專利名稱：一種提高油菜氮素利用效率的方法
技術領域：
本發明涉及植物培養方法，具體為ー種降低油菜植株硝態氮含量從而提高氮素利用效率的方法。
背景技術：
我國年氮肥消耗量為2500萬噸(純氮)，為世界之首，但氮肥報酬遞減率越來越嚴重，許多地方出現了氮肥増加、產量不再増加甚至減少的現象，嚴重違反了低碳經濟的要求。此外，氮肥增加使作物體內硝酸鹽含量猛增已成為制約我國農產品出ロ創匯的主要因子之一。因此，從植物本身出發提高氮肥利用率，挖掘植物高效利用氮素的潛力是近幾年來植物營養效率研究的熱點之一。硝態氮是植物的主要氮源，在植物體內可大量累積。植物液泡占據了成熟細胞體積的90%左右，而液泡和細胞質中硝態氮的濃度通常分別在30-50 mol/m3和3-5 mol/m3,可見，液泡是植物硝態氮累積的主要部位，研究植物氮素利用效率就不能忽視液泡硝態氮再利用所起的作用。通常情況下細胞質用于硝態氮還原的同化力在葉片中是比較充足的，所以，硝態氮從液泡向細胞質的外流在很大程度上決定著植物對硝態氮的再利用。以上過程都與液泡膜上的硝態氮轉運系統有關，搞清了這個問題就有望為控制植物體內硝態氮含量、提高植物體氮效率總結出切實可行的技術措施。可見，根據以往的研究，要提高氮素利用效率就必須使更多的硝態氮從液泡轉運到細胞質加以利用，使無機氮轉變為植株體所需的有機氮。而要完成這ー過程就必須抑制液泡膜上負責向液泡轉運硝態氮的動カ來源(液泡膜質子泵，即V-ATPase和V-PPase)，從而使更多的硝態氮留在細胞質中變成植株體的一部分(有機氮)而加以利用。此外，不同生長時期植株體內硝態氮的含量并不相同，利用的程度也不相同。以花期為界限，分為植株的營養生長期和生殖生長期；營養生長期主要為植物營養物質的累積過程，而生殖生長期主要為植物營養物質的再轉運和利用過程。因此，花期是植株由營養生長期過渡到生殖生長期的關鍵時期，也是植株營養物質再利用和再轉運的關鍵時期。所以在植株開花期對營養物質轉運機制加以調控，可以起到事半功倍的調控效果。關于硝態氮從細胞質向液泡累積的生理機制已經研究的比較清楚，其中液泡膜質子泵(V-ATPase和V-PPase)是其累積的主要動カ來源。因此如何有效的抑制液泡膜質子泵的活性，就能有效的抑制硝態氮向液泡的積累，從而提高作物的氮素利用效率。此外，植物液泡膜質子泵V-ATPase是ー種多亞基膜蛋白，由膜外可溶區(V1)和膜結合區(Vtl)組成，V1區具有ATP水解和調控能力，Vtl區則構成質子跨膜通道，二者緊密偶聯，分離后酶活性即喪失。Bafilomycin A1 (巴弗洛霉素A1)是ー種具有大環內酯的抗生素，結合于液泡H+-ATPase的膜結合區(Vtl),堵塞質子跨膜轉運通道，從而強烈的抑制了 V型H+-ATPase的活性，為液泡膜H+-ATPase的專ー性抑制劑，以毫微摩爾的濃度抑制V-ATPase的活性,50 nm bafilomycin A1抑制了酶活性的64%。ニ環己碳ニ亞胺(N,N' -dicyclohexylcarbodiimide, DCO))是一種質子通道抑制劑，對V-PPase活性有強烈的抑制作用，同時也可以較弱的抑制V-ATPase活性。而V-ATPase c亞基的第四個跨膜a螺旋上有ー個高度保守的Glu殘基，該殘基是質子通道抑制劑DCXD與V-ATPase唯一的作用位點，硫引起DCXD與V-ATPase結合位點的變化，使DCXD不能接近這一點，有效地拮抗了 DCXD對V-ATPase水解的抑制，而并不保護被Bafilomycin A1引起的抑制，因此，處理DCCD+NaS03 是 V-PPase 的專ー抑制劑。可見，國內外對提高植物氮素利用效率已有一定研究，但到目前為止還沒有ー種普遍、有效的方法，也很少有報道將液泡膜質子泵的活性與氮素利用效率結合起來研究。

發明內容
本發明所解決的技術問題在于提供一種提高油菜氮素利用效率的方法，充分挖掘以往研究成果中的技術和研究結果并加以改進利用。具體為提供一套可以明顯降低油菜植株硝態氮含量的最佳抑制劑處理方案和相應的培養方式，從而為油菜氮素利用效率的提高提供一種有效的方法，以解決上述背景技術中的缺點。
本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現
一種提高油菜氮素利用效率的方法，包括以下步驟
第一歩油菜幼苗的培養，將油菜籽粒浸種于20%(v/v)的次氯酸鈉進行表面消毒30分鐘，用蒸餾水沖洗數遍以后于9月30日在玻璃網室的土培中發芽，所用Hoagland完全營養液組成為 5 mmol/L KNO3,1 mmol/L KH2PO4, 7 mmol/L MgSO4, 5 mmol/L Ca (NO3) 2 4H20, 3mmol/L Fe-EDTA,0. 5 mg/L B,0.5 mg/L Mn,0. 05 mg/L Zn,0. 02 mg/L Cu,0. 01 mg/L Mo,每5天澆一次營養液，每次澆100 ml。玻璃網室中晝夜平均溫度29°C/19°C，自然濕度和光照，光照強度為205-230 Ue/(m2. s)。第二歩油菜幼苗的移栽，采用育苗移栽方法，9月30日育苗，一個月以后移栽到大田，每小區200 m2 (長20 m，寬10 m)，按8000株/畝的密度進行移栽，隨機區組排列，按苗期、抽薹期、開花期、角果發育期和成熟期這5個生長時期進行劃分，于當年的5月中旬收獲。苗期移栽返青后補施尿素5 kg/畝，適期灌水并追施薹花肥，春季結合春灌追施蕾薹肥尿素7. 5 kg/畝。第三步開花期液泡膜質子泵的抑制劑處理，將同時含有50 nmol. L-IBafilomycin (巴佛洛霉素)A1 和 20 u mol/L DCCD (N，N, -dicyclohexylcarbodiimide、N，N’-ニ環己基碳ニ亞胺)的抑制劑溶液，于每次的上午10點均勻的噴灑到油菜的葉片上，噴灑的量以抑制劑溶液完全濕潤所有葉片為準，從開花期開始每6天均勻的噴灑一次直到進入角果發育期時結束。有益效果
本發明能夠明顯降低油菜植株硝態氮的含量，從而明顯提高油菜植株的氮素利用效率、達到氮素高效利用的效果。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面舉實例對本發明進行詳細描述。油菜幼苗的培養將X-2、X-6號油菜品種籽粒浸種于20%(v/v)的次氯酸鈉進行表面消毒30分鐘，用蒸餾水沖洗數遍以后于9月30日在玻璃網室的土培中發芽，所用Hoagland 完全營養液組成為 5 mmol /T, KNO3,1 mmol/L KH2PO4, 7 mmol/L MgSO4, 5 mmol/LCa (NO3) 2 *4H20, 3 mmol/L Fe-EDTA, 0. 5 mg/L B, 0. 5 mg/L Mn, 0. 05 mg/L Zn, 0. 02 mg/L Cu,
0.01 mg/L Mo，每5天澆一次營養液，每次澆100 ml。玻璃網室中晝夜平均溫度29°C/19°C，自然濕度和光照，光照強度為205-230 Ue/(m2. s)。油菜幼苗的移栽采用育苗移栽方法，9月30日育苗，一個月以后移栽到大田，每小區200 m2 (長20 m，寬10 m)，按8000株/畝的密度進行移栽，隨機區組排列，按苗期、抽薹期、開花期、角果發育期和成熟期這5個生長時期進行劃分，于當年的5月中旬收獲。苗期移栽返青后補施尿素5 kg/畝，適期灌水并追施薹花肥，春季結合春灌追施蕾薹肥尿素
7.5 kg/ 畝 o液泡膜質子泵的抑制劑處理當油菜生長到花期吋，將分別含有0、10、30、50、70nmol/L Bafilomycin A1以及O、10、20、30 y mol/L DCO)的抑制劑溶液均勻的噴灑到油菜的葉片，于每次的上午10點噴灑，噴灑的量以抑制劑溶液完全濕潤所有葉片為準，從花期開 始每6天均勻的噴灑一次直到進入角果發育期時結束。同時測定噴灑結束時油菜植株體內的硝態氮含量以及收獲時油菜植株的氮素利用效率。結果表明，當抑制劑Bafilomycin A1和DCCD濃度分別為50 nmol/L和20 U mol/L時植株體內的硝態氮含量相對于對照處理(清水)下降的幅度最大、效果最好，分別下降了 18. 8%和17. 7%，并且氮素利用效率分別提高了 8. 7% 和 11. 6%o液泡膜質子泵抑制劑用量和配方的選擇根據上述的結果，當油菜生長到花期吋，將分別含有50 nmol/L Bafilomycin A1JO u mol/L DCCD以及同時含有這兩種抑制劑(50nmol/L Bafilomycin A1 + 20 U mol/L D(XD)的溶液均勻的噴灑到油菜的葉片，從開花期開始于毎次的上午10點噴灑，噴灑的量以抑制劑溶液完全濕潤所有葉片為準，每6天均勻的噴灑一次直到進入角果發育期時結束。同時測定噴灑結束時油菜植株體內的硝態氮含量以及收獲時油菜植株的氮素利用效率。結果表明同時噴灑2種抑制劑溶液時植株體內的硝態氮含量相對于單獨噴灑I種抑制劑溶液下降的幅度更大，下降了 24. 9%，并且氮素利用效率提聞了 14.3%。可見,在油菜開花期姆6天均勻的噴灑一次同時含有50 nmol/L Bafilomycin A1和20 u mol/L DCCD的抑制劑溶液直到花期結束，有利于降低植株體內的硝態氮含量和提高油菜植株的氮素利用效率。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種提高油菜氮素利用效率的方法，其特征在于，包括以下步驟 第一歩油菜幼苗的培養，將油菜籽粒浸種于20%(v/v)的次氯酸鈉進行表面消毒30分鐘，用蒸餾水沖洗數遍以后于9月30日在玻璃網室的土培中發芽，所用Hoagland完全營養液組成為 5 mmol/L KNO3,1 mmol/L KH2PO4, 7 mmol/L MgSO4, 5 mmol/L Ca (NO3) 2 4H20, 3mmol/L Fe-EDTA,0. 5 mg/L B,0.5 mg/L Mn,0. 05 mg/L Zn,0. 02 mg/L Cu,0. 01 mg/L Mo,每5天澆一次營養液，每次澆100 ml。
2.玻璃網室中晝夜平均溫度29°C/19°C，自然濕度和光照，光照強度為205-230Ue/(m2. s)； 第二步油菜幼苗的移栽，采用育苗移栽方法，9月30日育苗，一個月以后移栽到大田，每小區200 m2 (長20 m，寬10 m)，按8000株/畝的密度進行移栽，隨機區組排列，按苗期、抽薹期、開花期、角果發育期和成熟期這5個生長時期進行劃分，于當年的5月中旬收獲，苗期移栽返青后補施尿素5 kg/畝，適期灌水并追施薹花肥，春季結合春灌追施蕾薹肥尿素7. 5 kg/ 畝； 第三步開花期液泡膜質子泵的抑制劑處理，將同時含有50 nmol/L Bafilomycin A1和20 u mol/L DCCD的抑制劑溶液，于每次的上午10點均勻的噴灑到油菜的葉片上，噴灑的量以抑制劑溶液完全濕潤所有葉片為準，從開花期開始每6天均勻的噴灑一次直到進入角果發育期時結束。
全文摘要
一種提高油菜氮素利用效率的方法，是一種降低油菜植株硝態氮含量從而提高氮素利用效率的方法，將油菜幼苗在玻璃網室中用Hoagland完全營養液(營養液組成為5mmol/LKNO3，1mmol/LKH2PO4，7mmol/LMgSO4，5mmol/LCa(NO3)2·4H2O，3mmol/LFe-EDTA，0.5mg/LB，0.5mg/LMn，0.05mg/LZn，0.02mg/LCu，0.01mg/LMo)進行土培培養，于當年的9月份播種，一個月以后移栽到大田，并且在苗期移栽返青后補施尿素5kg/畝，適期灌水并追施薹花肥，春季結合春灌追施蕾薹肥尿素7.5kg/畝，在油菜的花期開始時用同時含有50nmol/LBafilomycinA1和20μmol/LDCCD的抑制劑溶液對葉片進行均勻噴灑，每6天一次，直到進入角果發育期時結束，可以明顯降低植株體內硝態氮的含量，進而明顯提高油菜植株的氮素利用效率。
文檔編號A01G7/06GK102835232SQ20121026662
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月30日 優先權日2012年7月30日
發明者張振華, 宋海星, 劉強, 榮湘民, 彭建偉, 謝桂先, 張玉平 申請人:湖南農業大學