稱：一種提高水稻苗期低溫耐性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水稻種植技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高水稻苗期低溫耐性的方法。
背景技術(shù)：
低溫是影響植物生長、發(fā)育及其地理分布的重要環(huán)境限制因素之一。水稻作為一種亞熱帶起源的濕生植物，由于缺乏對低溫的適應(yīng)能力，當(dāng)環(huán)境溫度低于10°c時(shí)就會(huì)受到傷害，嚴(yán)重影響植物的正常生長、發(fā)育甚至造成死亡。在我國水稻是主要糧食作物之一，是糧食生產(chǎn)上的一大優(yōu)勢，栽培歷史悠久。在四大糧食作物中，水稻的栽培面積最大，總產(chǎn)量最多，單位面積產(chǎn)量最高。由于水稻分布范圍廣，栽培面積大，加上世界人口的增長，對糧食需求量日益增加，水稻連作面積的增大和 在熱帶、亞熱帶地區(qū)向高海拔地區(qū)推廣，栽培面積不斷擴(kuò)大，使冷害發(fā)生機(jī)率增加。世界上 很多種稻國家報(bào)道均有冷害發(fā)生。我國水稻冷害的主要有一、春季冷害，2、3月份是華南早稻播種育秧季節(jié)，而此時(shí)北方冷空氣頻頻南下與海上移來的暖濕氣流相遇，形成急劇降溫或持續(xù)低溫陰雨天氣，容易造成早稻爛秧。3、4月份是長江中下游地區(qū)早稻播種育秧季節(jié)，此時(shí)冷暖空氣交替頻繁，也常出現(xiàn)低溫陰雨天氣，造成早稻爛秧。二、夏季冷害，東北地區(qū)地處我國的邊睡，由于緯度較高，大陸季風(fēng)氣候明顯，各年的天氣氣候情況變化較大，熱量條件不很穩(wěn)定，有些年份水稻生育期內(nèi)會(huì)遇到低溫天氣，常因熱量不足而造成水稻大面積減產(chǎn)。三、秋季冷害，每年秋季寒露節(jié)氣前后，正值華南及長江中下游地區(qū)晚稻抽穗揚(yáng)花的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)如遇低溫危害，就會(huì)造成空殼癟粒，導(dǎo)致減產(chǎn)。我國長江中下游地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，熱量和水分資源都較為豐富，有利于雙季稻的生產(chǎn)。但由于季風(fēng)的影響，春季常受寒潮侵襲，造成有些年份不同程度的春寒而引起爛秧死苗。水稻低溫冷害，癥狀秧苗期受低溫毒害后，全株葉色轉(zhuǎn)黃，植株下部產(chǎn)生黃葉，有的葉片呈現(xiàn)褐色，部分葉片現(xiàn)白色或黃色至黃白色橫條斑，俗稱“節(jié)節(jié)黃”或“節(jié)節(jié)白”。在2-3葉苗期遇有日均氣溫持續(xù)低于12°C，易產(chǎn)生爛秧。孕穗期冷害降低穎花數(shù)，幼穗發(fā)育受抑制。開花期冷害常導(dǎo)致不育，即出現(xiàn)受精障礙。低溫常開花期延遲，成熟期推遲，造成成熟不良。成熟期冷害谷粒伸長變慢，遭受霜凍時(shí)，成熟進(jìn)程停止，千粒重下降，造成水稻大面積減產(chǎn)。據(jù)此，抵御和提高水稻低溫耐性亟待解決。針對當(dāng)前水稻低溫冷害日益嚴(yán)重的現(xiàn)狀，國內(nèi)開展了大量有關(guān)水稻低溫耐性品種的篩選和農(nóng)藝栽培技術(shù)研究。水稻對低溫的耐性存在明顯的品種間差異是水稻低溫耐性品種篩選的本質(zhì)和基礎(chǔ)。然水稻低溫耐性品種間差異并非穩(wěn)定、持久的差異，這種差異與水稻逆境脅迫下的生理代謝途徑密切相關(guān)，甚至是這些代謝途徑?jīng)Q定了這種差異，如逆境預(yù)脅迫很大程度上決定了水稻對低溫的耐性。當(dāng)然對低溫耐性品種的篩選并沒有把上述因素考慮在內(nèi)，因此篩選出來的低溫耐性品種往往存在明顯的地域差異，甚至年度間也存在顯著差異。在當(dāng)前生產(chǎn)上，國內(nèi)外還沒有任何一個(gè)水稻品種可以廣泛用于低溫環(huán)境生產(chǎn)。水稻對低溫毒害抵御能力的強(qiáng)弱是影響水稻低溫耐性的重要因素。因此通過農(nóng)藝栽培技術(shù)措施進(jìn)行水稻逆境預(yù)脅迫來增強(qiáng)水稻低溫低溫耐性是有其理論基礎(chǔ)的。故當(dāng)前有關(guān)通過稻田肥水調(diào)控、水稻地膜覆蓋、噴施葉面肥和植物生長調(diào)節(jié)劑等途徑來提高水稻低溫耐性的研究在國內(nèi)外廣泛開展。肥水調(diào)控是通過合理施肥和水分灌溉技術(shù)來降低水稻低溫毒害，其中灌水是比較有效的途徑，一般采取夜灌日排的方法，傍晚灌水保溫，對于大面積水稻栽培增加了大量工作量，而且對于水資源日益嚴(yán)峻的我國北方地區(qū)以及一些南方干旱地域或者一些季節(jié)性缺水的地域是不現(xiàn)實(shí)的，同時(shí)夜灌日排容易降低稻田土壤肥力不利于水稻生長，其利用價(jià)值十分有限。采用地膜覆蓋，有利于育苗短期的低溫防御，但并不能長遠(yuǎn)的抵御低溫毒害，比如在分蘗和灌漿期低溫其后來臨，大面積的覆蓋膜不太現(xiàn)實(shí)，同時(shí)蓋膜會(huì)嚴(yán)重影響水稻光合作用，嚴(yán)重?fù)p害水稻生長和影響稻米產(chǎn)量。葉面噴施植物生長激素可以提高水稻低溫耐性，但是在提高水稻低溫耐性的同時(shí)植物生長激素調(diào)控著水稻其他方面的生理生長，如，抑制細(xì)胞分裂，促進(jìn)早熟等等會(huì)嚴(yán)重影響水稻生長和產(chǎn)量，在實(shí)際研究和生產(chǎn)中是切實(shí)不可行的方法。幼苗青枯作為低溫危害的主要類型之一，往往是由于長期低溫之后，土壤溫度過 低，導(dǎo)致根系無法吸收足夠的水分，滿足地上部的需求，而出現(xiàn)青枯，如果長期低溫之后，溫度上升過快，會(huì)顯著加速這一現(xiàn)象的發(fā)生。低溫導(dǎo)致水稻幼苗生長緩慢、葉片變色或損傷，以及葉子看起來比較潮濕，像長時(shí)間浸在水中一樣，當(dāng)根部受到低溫影響時(shí)，植物可能出現(xiàn)萎焉，細(xì)胞膜滲透性增加，出現(xiàn)嚴(yán)重缺水等癥狀，情況嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致幼苗死亡。水孔蛋白(aquaporin)介導(dǎo)了水分的跨膜運(yùn)輸,調(diào)節(jié)生物體內(nèi)水分平衡，在高等植物擬南芥、玉米和水稻中都有30多個(gè)水孔蛋白，他們在保持植物水分平衡方面發(fā)揮重要的作用。因此，地上部水分喪失，而根系又無法保證供應(yīng)，很可能是水稻苗期低溫危害的重要原因之一；如何保持地上部水分，應(yīng)是調(diào)控水稻苗期低溫耐性的途徑之一，目前國內(nèi)外關(guān)于這方面的研究報(bào)道很少。據(jù)此，提高水稻低溫耐性必須從水稻根系活力和植株體水分的保持兩方面來解決。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，該方法能夠有效地提高水稻苗期低溫耐性。所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于包括以下工藝步驟
1)對于秧盤育秧，于秧苗移栽前2 5天，對秧苗澆灌含0.15 0. 35%氯化鈉的鹽水，澆灌I 3次；對于大田育秧，于秧苗移栽前2 5天，噴施含0. 05 0. 15%氯化鈉的鹽水I 3次；
2)依據(jù)天氣預(yù)報(bào)，于低溫來臨前的I 3天，噴施含0.05 0. 15%氯化鈉的鹽水，每10 14小時(shí)噴施一次,噴施I 3次。所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的步驟I)中對于秧盤育秧，于秧苗移栽前3天，對秧苗澆灌含0. 18 0. 32%氯化鈉的鹽水，澆灌2次。所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的步驟I)中對于大田育秧，于秧苗移栽前3天，噴施含0. 08 0. 12%氯化鈉的鹽水2次。所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的步驟2)中于低溫來臨前的2天噴施含0. 08 0. 12%氯化鈉的自來水，每12小時(shí)噴施一次，噴施2次。
所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的步驟2)中低溫為低于10°C的溫度。所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的每12小時(shí)噴施一次為早晚各噴施一次。上述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，設(shè)計(jì)合理，通過對秧苗進(jìn)行氯化鈉預(yù)處理提高了根活力，保持了水稻地上部分水分含量，增加了滲透性物質(zhì)和有機(jī)可溶性物質(zhì)蔗糖，提高了抗氧化物酶活力和增加了清除氧自由基物質(zhì)(還原型谷胱甘肽和抗壞血酸)含量，最終實(shí)現(xiàn)了提高水稻低溫耐性。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。 實(shí)施例一、氯化鈉預(yù)處理水稻低溫耐性試驗(yàn) I材料與方法
I. I試驗(yàn)設(shè)計(jì)
以兩對低溫耐性差異極顯著的秈型水稻品種嘉秈7號、Z91-43 (低溫敏感)和輻8329、浙9248 (低溫耐性)為研究材料。在2011年10月和2012年4月于浙江富陽中國水稻所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，選用飽滿籽粒，種子經(jīng)次氯酸鈉消毒浸種48h，并于28-30°C催芽 24h。幼苗根部氯化鈉預(yù)處理水稻低溫耐性試驗(yàn)
芽谷播種于洗凈的細(xì)沙床，待秧苗長至3葉，選取生長一致的秧苗進(jìn)行移栽試驗(yàn)處理。秧苗移植于容積為50mL內(nèi)裝有50mL含0. 25%氯化鈉全營養(yǎng)液的試管中，空白全營養(yǎng)液育苗作對照。每管3株，海綿固定，營養(yǎng)液按國際水稻研究所(IRRI)推薦配方配制，預(yù)培養(yǎng)3d，此時(shí)幼苗已3葉I心。之后于人工氣候箱(PQX-350BY-22H)進(jìn)行全營養(yǎng)液培養(yǎng)低低溫(6°C)脅迫，光強(qiáng)40001x，連續(xù)處理3d。低溫處理結(jié)束后，培養(yǎng)條件恢復(fù)到3葉I心前。葉片噴施氯化鈉預(yù)處理水稻低溫耐性試驗(yàn)
待幼苗3葉I心時(shí)分別用濃度為0. 1%的氯化鈉噴施水稻幼苗葉片，噴自來水作對照。每隔12h噴施一次，繼續(xù)培育3d，總共噴施6次，然后進(jìn)行低溫(6°C)脅迫，光強(qiáng)40001x，連續(xù)處理3d。低溫處理結(jié)束后，培養(yǎng)條件恢復(fù)到3葉I心前。I. 2測定指標(biāo)與方法
于氯化鈉預(yù)處理后低溫脅迫前取樣一次，低溫脅迫后取樣一次，取樣分地上和地下兩部分，取樣進(jìn)行測定分析，3次重復(fù)。取樣后直接測根活力和水分含量，然后將葉片和根放于-60°C，48h，測定其他指標(biāo)。進(jìn)行根系取樣時(shí)，將每盒植株連根帶土取出，用自來水小心沖洗干凈后用蒸餾水沖洗，吸干水分，進(jìn)行根系取樣，超低溫保存，測定其他指標(biāo)。
I. 2. I農(nóng)藝指標(biāo)
株高低溫處理不同階段取樣，10株苗以上測定株高，即根基到幼苗植株體最長葉葉尖；以平均數(shù)作為統(tǒng)計(jì)分析的基本數(shù)據(jù)。
干、鮮重10株苗以上，3個(gè)重復(fù)，去除根部，稱量植株體鮮重，烘箱110°C的高溫下殺青2h,80°C 3_4d烘干至衡重,稱量植株體干重。I. 2. 2根活力測定
分別用常溫和6°C (6°C和常溫)材料于測定根系活力，3個(gè)重復(fù)。a-萘胺法，植物生理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，蔣德安。1.2.3生理指標(biāo)
可溶性糖含量測定為蒽酮比色法，蔗糖和果糖含量測定為間苯二酚法，植物材料中可溶性糖測定，現(xiàn)代植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指南；
可溶性蛋白質(zhì)含量測定考馬斯亮藍(lán)G-250染色法，參考張治安等的植物組織中可溶性蛋白質(zhì)含量的測定，植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)；
游離脯氨酸含量測定茚三酮比色法，參照張治安等的植物體內(nèi)游離脯氨酸含量的測定，植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)；
抗壞血酸含量測定鑰藍(lán)比色法，參考高俊鳳的植物組織中維生素C含量測定方法，植物生理指導(dǎo)；
還原型谷胱甘肽含量測定二硫代雙-二硝基苯甲酸法，參考高俊鳳的植物組織中還原型谷胱甘肽含量測定方法，植物生理指導(dǎo)；
丙二醛含量測定硫代巴比妥酸法，參照參照李合生等的硫代巴比妥酸比色法測定。分別在450nm、532nm、600nm波長處測定光吸收值，按照公式C(iimol .1^)=6. 45 (A532-A600)-0. 56A450，計(jì)算丙二醛含量，植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)；
過氧化氫酶活力、過氧化物酶活力、超氧化物歧化酶活力測定參考張治安等的酶活力測定方法，利用紫外分光光度計(jì)紫外吸收法測定其酶活力，植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。I. 3數(shù)據(jù)處理
用唐啟義和馮光明開發(fā)的DPS軟件進(jìn)行方差分析，采用完全隨機(jī)多因素統(tǒng)計(jì)方法。
2結(jié)果與分析
2.1低溫脅迫對根系活力的影響
低溫脅迫下的水稻幼苗的根活力測定在兩個(gè)不同環(huán)境下進(jìn)行測定的，分別是低溫(6°C)和常溫。表I數(shù)據(jù)表明，根部氯化鈉預(yù)處理低溫脅迫下水稻幼苗根活力相對于常溫顯著降低，且品種間存在顯著差異；水稻幼苗根部氯化鈉預(yù)處理后低溫脅迫下幼苗根活力相對于常溫的降低，同時(shí)相對于無預(yù)處理的顯著提高，氯化鈉預(yù)處理的水稻幼苗提高了根活力。相對于常溫?zé)o預(yù)處理低溫脅迫下的各水稻品種嘉秈7號、Z91-43、輻8329、浙9248低溫環(huán)境下測定的根活力值分別降低了 70. 05%,67. 95%,72. 38%,70. 19% ;而氯化鈉與處理過的水稻幼苗則分別降低了 57. 65%,57. 04%,58. 20%,58. 47% ;相對于常溫?zé)o預(yù)處理低溫脅迫下的各水稻品種嘉秈7號、Z91-43、輻8329、浙9248常溫環(huán)境下測定的根活力值分別降低7 38. 14%,32. 83%,31. 12%,39. 26% ;而氯化鈉與處理過的水稻幼苗則分別降低了 18. 16%、15. 51%、14. 55%、17. 68%o表2數(shù)據(jù)表明，葉片氯化鈉預(yù)處理低溫脅迫下水稻幼苗根活力相對于常溫顯著降低，且品種間存在顯著差異；水稻幼苗葉片氯化鈉預(yù)處理后低溫脅迫下幼苗根活力相對于常溫的降低，同時(shí)相對于無預(yù)處理的顯著提高，氯化鈉預(yù)處理的水稻幼苗提高了根活力，保障了水分從根部的吸收和運(yùn)輸。相對于常溫?zé)o預(yù)處理低溫脅迫下的各水稻品種嘉秈7號、Z91-43、輻8329、浙9248低溫環(huán)境下測定的根活力值分別降低了 61. 87%,61. 40%,65. 63%、62. 69% ;而氯化鈉與處理過的水稻幼苗則分別降低了 51. 58%,50. 95%,49. 91%,49. 88% ;相對于常溫?zé)o預(yù)處理低溫脅迫下的各水稻品種嘉秈7號、Z91-43、輻8329、浙9248常溫環(huán)境下測定的根活力值分別降低了 36. 21%,35. 01%,31. 79%,34. 81% ;而氯化鈉與處理過的水稻幼苗則分別降低了 17. 97%、17. 75%、17. 39%、17. 38%。表I水稻幼苗根部氯化鈉預(yù)處理后低溫脅迫下根活力的變化
I鮮根0案胺氧化量C ttg/g/h )
'預(yù)處理低溫脅迫Ccld Stress _ 常溫?zé)o預(yù)處理
品種 Pretreatment !i! Hormal Temperatm-e !
溫測定DLT 常溫_定DLT^
Vari ety iii! WitKoiit Fretreatment s
嘉軸T號正常18. TO38.62
一…B2.44
Jisxiart Nacl26,4451.10
Z 91-43 正常 Hcirmal19.2940.43~I
一一60.19
Z 31-43 氯化鈉 Facl25.8650.88|
喔8329 l￡M Iormal17.0842.60—
—一61-85I
Fu 8329 氬化鈉 Facl25.8552.85
浙9248 l￡M Mormal18,9838.67
■63.6
ZKe 9248 S化鈉 Iacl_26.44 | 52.41 [_j
DLT!Determination of low temperature;DNT:Determination of the normaltemperature;ABA abscisic acid;表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。表2水稻幼苗葉片氯化鈉預(yù)處理后低溫脅迫下根活力的變化
II鮮根a萘胺氧化量(ug/g/lO '預(yù)處理低溫脅迫Cold Stress常溫?zé)o預(yù)處理
品種 Pr a treatmentSorm al Temperatiire
ffi溫測定DLT 常溫測定DLT VarietyWithout Pretreatment
惠秈T號正常 Normal23.7039.65
.... 02 16 JiaxianT IWtIfi Nacl30. 1050,99'
Z 91-43 EjSNormal24,2940- 89
-..02 92
Z 91-43 氣化鈉 Hael30.8651,75一
輻8329 正常 Hormal22. OS43.82 I丨
..f64.24I
Fu 8329 S化納 Hacl32. 1853.07
浙9248 正常 Hormal23. S341.90
64.27
Zhe 9248 S化鈉 Hacl32.2153.10丨
I_2_I_I_S_I
DLT!Determination of low temperature;DNT:Determination of the normaltemperature;ABA abscisic acid;表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。2. 2低溫脅迫對植株體水分含量的影響
表2和3數(shù)據(jù)表明，低溫脅迫下水稻幼苗水分含量顯著降低，且品種間存在顯著差異，通過對水稻幼苗根部和葉片進(jìn)行氯化鈉預(yù)處理對幼苗水分含量顯著提高，且不同于處理對水分含量的提高也存在顯著差異。氯化鈉預(yù)處理顯著增強(qiáng)了幼苗水分含量的保持能力，水稻地上部分水分的保持能力的提高有利于水稻地上部分物質(zhì)正常代謝，從而能夠提高水稻幼苗的低溫耐性。表3水稻幼苗根部氯化鈉預(yù)處理后低溫脅迫下植株體水分含量的變化％
權(quán)利要求
1.一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于包括以下工藝步驟 1)對于秧盤育秧，于秧苗移栽前2 5天，對秧苗澆灌含O.15 O. 35%氯化鈉的鹽水，澆灌I 3次；對于大田育秧，于秧苗移栽前2 5天，噴施含O. 05 O. 15%氯化鈉的鹽水I 3次； 2)依據(jù)天氣預(yù)報(bào)，于低溫來臨前的I 3天，噴施含O.05 O. 15%氯化鈉的鹽水，每10 14小時(shí)噴施一次,噴施I 3次。
2.如權(quán)利要求I所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的步驟I)中對于秧盤育秧，于秧苗移栽前3天，對秧苗澆灌含O. 18 O. 32%氯化鈉的鹽水，澆灌2次。
3.如權(quán)利要求I所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的步驟I)中對于大田育秧，于秧苗移栽前3天，噴施含O. 08 O. 12%氯化鈉的鹽水2次。
4.如權(quán)利要求I所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的步驟2)中于低溫來臨前的2天噴施含O. 08 O. 12%氯化鈉的自來水，每12小時(shí)噴施一次，噴施2次。
5.如權(quán)利要求I所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的步驟2)中低溫為低于10°c的溫度。
6.如權(quán)利要求4所述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，其特征在于所述的每12小時(shí)噴施一次為早晚各噴施一次。
全文摘要
一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，屬于水稻種植技術(shù)領(lǐng)域。其包括以下工藝步驟1)對于秧盤育秧，于秧苗移栽前2～5天，對秧苗澆灌鹽水；對于大田育秧，于秧苗移栽前2～5天，噴施鹽水；2)依據(jù)天氣預(yù)報(bào)，于低溫來臨前的1～3天，噴施鹽水。上述的一種提高水稻苗期低溫耐性的方法，設(shè)計(jì)合理，通過對秧苗進(jìn)行氯化鈉預(yù)處理提高了根活力，保持了水稻地上部分水分含量，增加了滲透性物質(zhì)和有機(jī)可溶性物質(zhì)蔗糖，提高了抗氧化物酶活力和增加了清除氧自由基物質(zhì)含量，最終實(shí)現(xiàn)了提高水稻低溫耐性。
文檔編號A01G1/00GK102960151SQ20121049404
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者邵國勝, 向丹, 沈希宏 申請人:中國水稻研究所