一种提高棉花种子耐盐性的方法与流程

1.本发明属于棉花种植技术领域，具体涉及一种提高棉花种子耐盐性的方法。


背景技术：

2.土壤盐渍化不仅不利于全球生态环境的健康发展，而且已经成为制约中国乃至世界现代农业发展的重要因素之一。根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐渍地面积约为10亿公顷，占全球陆地总面积7％。我国盐渍土面积广阔，盐渍化土壤总面积约为1亿公顷，占全国土地面积10％。挖掘作为后备耕地资源的盐渍地潜力，开展盐渍地综合利用，对于农业安全有着特殊意义。
3.棉花是我国重要的经济作物和油料作物，因其耐盐碱能力较强也被视为开发利用盐碱地的“先锋作物”，发展盐渍地种植棉花是促进我国棉花生产发展的重要方向。虽然棉花是一种耐盐的作物，但土壤盐分浓度过大也会对棉花产生严重的危害，尤以种子萌发期和苗期对盐胁迫最为敏感。在盐渍地植棉时，时常表现出棉花成苗难、僵苗不长，甚至大片死苗以及产量低而不稳等现象，盐渍地立苗难和单株产量差等长期困扰棉花生产。因此，研发棉花种子萌发阶段耐盐技术和手段是解决盐分胁迫下萌发、出苗困难等基础性问题重要措施。
4.提高植物耐盐性的方法有很多种，其中土壤改良、耐盐品种培育和外源物质施用是缓解盐胁迫逆境对植物造成损伤的重要有效措施。然而，对盐渍土进行土壤改良和培育耐盐基因型作物新品种是一项长期、重要而艰巨的工程，周期较长、成本也均较高。传统的农药或化肥，新型灌溉工艺和转基因技术等，在改良盐渍地实践中取得了一定的成果，但是农药和化肥的使用始终伴随着对生态环境和人类健康造成的危害，灌溉工艺的推广应用需要花费大量的经济和时间成本，转基因作物因大众的认可度不高，还无法大范围应用。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种提高棉花种子耐盐性的方法，该方法简单高效，成本低廉，可显著提高盐胁迫下棉花种子的萌发和生长。
6.实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
7.一种提高棉花种子耐盐性的方法，包括如下步骤：
8.s1、将棉花种子清洗干净；
9.s2、将棉花种子浸入碳量子点溶液中，在避光条件下浸种，碳量子点购自江苏先丰纳米材料科技有限公司，牌号为xf253。该碳量子点粒径大小均匀，性状近似为球形，平均粒径为3.3nm，表面存在大量羧基及其它含氧官能团。
10.进一步，所述的碳量子点溶液浓度为20-80ppm。
11.进一步，所述的浸种温度为25-30℃。
12.进一步，所述的浸种时间为12h。
13.与现有技术相比，本发明的优点与有益效果在于：
14.1、本发明采用碳量子点浸种，能够提高种子萌发时体内过氧化氢(h2o2)含量及呼吸爆发酶编码基因表达，进而进一步调节种子萌发时氯离子和水分的吸收，降低种子萌发时吸收氯离子的含量，并增加含水量。
15.2、本发明操作简便快捷、成本低廉，适合进行大规模棉花种质资源浸种处理，能够有效地提高不同棉花种质材料萌发期的耐盐性，为实际应用于盐碱区棉花生产提供技术支持。
附图说明
16.图1为不同浓度cds溶液浸种处理后棉花种子播种第2d后的实际萌发情况图。
17.图2为不同浓度cds溶液浸种处理后棉花种子播种第2d后的发芽率图。
18.图3为不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下的实际萌发情况图。
19.图4为不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下萌发的发芽率图。
20.图5为不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下萌发的根长图。
21.图6为不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下萌发后种子体内过氧化氢含量图。
22.图7为不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下萌发后种子体内呼吸爆发酶相关基因表达情图。
23.图8为不同浸种处理的棉花种子在有无添加抑制剂dpi情况下于正常条件和盐胁迫条件下萌发后的发芽率图。
24.图9为不同浸种处理的棉花种子在有无添加抑制剂dpi情况下于正常条件和盐胁迫条件下萌发后种子体内氯离子含量图。
25.图10为不同浸种处理的棉花种子在有无添加抑制剂dpi情况下于正常条件和盐胁迫条件下萌发后种子含水量图
26.图11为不同品种的棉花种子在不同浸种处理下萌发后的发芽率图。
27.图12为不同品种的棉花种子在不同浸种处理下萌发后的发芽势图。
28.图13为不同品种的棉花种子在不同浸种处理下萌发后的发芽指数图。
29.图14为不同品种的棉花种子在不同浸种处理下萌发后的根长图。
具体实施方式
30.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
31.以下实施例和试验所用的量子点均购自江苏先丰纳米材料科技有限公司，牌号为xf253。
32.实施例1碳量子点浸种溶液浓度筛选试验
33.1、供试品种
34.以棉花品种中j0102为试验对象。
35.2、试验方法：
36.s1、挑选饱满、大小均匀一致的种子，用清水将棉花种子表面冲洗干净；
37.s2、分别配置浓度为0、20、50、80、100、120ppm的cds溶液，然后将100ml不同浓度的
cds溶液分别装入烧杯中，随后向每个烧杯中放入100粒棉花种子，再将所有烧杯置于28℃培养箱中避光浸种处理12h；
38.s3、将不同浓度的cds溶液浸种处理的种子置于含有盐的沙土中(nacl含量0.3％，含水量13％，w/w)中进行播种萌发，种子埋深一半；
39.s4、分别于播种1d，2d，3d和4d后调查种子萌发情况(以根长为种子长度的一半作为统计标准)，计算发芽率，发芽率＝发芽种子数/种子总数*100％，重复试验3次。
40.3、试验结果：
41.不同浓度cds溶液浸种处理后，棉花种子播种第2d后的实际萌发情况如图1所示，棉花种子播种第2d后发芽率如图2所示，图1和图2表明，在盐胁迫下，100-120ppm的cds溶液浸种抑制了棉花种子的萌发，20-80ppm的cds溶液浸种提高了棉花种子的萌发和根的生长，其中50ppm的cds溶液浸种效果最佳。
42.试验一、碳量子点浸种对棉花种子萌发及生长的影响
43.试验方法：
44.s1、挑选饱满、大小均匀一致的种子，用清水将棉花种子表面冲洗干净。
45.s2、将棉花种子分别置于两个装有50ppm cds溶液和清水的烧杯中，然后将两个烧杯置于28℃培养箱中避光浸种处理12h。
46.s3、将上述浸种处理的棉花种子进行如下四组试验：
47.1、将清水浸种处理后的棉花种子置于装有不含盐的沙土(含水量13％，w/w)的发芽盘进行发芽试验(w-ck实验组)；
48.2、将清水浸种处理后的棉花种子置于装有含盐的沙土(nacl含量0.3％，含水量13％，w/w)的发芽盘中进行发芽试验(w-s试验组)；
49.3、将cds溶液浸种处理的棉花种子置于装有不含盐的沙土(含水量13％，w/w)的发芽盘进行发芽试验(cds-ck试验组)；
50.4、将cds溶液浸种处理的棉花种子装有含盐的沙土(nacl含量0.3％，含水量13％，w/w)的发芽盘中进行发芽试验(cds-s试验组)；
51.上述四组试验试验过程中，发芽盘用黑色塑料袋套住，一是避光，二是维持沙土中湿度，避免水分蒸发过快。
52.s4、分别于播种1d，2d，3d和4d后调查种子萌发情况，如计算发芽率；同时测定播种后1d，和2d，棉花种子体内过氧化氢含量，以及播种后12h种子中nadph氧化酶编码基因表达情况。
53.试验结果：
54.1、不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下的实际萌发情况如图3所示，不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下萌发的发芽率如图4所示，不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下萌发的根长如图5所示。由图3-5可知，正常条件下，50ppm cds溶液浸种处理显著的提高了根长和萌发期第3天的发芽率。盐胁迫处理显著的抑制了种子的萌发指标，cds溶液浸种处理缓解了盐胁迫对种子萌发的影响，如显著的提高了种子萌发率和根长。其中，盐胁迫处理下，cds溶液浸种后，播种后4d时种子萌发率和根长分别较清水浸种处理增加了46.9％和2.1倍。
55.由此表明，适宜浓度的cds浸种处理，不仅可以增强正常条件下棉花种子的萌发指
标，而且还可以有效的提高种子萌发期的耐盐性。
56.2、不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下萌发第1d、2d天后种子体内过氧化氢含量如图6所示，不同浸种处理的棉花种子在正常条件下和盐胁迫条件下萌发12h后种子体内nadph氧化酶编码基因表达情况如图7所示。由图6和图7可知，cds浸种处理较早且大幅度的上调了种子体内h2o2含量、ghrbohd和ghrbohb表达。如，与清水浸种处理相比，盐胁迫1d和2d后，cds浸种处理的种子体内h2o2含量分别增加了44.7％和75.1％，而cds浸种处理的种子萌发12h后，ghrbohb和ghrbohd表达量分别增加了2.85倍和0.98倍。
57.由上述可知，cds浸种处理的种子在盐胁迫处理下，显著增加了种子萌发2d后体内h2o2含量浓度以及萌发12h后体内ghrboh和ghrbohb基因表达。结果表明，cds浸种提高棉花种子的耐盐性，与调节了种子萌发时体内h2o2动态平衡有关。
58.试验二、碳量子点浸种刺激种子萌发时体内h2o2快速积累及其作为信号物的调控作用试验
59.试验方法：
60.s1、挑选饱满、大小均匀一致的种子，用清水将棉花种子表面冲洗干净。
61.s2、将棉花种子分别置于两个装有50ppm cds溶液和清水的烧杯中，然后将两个烧杯置于28℃培养箱中避光浸种处理12h。
62.s3、将上述浸种处理的棉花种子在不含有nadph氧化酶(nox)抑制剂(diphenyleneiodonium chloride，dpi)的沙土和含有nadph氧化酶(nox)抑制剂的沙土中进行萌发试验。
63.1、无nadph氧化酶(nox)抑制剂条件下的萌发试验：
64.①
将清水浸种处理后的棉花种子置于装有不含盐的沙土(含水量13％)的发芽盘进行发芽试验(w-ck实验组)；
65.②
将清水浸种处理后的棉花种子置于装有含盐的沙土(nacl含量0.3％，含水量13％，w/w)的发芽盘中进行发芽试验(w-s实验组)；
66.③
将cds溶液浸种处理的棉花种子置于装有不含盐的沙土(含水量13％)的发芽盘进行发芽试验(cds-ck实验组)；
67.④
将cds溶液浸种处理的棉花种子装有含盐的沙土(nacl含量0.3％，含水量13％，w/w)的发芽盘中进行发芽试验(cds-s实验组)。
68.上述四组试验试验过程中，发芽盘用黑色塑料袋套住，一是避光，二是维持沙土中湿度，避免水分蒸发过快。
69.2、nadph氧化酶(nox)抑制剂条件下的萌发试验：
70.①
将清水浸种处理后的棉花种子置于装有不含盐但含有nadph氧化酶抑制剂(的沙土(dpi溶液浓度为80μm，含水量13％，w/w)的发芽盘进行发芽试验(w-ck试验组)；
71.②
将清水浸种处理后的棉花种子置于装有含盐和nadph氧化酶抑制剂的沙土(dpi溶液浓度为80μm，nacl含量0.3％，含水量13％，w/w)的发芽盘中进行发芽试验(w-s试验组)；
72.③
将cds溶液浸种处理的棉花种子置于装有不含盐但还有nadph氧化酶抑制剂的沙土(dpi溶液浓度为80μm，含水量13％，w/w)的发芽盘进行发芽试验(cds-ck试验组)；
73.④
将cds溶液浸种处理的棉花种子装有含盐和nadph氧化酶抑制剂的沙土(dpi溶
液浓度为80μm，nacl含量0.3％，含水量13％，w/w)的发芽盘中进行发芽试验(cds-s试验组)。
74.添加nadph氧化酶抑制剂时，将nadph氧化酶抑制剂溶解到水中(dpi溶液浓度80μm)以后与沙土搅拌均匀。
75.s4、于播种3d后测定种子的发芽率，同时于播种3d后测定种子体内含水量和氯离子含量。
76.试验结果：
77.1、不同浸种处理的棉花种子在有无添加抑制剂dpi情况下于正常条件和盐胁迫条件下萌发第3d天后的发芽率如图8所示，由图8可知，无论是正常条件下还是盐胁迫条件下，添加抑制剂dpi降低了种子发芽率，尤其是cds溶液浸种处理的种子在盐胁迫条件下的发芽率。无抑制剂时，在盐胁迫条件下，cds溶液浸种处理的种子较清水浸种处理的种子萌发率显著增加。而添加抑制剂后，在盐胁迫条件下，cds溶液浸种处理的种子较清水浸种处理的种子萌发率无显著差别。
78.2、不同浸种处理的棉花种子在有无添加抑制剂dpi情况下于正常条件和盐胁迫条件下萌发第3d后种子体内氯离子含量如图9所示。从图9可以看出，盐胁迫处理显著增加了萌发后种子体内中氯离子含量，与清水浸种相比，cds溶液浸种显著降低了种子体内中氯离子的积累。添加抑制剂dpi后，盐胁迫处理下种子体内中氯离子含量显著增加。由此表明，盐胁迫处理下，cds溶液浸种对棉花种子耐盐性的提高与h2o2信号物的产生及其对氯离子积累的调控有关。
79.3、不同浸种处理的棉花种子在有无抑制剂dpi情况下与正常条件和盐胁迫条件下萌发第3d后种子含水量如图10所示。从图10可以看出，盐胁迫处理降低了种子含水量，与清水浸种相比，碳点浸种显著提高了种子含水量。添加dpi后，盐胁迫下碳点浸种处理水量与清水浸种无显著差异。由此表明，盐胁迫处理下，cds溶液浸种对棉花种子耐盐性的提高与h2o2信号物的产生及其对种子吸水能力的调控有关.
80.试验三、碳量子点浸种作用的可靠性试验
81.试验方法：
82.s1、选取中棉113，中棉所100、塔河2号、中棉9001和中棉所9b01五个棉花品种作为供试品种。
83.s2、对每个品种的棉花种子进行如下处理：
84.1、挑选饱满、大小均匀一致的种子，用清水将棉花种子表面冲洗干净。
85.2、将棉花种子分别置于两个装有50ppm cds溶液和清水的烧杯中，然后将两个烧杯置于28℃培养箱中避光浸种处理12h。
86.3、将cds溶液浸种处理的棉花种子和清水浸种处理后的棉花种子分别装有含盐的沙土(nacl含量0.3％，含水量13％，w/w)的发芽盘中进行发芽试验。
87.4、分别于播种1d，2d，3d和4d后测定种子萌发的发芽率，同时测定种子的发芽势和发芽指数，以播种后第二天的发芽率表示发芽势，萌发4d的发芽指数gi＝∑gt/dt(gt:t时间种子的发芽个数；dt相应发芽试验时间。
88.实验结果：
89.不同品种的棉花种子在不同浸种处理下萌发第1d，2d，3d和4d后的发芽率如图11
所示，不同品种的棉花种子在不同浸种处理下萌发发芽势如图12所示，不同品种的棉花种子在不同浸种处理下萌发的发芽指数如图13所示，不同品种的棉花种子在不同浸种处理下萌发第2d后的根长如图14所示。由图11-14可以看出，与清水浸种相比，cds溶液浸种均提高了5个棉花材料在盐胁迫下的萌发芽率、发芽势、发芽指数和根长。
90.碳量子点浸种的作用效果在中棉9b01、中棉所100和中棉113的更加明显，萌发4d后，cds溶液浸种发芽率较清水浸种提高12.3-23.3个百分点，发芽势提高6.3-13.7个百分点。而对于中棉所9001和塔河2号，cds溶液浸种的发芽率较清水浸种分别提高了4.0个百分点和7.0个百分点，cds溶液浸种的发芽势较清水浸种分别提高了3.7个百分点和7.3个百分点。
91.另外，碳量子点浸种加快了盐胁迫下种子萌发速率，萌发指数提高7.1-15.2个百分点。从总体上来看，碳量子点对盐敏感品种的耐盐性的提高有更大作用。

技术特征：
1.一种提高棉花种子耐盐性的方法，其特征在于包括如下步骤：s1、将棉花种子清洗干净；s2、将棉花种子浸入碳量子点溶液中，在避光条件下浸种。2.根据权利要求1所述的提高棉花种子耐盐性的方法，其特征在于：所述的碳量子点溶液浓度为20-80ppm。3.根据权利要求1所述的提高棉花种子耐盐性的方法，其特征在于：所述的浸种温度为25-30℃。4.根据权利要求1所述的提高棉花种子耐盐性的方法，其特征在于：所述的浸种时间为10-14h。

技术总结
本发明公开了一种提高棉花种子耐盐性的方法，该方法包括如下步骤：S1、将棉花种子清洗干净；S2、将棉花种子浸入碳量子点溶液中，在避光条件下浸种。本发明操作简便快捷、成本低廉，适合进行大规模棉花种质资源浸种处理，能够有效地提高不同棉花种质材料萌发期的耐盐性，为实际应用于盐碱区棉花生产提供技术支持。实际应用于盐碱区棉花生产提供技术支持。


技术研发人员：王香茹 李军华 张西岭 张恒恒 王宁 严根土 宋美珍 张朝晖 曹娟 李天义 王健 郁洁 刘慧平 李代阔
受保护的技术使用者：新疆塔里木河种业股份有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/15