一氧化碳在处理植物种子中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一氧化碳在处理植物种子中的应用。本发明专利技术首次利用很容易获得的小分子化合物一氧化碳来提高种子耐冷性与打破种子休眠的方法，此方法操作简便，成本低廉，效果明显。对于其它重要的十字花科植物，如经济作油菜种子，与常见蔬菜种子甘蓝等都有效，表明此方法对十字花科植物种子有普适性。

Application of carbon monoxide in plant seeds processing

The invention relates to the application of carbon monoxide in treating plant seeds. The method for improving seed cold tolerance and breaking seed dormancy by using carbon monoxide, a small molecule compound easily obtained, is first used. The method has the advantages of simple operation, low cost and obvious effect. For other important cruciferous plants, such as economic rape seeds, and common vegetable seeds such as cabbage, this method is universal for cruciferous seeds.

【技术实现步骤摘要】
一氧化碳在处理植物种子中的应用
本专利技术涉及一种一氧化碳在处理植物种子中的应用。
技术介绍
种子是植物的繁殖器官，也是植物通过光合作用储存营养物质的主要场所。植物种子由于富含淀粉、脂肪、蛋白质等营养成分成为了人类日常生活重要的食物来源。近年来，由于土壤品质退化、极端气候增加、以及城市化等因素导致的可用耕地面积持续较少，导致农作物的种子产量增加受到严重威胁。种子发芽是保证农作物产量提高的前提，而种子休眠严重干扰种子发芽，影响农作物产量。因此打破种子休眠具有的生产价值。随着全球环境的恶化，极端灾害气候频发，低温和干旱等逆境条件在很大程度上影响植物的生长、发育、生存及分布，提高种子的抗逆能力也重要的农艺性状。提高种子的抗冷性与打破种子休眠能力已成为成为了植物和农业科研人员关注的重点。一氧化碳(CO)是一类无色、无臭、无刺激性的气体,一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡,因此人们往往视一氧化碳为沉默的杀手而谈虎色变。但是近几年越来越多的研究证据表明,这个杀手并不太冷,极低浓度的一氧化碳也有很多意料之外的生理学功能:比如一氧化碳可以作为信号分子调节神经递质和神经肽的释放,调控记忆行为与气味反应；一氧化碳的舒张血管与心脏保护效应也被证实；一氧化碳在人体免疫、生殖、消化、肝脏及肾脏等系统中也扮演重要角色。在植物生理方面,一氧化碳处理可以缓解盐胁迫对植物的过氧化损伤，表明CO的生理学功能其实是多方面的,人们对一氧化碳的认识也在改变。自然界的种子根据保藏特性大体可分为正常型种子(orthodoxseeds)与顽拗型种子(recalcitrantseeds)两种。正常型种子一般可以耐受低温与干燥处理后长期低温保存,但是顽拗型种子一般不能耐受低温或干燥处理,所以顽拗型种子一般不能进行低温保存,这种特性可能与低温诱导的活性氧自由基(reactiveoxygenspecies)与活性氮自由基(reactivenitrogenspecies)损伤有关。有效提高顽拗型种子对低温胁迫的耐受能力,是当前种质低温保存的一个难点问题。我们利用模式植物拟南芥为材料,通过低浓度一氧化碳处理来提高拟南芥种子的萌发能力，一氧化碳处理还可以提高拟南芥种子的抗冷能力，因此利用低浓度的一氧化碳小分子化合物来打破种子休眠与提高种子抗冷性，操作简便，高效可行，并且价格低廉。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一氧化碳在促进十字花科植物种子打破休眠中的应用。本专利技术的目的之二在于提供一氧化碳在提高十字花科植物种子提高耐热性中的应用。本专利技术首次利用很容易获得的小分子化合物一氧化碳来提高种子耐冷性与打破种子休眠的方法，此方法操作简便，成本低廉，效果明显。对于其它重要的十字花科植物，如经济作油菜种子，与常见蔬菜种子甘蓝等都有效，表明此方法对十字花科植物种子有普适性。附图说明图1为利用CO水溶液处理种子可以促进种子的萌发，而抑制CO产生则明显抑制种子的萌发。图2为过表达一氧化碳合成酶基因（种子内源一氧化碳含量升高）的转基因种子促进了种子萌发，而抑制一氧化碳合成酶基因的转基因种子萌发时间推迟。图3为利用一氧化碳水溶液处理提高拟南芥种子的耐热性，即使对于热敏感的拟南芥种子，一氧化碳水溶性也可以促进种子耐热性。图4为利用一氧化碳水溶液处理提高油菜种子与甘蓝种子的耐热性。具体实施方法下面结合具体实施事例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明关于转基因种子的获得，按照通常按照常规条件，如分子克隆（MolecularCloning:ALaboratoryManual,3rded.）或植物分子生物学－实验手册（PlantMolecularBiology－ALaboratoryManual,MelodyS.Clark编，Springer-verlagBerlinHeidelberg,1997）中所述条件，或按照制造厂商所建议的条件，所获得的种子只是作为材料验证我们的小分子化合物功能，只是作为一个材慑服，并非必需材料。实施例一:利用甲酸脱水法制备一氧化碳水饱和液甲酸脱水法是十分容易操作制备一氧化碳的方法，该方法操作简单高效，产生的一氧化碳经碱石灰过滤多余的甲酸与二氧化碳以后，产生的甲酸导入水中获得饱和的一氧化碳饱和溶液，一般饱和的水中含一氧化碳的量很低，只有10ppm左右，但是产生生理学效应的一氧化碳需要量很低，很少量的一氧化碳就可以产生效果，我们的实验结果表明该方法制备的一氧化碳完全可以满足正常的生理需求。实施例二：利用一氧化碳饱和水促进种子萌发利用拟南芥种子研究一氧化碳饱和水溶液促进种子萌发，一般拟南芥种子照远红光以后会引起种子休眠，而远红光加红光处理以后会重新引起种子萌发；ZnPPIX是一类一氧化碳产生的抑制剂，用这个抑制剂处理以后会去除种子中一氧化碳的积累。在上图中，远红光联合红光处理明显促进了种子萌发，用含一氧化碳的水处理以后种子萌发也明显，但是用ZnPPIX处理以后种子萌发率明显减弱。在下图中只用远红光处理以后，种子基本不萌发，但是用含一氧化碳的水处理以后可以促进种子萌发，用ZnPPIX处理以后种子也基本不萌发，表明一氧化碳的确促进了种子萌发。具体见图1（照片图）与图2（数值量化图）实施例三：利用不同转基因种子验证一氧化碳促进种子萌发的能力我们利用不同的转基因拟南芥进一步验证一氧化碳促进种子萌发的能力，如图4,其中HY1-OX为过表达一氧化碳合成酶的材料，其材料含有较高浓度的一氧化碳，hy1为一氧化碳敲除突变一氧化碳合成酶的材料，不能有效合成一氧化碳。我们比较野生型拟南芥种子、过表达HY１-OX转基因材料以及hy1突变体材料，经红光照射以及远红光加红光照射后种子萌发率的变化。发现经远红光加红光处理以后，野生型与HY1-OX材料种子萌发率都很高，但是hy1材料萌发率较低。经远红光处理以后，远红光明显抑制了野生型种子与hy1种子的萌发率，但是在HY1-OX过表达种子萌发率明显较高，这些转基因材料种子实验进一步通信验证了一氧化碳可以促进种子萌发。实施例四：一氧化碳促进了拟南芥种子种子耐高温萌发能力拟南芥种子一般在常温22度下正常萌发，一般在90%以上，但是在三十二度高温处理明显抑制种子萌发，如图4所示，在三十二度处理一天后野生型种子萌发率只有60%左右，处理丙天后种子萌发率只有20%左右，处理三天以后种子萌发率只有5%左右。但是利用一氧化碳的饱和水处理以后发现种子耐高温萌发能力明显加强，高温处理一天后用一氧化碳饱和水处理种子萌发率依旧保持在85%以上，高温处理两天以后种子萌发依旧保存在60%以上，高温处理三天以后种子萌发依旧保存在20%以上，可见一氧化碳水饱和溶液处理明显促进了拟南芥种子耐高温能力。实施例五：一氧化碳促进了油菜种子与甘蓝种子耐高温萌发能力除了拟南芥种子，我们发现一氧化碳饱和水溶液处理也可以促进其它十字花科植物种子，如经济作物油菜种子与蔬菜甘蓝种子的耐高温萌发能力。类似于拟南芥种子，我们发现油菜种子与甘蓝种子在常温二十二度下正常萌发，在三十二度高温处理三天以后也只有不到5%的萌发率，但是用一氧化碳饱和水处理，在三十二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一氧化碳在促进十字花科植物种子打破休眠的中的应用。

【技术特征摘要】
1.一氧化碳在促进十字花科植物种子打破休眠的中的应用。...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡向阳，贾玉洁，陈珍，黄雅雯，杨文娟，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31