深播胁迫环境下增强玉米种子抗旱深播出苗率的方法技术

本发明专利技术提供深播胁迫环境下增强玉米种子抗旱深播出苗的方法，所述方法包括：(1)配外源5

【技术实现步骤摘要】
深播胁迫环境下增强玉米种子抗旱深播出苗率的方法


[0001]本专利技术属于玉米抗旱生产应用领域，具体涉及一种应用外源5
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羟色胺 (5
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Hydroxytryptamine,5
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HT)增强20cm深播胁迫环境下玉米种子抗旱深播出苗的方法，为旱 区主推玉米品种种子利用深层土壤水分，确保种子及时深播出苗，并提高其抗旱耐深播性能提 供技术保障，具有很高的生产应用价值。

技术介绍

[0002]玉米(Zea mays L.)是中国的第一大粮食、饲料和经济能源作物，其2/3的播种面积分布 于自然降水稀少的旱区，这些区域全年降水量一般只有300～500mm，且降水分布不均匀，从 玉米种子播种到成熟阶段的降水根本满足不了玉米正常生长对水分的需要，常常会造成不同程 度的抗旱胁迫伤害，最终造成玉米减产和籽粒品质下降严重。这些旱区春播时常因0
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10cm的 浅层土壤的含水量低，而土壤蒸发量大，使该区域土壤墒情差而玉米种子无法安全播种。在生 产中除了对土壤采用地膜、秸秆等覆盖或滴管灌水等农业措施外，培育抗旱耐深播玉米品种并 结合种子深播(seed deep
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seding,SDS)措施是提高玉米抗旱性的一种经济高效的策略，此外， 种子深播还具有保护幼苗受倒春寒等低温逆境的伤害及防止各种鸟类啄食等危害。因此，生产 中对玉米种子适当深播(20cm播深，20cm播深下旱区土壤含水量能满足玉米种子吸水发芽的 要求)对保障旱区玉米高产稳产生产具有重要的意义。<br/>[0003]目前，由于生产中能推广应用的抗旱耐深播玉米品种极为匮乏，迫使国内外学者不得不 寻找在生产中增强玉米耐深播性能的简便、高效的应用方法，以提高旱区玉米种子的深播出 苗能力，并保证玉米幼苗能健康茁壮的生长发育。学者已发现应用适当浓度的植物激素，比 如24
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表油菜素内酯(24
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epbrassinolide，EBR；Zhao et al.2021,113(6):3565
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3581.)、赤霉 素3(gibberellin 3,GA3；Zhao et al.2009,11(4):423
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429.)、吲哚
‑3‑
乙酸(indole
‑3‑
acetic acid, IAA；Kutschera&amp;Wang 2016,253(1):3
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14.)可显著伸长深播胁迫下玉米种子的中胚轴长、胚 芽鞘长，进而显著增强玉米种子的耐深播性能。但是生产中直接应用这些植物激素存在这些 激素试剂购买价格昂贵、购买渠道困难、试剂溶液配制复杂等诸多困难，严重限制了其在玉 米抗旱深播生产应用的效率。而5
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羟色胺(5
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Hydroxytryptamine,5
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HT)，也称为血清素 (serotonin)，其分子式为C12H
14
N2O2，分子量为218.25，CAS No.为1210
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83
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9，其与IAA (分子式：C
10
H9NO2，分子量175.18)一样都属于吲哚类衍生物质，广泛存在于各种植物、 动物体内。5
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HT和IAA的生物合成属于GO:0009734代谢通路的2条不同的分枝(附图1) 上，已有研究表明适宜浓度的外源5
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HT不仅能促进拟南芥(Arabidopsis thaliana)根系的生 长，其根长显著伸长，侧根的数目、密度及细胞大小明显增大(Ramon et al.2016,158:92
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105)， 而且还能促进油菜(Brassica napus L.)幼苗的抗旱性(田珊珊等,2019,41(2):192
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198.)。此 外，与IAA相比，购买5
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HT更加经济实惠且容易购买。然而，适宜浓度的外源5
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HT是否能 促进耐深播胁迫，特别是能否促进20cm深播胁迫下玉米种子中胚轴和胚芽鞘等耐深播性状 的生长，有何作用机理；能否用适宜浓度的
外源5
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HT来应用于玉米抗旱耐深播生产，进而 提高玉米种子的抗旱耐深播性能，目前国内外学者还不清楚。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于提供一种应用外源5
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羟色胺(5
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Hydroxytryptamine,5
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HT) 增强20cm深播胁迫环境下玉米种子抗旱深播出苗的方法。本方法具有操作简便易行、重复性 会更好、经济实惠、外源5
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HT用量小、增强玉米种子耐深播性能效果好等诸多优点，其可为 旱区主推玉米品种种子利用深层土壤水分，确保种子及时深播出苗，并提高其抗旱耐深播性能 提供技术保障，具有很高的生产应用价值。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]1.一种深播胁迫环境下增强玉米种子抗旱深播出苗率的方法，具体步骤如下：
[0007](1)玉米自交系种子获取：获取当年同一试验点收获的成熟度良好的玉米自交系干燥种 子，装入网袋。
[0008](2)外源5
‑
HT母液配制及不同浓度外源5
‑
HT溶液稀释：用无水乙醇和ddH2O将5
‑
HT 溶解配制成5.0mg L
‑1的外源5
‑
HT母液，母液含乙醇为0.1％(v/v)。再将此母液用ddH2O依 次稀释成0mg L
‑1(即ddH2O)、1.0mg L
‑1、1.5mg L
‑1、2.0mg L
‑1、2.5mg L
‑1和、3.0mg L
‑1的 6种浓度的外源5
‑
HT溶液，8℃环境保存。
[0009](3)玉米自交系种子消毒及浸种：玉米自交系种子用70％的乙醇(v/v)浸泡消毒10min 后用ddH2O冲洗种子5次，灭菌滤纸吸干种子表面附着水。用6种相应浓度的外源5
‑
HT溶液 分别作为浸种液，并按浸种液体积与干种子质量100mL:60g的比例将消毒好的种子分别用其 室温避光浸种48h。
[0010](4)玉米种子培养基质制备：6种相应浓度的外源5
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HT溶液与高温高压灭菌30min的蛭 石按照100mL:500g的比例分别混合均匀制备成6种相应的玉米种子培养基质。
[0011](5)玉米种子播深试验：制备好的6种相应的玉米种子培养基质分层装入特质的种子深 播试验装置的47cm和30cm的高度处，然后将6种相应浓度外源5
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HT浸种液浸种48h的玉 米种子30粒均匀播种于相应的玉米种子培养基质表面，再分别盖3cm和20cm厚的相应的玉 米种子培养基质至该种子深播装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深播胁迫环境下增强玉米种子抗旱深播出苗率的方法，其特征在于所述方法具体步骤如下：(1)玉米自交系种子获取：获取当年同一试验点收获的成熟度良好的玉米自交系干燥种子，装入网袋；(2)外源5
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HT母液配制及不同浓度外源5
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HT溶液稀释：用无水乙醇和ddH2O将5
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HT溶解配制成5.0mg L
‑1的外源5
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HT母液，母液含乙醇体积浓度为0.1％，再将此母液用ddH2O依次稀释成0mg L
‑1即ddH2O、1.0mg L
‑1、1.5mg L
‑1、2.0mg L
‑1、2.5mg L
‑1和、3.0mg L
‑1的6种浓度的外源5
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HT溶液，8℃环境保存；(3)玉米自交系种子消毒及浸种：玉米自交系种子用体积浓度70％的乙醇浸泡消毒10min后用ddH2O冲洗种子5次，灭菌滤纸吸干种子表面附着水，用6种相应浓度的外源5
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HT溶液分别作为浸种液，并按浸种液体积与干种子质量100mL:60g的比例将消毒好的种子分别用其室温避光浸种48h；(4)玉米种子培养基质制备：6种相应浓度的外源5
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HT溶液与高温高压灭菌30min的蛭石按照100mL:500g的比例分别混合均匀制备成6种相应的玉米种子培养基质；(5)玉米种子播深试验：制备好的6种相应的玉米种子培养基质分层装入特质的种子深播试验装置的47cm和30cm的高度处，然后将6种相应浓度外源5
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HT浸种液浸种48h的玉米种子30粒均匀播种于相应的玉米种子培养基质表面，再分别盖3cm和20cm厚的相应的玉米种子培养基质至该种子深播装置装满，将其置于智能人工气候室中培养，培养条件：温度20
±
0.5℃，光周期12/12h黑暗/光照，光强300μM m
‑2s
‑1，相对湿度设为60％，培养期间每隔2d往相应种子深播试验装置中定量浇20mL对应浓度的外源5
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HT溶液，共计7种试验处理，即CK(+)：3cm+0mg L
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1 5
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HT处理、CK(
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)：20cm+0mg L
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1 5
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HT处理、T1：20cm+1.0mg L
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1 5
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HT处理、T2：20cm+1.5mg L
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1 5
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HT处理、T3：20cm+2.0mg L
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1 5
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HT处理、T4：20cm+2.5mg L
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1 5
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HT处理、T5：20cm+3.0mg L
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1 5
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HT处理，每一试验处理5次重复，每一处理萌发10d后统计出苗率，再选取长势整体一致的幼苗5株，用ddH2O快速洗掉幼苗根部的蛭石，用滤纸吸干附着水，快速测定17个性状；(6)20cm深播胁迫环境下相应浓度外源5
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HT对玉米单个性状的耐深播性增强效应指数：本发明新定义了20cm深播胁迫环境下相应浓度外源5
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HT对玉米单个性状的耐深播性增强效应指数(enhancement effect index of deep
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seeding tolerance for corresponding concentrations exogenous 5
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HT on a single trait in maize under 20cm deep
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seeding stress,EEI)用于方便、科学、准确地解析20cm深播胁迫环境下相应浓度外源5
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HT对玉米单个性状的耐深播性影响的效应，其公式为：式中：Tn为20cm深播胁迫环境下添加相应浓度外源5
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HT处理，EEI
Tn
为20cm深播胁迫环境下相应浓度外源5
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HT对玉米单个性状的耐深播性增...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小强，柏小栋，毛桃桃，
申请(专利权)人：甘肃农业大学，
类型：发明
国别省市：