油菜素內酯在提高林木植株對脅迫環境的抗逆性中的應用的製作方法
2023-04-24 01:30:16
油菜素內酯在提高林木植株對脅迫環境的抗逆性中的應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了油菜素內酯在提高刺槐對脅迫環境的抗逆性中的應用，所述抗逆性為抗環境土壤中的石油汙染。 申請人:的研究證實，利用油菜素內酯對刺槐進行浸根和噴施處理可以提高刺槐在石油汙染土壤環境中的抗逆性，改善生存質量並促進生長，從而加快石油汙染區的植被恢復，實現石油汙染土壤的原位自然綠色修復。
【專利說明】油菜素內酯在提高林木植株對脅迫環境的抗逆性中的應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及油菜素內酯在提高刺槐對脅迫環境的抗逆性中的應用，屬於環境處理 和植物生物學領域。
【背景技術】
[0002] 石油是國家經濟發展必不可缺的基礎能源之一，隨著經濟的發展，各種行業對石 油的用量需求顯著升高。特別是在我國，作為一個快速發展的工業化國家，電力、化工等行 業對石油的消耗逐年上升。儘管石油工業的發展有力推動了我國的經濟進步，但是與之而 來的環境汙染問題也日趨顯著。石油的大量消耗、洩漏、排放等對土壤、空氣、水以及動植物 造成不同程度危害，甚至威脅到人類身體健康。尤其是在石油產區，脆弱的生態環境承載了 巨大的石油汙染負荷。
[0003] 傳統的化學沉降分解等方法在處理是有汙染中成本較高，因此在目前針對石油汙 染的修復中，植物修復以其處理成本低、吸收汙染物的生物量大、兼顧美化環境等優點已成 為人們普遍能接受的去除土壤汙染物的技術。其中大量的研究主要集中於草本植物和農作 物及其根系降解石油潛能研究，而對木本植物的研究卻少有報導，考慮到木本植物根系深， 鬚根系大，能夠貫穿深層汙染土壤，尤其對深層土壤及其微生物群落的影響更加重大；另外 其較大的生物量也為吸收和積累汙染物提供了物質基礎；再加上木本植物的生態（頂級群 落）及經濟（薪柴、木材等）優勢，因此選擇適宜的木本植物進行石油汙染土壤的修復效果 是更優的，而如何提高木本植物對石油汙染土壤的抗逆性，改善其生存質量並促進其生長， 則成為核心問題。
【發明內容】
[0004] 申請人:仔細研究了多種林木植株在石油汙染土壤中的生長情況，驚喜的發現油菜 素內酯作為留體激素能夠通過影響林木植株的多種生理功能，提高林木植株在石油汙染土 壤中的環境抗逆性，改善了生存質量並促進生長。
[0005] 基於上述發現，本發明首先公開了油菜素內酯在提高林木植株對脅迫環境的抗逆 性中的應用，所述抗逆性為抗環境土壤中的石油汙染。
[0006] 申請人:的研究發現，對林木植株噴施一定濃度的油菜素內酯，通過改善滲透調節 和抗氧化保護能力，消除光抑制，促進光合作用，可有效緩解石油汙染脅迫對生長的影響， 提商林木植株在石油汙染脅迫下株商和地徑增長速度，改善根系發育，增加植株乾物質積 累。
[0007] 其中，所述的林木是指相對於草本植物和農作物而言的木本植物，包括但不限於 楊樹、刺槐、側柏、油松、紫穗槐、沙棘、檸條等， 申請人:深入、廣泛的研究了各種林木在石油 汙染的土壤中的生存和生長情況，優選的所述林木是刺槐。
[0008] 基於上述，本發明還公開了一種提高林木植株對環境抗逆性的方法，所述抗逆性 為抗環境土壤中的石油汙染，所述林木為刺槐，該方法包括向刺槐植株上噴施油菜素內酯 的步驟。
[0009] 利用上述方法，可以通過提高刺槐在石油汙染土壤中的生存能力和生存質量，從 而用來治理土壤的石油汙染。
[0010] 針對土壤汙染程度的不同，可以施加不同濃度的油菜素內酯，對於國內較為普遍 的土壤石油汙染濃度10?20g/kg，所用油菜素內酯（水溶液）的濃度為0. 1?0. 5mg/L。
[0011] 其中，在上述汙染情形下，針對單位土壤（kg)，單位刺槐植株（株）上的油菜素內 酯用量一般為〇. 2L。
[0012] 在上述石油汙染濃度範圍內，優選所用油菜素內酯的濃度為0. 3mg/L。
[0013] 申請人:深入研究了不同程度石油汙染下油菜素內酯的最佳應用，如下應用是最佳 的：石油汙染濃度10?20g/kg時，採用0. 3mg/L的油菜素內酯溶液。
[0014] 對於更高程度的石油汙染土壤，可採用0. 3mg/L的油菜素內酯溶液。
[0015] 進一步的，上述方法還包括將刺槐種植前採用油菜素內酯溶液浸泡根部的步驟。
[0016] 如上所述，所用油菜素內酯的濃度為0? 1?0? 5mg/L，優選為0? 3mg/L。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐株高的影響，其 中A區域的為土壤石油汙染濃度10g/kg ;B區域為石油汙染濃度15g/kg ;C區域為石油汙染 濃度20g/kg，以下附圖同此表示。
[0018] 圖2為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐地徑的影響。
[0019] 圖3為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐脯氨酸含量的 影響。
[0020] 圖4為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐可溶性糖含量 的影響。
[0021] 圖5為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐可溶性蛋白含 量的影響。
[0022] 圖6為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐SOD活性的影 響。
[0023] 圖7為土壤中不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐CAT活性的影 響。
[0024] 圖8為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐APX活性的影 響。
[0025] 圖9為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐GR活性的影響。
[0026] 圖10為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐ASA含量的影 響。
[0027] 圖11為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐GSH含量的影 響。
[0028] 圖12為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐葉綠素含量的 影響。
[0029] 圖13為土壤不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐光合氣體交換 參數（光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度）的影響。
[0030] 圖14為土壤中不同石油汙染濃度下不同濃度油菜素內酯溶液對刺槐葉綠素螢光 參數（光能轉化效率、光化學猝滅係數、非環式電子傳遞速率、表現電子傳遞速率）的影響。
【具體實施方式】
[0031] 為了說明本發明的效果， 申請人:給出如下實施例。以下實施僅為示意性，並非構成 特別限定。
[0032] 在下述中，採用BR代表油菜素內酯。
[0033] I. 1試驗材料與處理
[0034] 實驗於2013年在陝西楊凌西北農林科技大學林學院試驗苗圃進行。選擇苗齡1 年，長勢基本一致的刺槐，購自陝北安塞縣化子坪鎮苗圃。
[0035] 盆栽試驗供試土壤來自陝北安塞縣人為活動稀少的荒草地0?20cm無汙染土壤， 石油採自安塞縣化子坪鎮蘿蔔地油井，設計4個不同石油汙染濃度水平：0g/kg，10g/kg， 15g/kg，20g/kg(以土壤乾重計）。具體方法為土壤風乾後，過4mm篩，選用塑料桶為盆栽容 器，每桶中裝入10. 54kg(乾重）無汙染土壤，按設計的石油汙染水平採用完全混合的方式 分別添加石油汙染物。土壤與石油汙染物混勻時不使用任何有機溶劑，混勻後澆水靜置。
[0036] 油菜素內酯（BR)用成都市朝陽生物激素研究所生產的0. 1%油菜素內酯可溶性 粉劑，設計4個濃度處理：0、0. 1、0. 3和0. 5mg/L油菜素內酯水溶液。配製時先用少量溫水 (50?60°C )稀釋開，再用清水配成所需濃度。栽植苗木前先用各處理濃度油菜素內酯溶 液浸泡根部30分鐘，至苗木展葉期，再於樹冠噴施一次相應濃度油菜素內酯溶液，直到葉 片滴水為止。至6月下旬置於可移動式防雨棚內，將土壤水分統一控制在土壤田間持水量 75 %的水平。
[0037] 1. 2測定指標與方法
[0038] L 2. 1生長指標測定
[0039] 於7月2日至10月2日每隔半月測定一次株高地徑，共測定7次；10月2日對各 處理進行清桶，對乾物質量、主根長、一級側根和二級側根進行統計。
[0040] 1. 2. 2生理指標測定
[0041] 於7、8、9和10月初，上午9 :00前後採集苗木中上部功能葉片，稱重並用液氮固 定，保存於_7〇°C超低溫冰箱待用。測定以下指標，5次重複。
[0042] 脯氨酸含量用磺基水揚酸溶液和茚三酮溶液測定；可溶性糖含量測定參照植 物生理學實驗指導的記載；可溶性蛋白質含量用考馬斯亮藍G-250蛋白染色劑進行 測定。超氧化物歧化酶（SOD)活性測定參照Beyer W F，Fridovich I.Assaying for superoxide-dismutase activity ：some large consequences of minor changes in conditions[J]. Analytical biochemistry，1987,161 (2) :559-566 的方法；過氧化氫酶 (CAT)活性參照 Tanida E Catalase activity of rice seed embryo and its relation to germination rate at a low temperature [J] ? Breeding Sci，1996,46 (I) :23-27 的方法； 抗壞血酸過氧化物酶（APX)、穀胱甘肽還原酶（GR)活性參照Saruyama H，Tanida M. 1995. Effect of chilling on activated oxygen-scavenging enzymes in low temperature sensitive and tolerant cultivars of rice (Oryza sativa L.). Plant Sci，109(2): 105-113的方法；抗壞血酸（AsA)含量測定參照Tanaka K，Suda Y，Kondo N. Ozone tolerance and the ascorbate-dependent hydrogen peroxide decomposing system in chloroplasts[J].Plan Cell Physiol，1985,26(4) :1425-1431 的方法；還原型穀胱:甘膚 (GSH)含量參照Ellman G L. Tissue sulfhydryl groups[J]. Arch Biochem Biophys，1959， 82(1) :70-77的方法；葉綠素含量用80%丙酮浸提法測定。
[0043] L 2. 3光合螢光參數測定
[0044] 在苗木生長旺盛的8月初，用美國產的LI-6400光合螢光儀配置標準葉室進行淨 光合速率、蒸騰速率、氣孔導度和胞間CO2濃度測定；用德國Walz公司的PAM-2000可攜式 葉綠素螢光儀測定並計算PS II原初光能轉化效率（Fv/Fm)、PS II非環式電子傳遞效率 (OPS II)、光化學猝滅係數（qP)、表觀光合電子傳遞速率（ETR)。
[0045] 1. 3數據處理
[0046] 採用SPSS17. 0軟體對試驗數據進行統計分析，用平均值土標準誤表示測定結果， Duncan法進行多重比較（P < 0. 05)。使用0rigin9. 0軟體進行繪圖。
[0047] 2?結果與討論
[0048] 2. 1油菜素內脂對刺槐苗在石油汙染脅迫下的生長效應
[0049] 2. I. 1苗木高、徑生長動態變化
[0050] 如圖1所示，刺槐苗在3個石油濃度下經不同濃度BR處理後，其株高在整個測定 期均高於對照。在生長末期最後測定時，不同石油濃度下〇. 3mg/L的BR處理對株高的增長 效應均是最佳的。
[0051] 如圖2所示，刺槐苗在石油濃度為10g/kg和15g/kg時，不同濃度BR處理下的地 徑在整個測定期均是一直高於對照。石油濃度為20g/kg時，0. 1和0. 3mg/L的BR處理下的 地徑顯著高於對照（P< 0.05)，而0.5mg/L的BR處理下的地徑增長不顯著。在生長末期最 後測定時，不同石油濃度下BR0. 3mg/L處理對地徑的增長效應均是最佳的。
[0052] 2. L 2苗木生物量和根系生長的變化
[0053] 如表1所示，刺槐苗在3個石油濃度下經不同濃度BR處理後，與對照相比，地上幹 物質量均顯著增大（P < 〇. 05);主根長也都顯著增大（P < 0. 05);-級和二級側根數目有 所增多，而且其長度也顯著增大（P < 〇. 05)或有所增大（僅出現在石油濃度15g/kg時的 0. lmg/L的BR處理），因此最終影響其根系乾物質量也呈顯著增加（僅在石油濃度20g/kg 下0. lmg/L的BR處理時增加不顯著）。
[0054] 綜合以上BR對紫穗槐苗生長狀況的改善作用，考慮生物量能夠更全面的從植株 整體上反映植物的生長表現，所以根據地上和根系生物量積累程度，並側重考慮根系的增 長更加有利於植株對水分及營養的吸收，從而有利於植株地上部分的生長，植株將具有更 大的生長潛力。在3個石油濃度下均以0. 3mg/L的BR處理表現最佳，可有效地緩解土壤中 石油汙染脅迫對刺槐生長的影響。
[0055] 表I BR對石油汙染脅迫下刺槐苗生物量和根系生長的影響
[0056]
【權利要求】
1. 油菜素內酯在提高林木植株對脅迫環境的抗逆性中的應用，所述抗逆性為抗環境土 壤中的石油汙染。
2. 根據權利要求1的應用，其特徵在於所述林木為刺槐。
3. -種提高林木植株對脅迫環境抗逆性的方法，其特徵在於所述抗逆性為抗環境土壤 中的石油汙染，所述林木為刺槐，該方法包括向刺槐植株上噴施油菜素內酯的步驟。
4. 根據權利要求3的方法，其特徵在於適用於土壤中的石油汙染濃度10?20g/kg，所 用油菜素內酯的濃度為〇. 1?〇. 5mg/L。
5. 根據權利要求4的方法，其特徵在於所用油菜素內酯的濃度為0. 1?0. 5mg/L。
6. 根據權利要求4的方法，其特徵在於土壤石油汙染濃度10?20g/kg時，採用0. 3mg/ L的油菜素內酯
7. 根據權利要求3的方法，其特徵在於還包括將刺槐種植前採用油菜素內酯溶液浸泡 根部的步驟。
8. 根據權利要求7的方法，其特徵在於所用油菜素內酯的濃度為0. 1?0. 5mg/L。
【文檔編號】A01G7/06GK104381035SQ201410591340
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】韓剛, 李凱榮, 韓圓圓 申請人:西北農林科技大學