一种提高小麦对赤霉病抗性的方法

1.本发明涉及植物生长调节控制技术领域，具体涉及一种提高小麦对赤霉病抗性的方法。


背景技术：

2.小麦是主要粮食作物之一，其安全生产在全球范围内具有重要的经济意义。然而，许多因素会降低小麦的产量和品质，包括非生物胁迫和生物胁迫。赤霉病被评为中国乃至全球的小麦头号疾病，主要表现为小麦穗部过早漂白，由此导致的小麦产量和质量损失，对全世界的农业每年会造成巨大的经济损失。同时赤霉病在谷物中产生霉菌毒素脱氧雪腐烯醇(don)，即使受感染程度低的无症状小麦，也可能构成较高的呕吐毒素，这对人类和动物的健康严重有害。其中，禾谷镰刀菌是导致赤霉病最主要的病原体。
3.目前防治赤霉病主要依赖于杀真菌剂以及含有赤霉病抗性基因或位点的品种选育。尽管全世界已经筛选了数万份小麦种质，但尚未发现完全抗性的种质。目前已被克隆的基因只有fhb1和fhb7。另外，要兼具所需的农艺性状和高水平的赤霉病抗性的商品化小麦育种仍然是一个巨大的挑战。抗性、农艺性状和品质性状均由多个基因控制，所获品系对fhb有抗性，但是这些品系要么在特别有利于该疾病的环境中不能为小麦提供足够的保护，要么缺乏可接受性满足商业小麦生产需求的单产潜力，因此新抗性候选品种在生产中的应用需要综合评价。
4.施用真菌剂可能提供一定的保护，如公开号为cn105248427a的专利公开一种用于防治麦类赤霉病的农药组合物，通过井冈霉素与三唑酮防治赤霉病，但治疗成本以及缺乏高效真菌剂均限制了针对赤霉病的化学防护的使用。同时，由于三唑类杀真菌剂已长期用于控制小麦上的不同病原体，因此一些禾本科镰刀菌菌株在体外试验中显示出对这些化学品的耐受性。因此急需研发新型高效的防控技术产品。
5.硫化氢(h2s)是近年来继no和co之后发现的第三种气体信号分子，其功能已在动物和植物中有诸多阐述。如公开号cn107396935a的专利公开硫化氢供体硫氢化钠在抑制植物器官脱落中的应用，但是并没有研究表明nahs能够提高小麦对赤霉病的抗性。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高小麦对赤霉病抗性的方法。
7.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
8.一种提高小麦对赤霉病抗性的方法，包括以下步骤：
9.(1)配制浓度为0.1mm-1mm的nahs溶液，加入0.1％-0.5％的凹凸棒土配制成nahs混合液；
10.(2)将配制的nahs混合液灌溉于小麦。
11.有益效果：本发明通过调整nahs溶液的浓度，对小麦的赤霉病的抗性有显著的提高作用，可使病情指数降低97.60％。具备优异的抑菌活性，可体外抑制赤霉病孢子的萌发。
12.本发明中使用的硫化氢供体nahs原料廉价易得，高效以及易于使用的特点；本发明操作简单，成本低廉，非常适用于植物工厂的使用。
13.凹凸棒土能够增加溶液的附着效果，起到适当缓释h2s的作用，通过上述配比，减少凹凸棒土对植物本身的影响。
14.优选地，配制nahs母液，然后将母液稀释成浓度为0.1mm-1mm的nahs溶液。
15.优选地，所述nahs作为h2s的供体。
16.优选地，所述nahs溶解于去离子水即开始释放h2s。
17.优选地，所述nahs母液的配制方法包括以下步骤：称取3.0g nahs，加入500ml去离子水配制成75mm nahs母液。
18.优选地，将所述nahs母液避光、4℃储存。
19.优选地，所述nahs母液持续使用一周，一周后需重新配制。
20.优选地，将配制的nahs混合液灌溉于小麦根部。
21.优选地，所述nahs混合液的灌溉量为刚好淹没小麦种子。
22.优选地，连续灌溉4天后，复水。
23.优选地，每天灌溉2次，每次相隔12h。
24.有益效果：nahs是瞬时释放h2s的供体，为维持h2s环境，一日两次灌溉nahs，以补充h2s。
25.本发明的优点在于：本发明通过调整nahs溶液的浓度，对小麦的赤霉病的抗性有显著的提高作用，可使病情指数降低97.60％。具备优异的抑菌活性，可体外抑制赤霉病孢子的萌发。
26.本发明中使用的硫化氢供体nahs原料廉价易得，高效以及易于使用的特点；本发明操作简单，成本低廉，非常适用于植物工厂的使用。
27.nahs是瞬时释放h2s的供体，为维持h2s环境，一日两次灌溉nahs，以补充h2s。
附图说明
28.图1为本发明实施例6中nahs混合液和对照溶液处理后小麦胚芽鞘赤霉病的发病情况比较图；
29.图2为本发明实施例6中nahs混合液和对照溶液处理后小麦赤霉病的病情指数测定结果图；
30.图3为本发明实施例6中nahs混合液、对照溶液和其它混合液处理后小麦赤霉病的病情指数测定结果图；
31.图4为本发明实施例6中nahs混合液和对照溶液处理后小麦穗部赤霉病的发病情况比较图
32.图5为本发明实施例7中小麦的生物量测定结果图；
33.图6为本发明实施例13中nahs混合液和对照溶液处理后fg.孢子萌发情况；
34.图7为本发明实施例13中nahs混合液和对照溶液处理后fg.孢子萌发测定结果图。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
37.实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
38.实施例1
39.(1)小麦培养(胚芽鞘接种)
40.本研究所用小麦种子(百农207)来自本实验室留种，种子先用1％的次氯酸钠溶液中表面灭菌5min，然后在去离子水中反复冲洗。23℃放置一天，让种子萌发。移至4℃冰箱放置两天。挑选种子大小，萌发程度一致的种子随机的分配在培养皿(14.5cm直径
×
2.7cm深度，50个种子每盘)携带闷养盖(13.6cm口径
×
11cm高)以保持高湿度。然后在组织培养室25℃在16h光照/8h暗光周期下培养。后期在田地种植，则种植在大棚内。
41.(2)小麦植株选择(穗部接种)
42.选取小麦扬花期的生长状况良好的小麦品种百农207植株，移至光照培养箱，25℃在16h光照/8h暗光周期培养。
43.(3)禾谷镰刀菌孢子悬浮液制作
44.禾谷镰刀菌来自实验室鉴定保存菌种，与(tang et al.,2020)transcriptome analysis suggests mechanisms for a novel flowering type:cleistogamous wheat.the crop journal,8(2),313-326使用菌种相同。孢子悬浮液的制作参考(buhrow,cram et al.2016)exogenous abscisic acid and gibberellic acid elicit opposing effects on fusarium graminearum infection in wheat.phytopathology(2016)106(9),986-996并做了一点修改。孢子通过四层纱布过滤，用血球仪将孢子浓度调整到3.2
×
107分生孢子/ml(0.1％tween80)，用于以下小麦接种，需要注意的是，悬浮液接种时间应在2h内。
45.(4)胚芽鞘接种
46.在步骤(1)小麦生长2天后，对小麦胚芽鞘接种赤霉病，具体实施参考(wu,li et al.2005)comparative pathogenicity of fusarium graminearum isolates from china revealed by wheat coleoptile and floret inoculations.mycopathologia(2005)160(1),75-83并做了一点修改。将小麦幼苗的胚芽鞘顶部切去1-2mm，在剩余幼苗的顶部添加2μl f.graminearum孢子悬液。注意需要接种的胚芽鞘不应该被叶片冲破。
47.(5)配制nahs混和液
48.称取3.0g nahs(购自沃凯)，加入500ml去离子水配制成75mm母液，进一步用去离子水稀释为工作浓度为0.5mm nahs溶液，加入0.1％-0.5％凹凸棒土配制成nahs混合液。
49.(6)灌溉方法
50.实验组：在步骤(4)胚芽鞘小麦接种赤霉病之后，将配置好的nahs混合溶液对小麦根部进行灌溉，至刚好淹没小麦种子。连续灌溉4天，每天2次，每次相隔12h。4天后复水。
51.实施例2
52.本实施例与实施例1的区别之处在于：nahs溶液的工作浓度为0.1mm。
53.实施例3
54.本实施例与实施例1的区别之处在于：nahs溶液的工作浓度为0.35mm。
55.实施例4
56.本实施例与实施例1的区别之处在于：nahs溶液的工作浓度为1.0mm。
57.实施例5
58.本对比例与实施例1的区别之处在于：对步骤(2)小麦穗部实施注射器接种f.graminearum孢子悬液，每株小麦接种4粒麦穗，接种体积为10μl。
59.在步骤(4)胚芽鞘小麦接种赤霉病之后，采用配置好的0.5mm nahs混合溶液对小麦根部进行灌溉。
60.对比例1
61.本对比例与实施例1的区别之处在于：灌溉0.5mm的na2s混合液。
62.对比例2
63.本对比例与实施例1的区别之处在于：灌溉0.5mm的nahso3混合液。
64.对比例3
65.本对比例与实施例1的区别之处在于：灌溉0.5mm的na2so3混合液。
66.对比例4
67.本对比例与实施例1的区别之处在于：灌溉0.5mm的naac混合液。
68.对比例5
69.本对比例与实施例1的区别之处在于：灌溉0.5mm的nahso4混合液。
70.对比例6
71.本对比例与实施例1的区别之处在于：灌溉0.5mm的na2so4混合液。
72.对比例7
73.本对比例为对照组1，与实施例1的区别之处在于：灌溉的溶液为去离子水混合0.1％-0.5％凹凸棒土。
74.实施例6
75.对照组1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5、对比例6处理后的小麦(已接种赤霉病：胚芽鞘和穗部(实施例5))的发病情况、病情指数测定及结果。
76.病情指数测定：对不同处理组赤霉病接种7天后的茎基可见的疾病症状进行评分，茎基病情评分(dis)是病斑长度(mm)与病斑颜色(病斑颜色等级:0,无病斑；1,非常轻微的棕色坏死；2,轻度/中等棕色坏死；3,广泛的棕色坏死；4,广泛的黑色坏死)的乘积。测定方法参考(nicholson,simpson et al.1998)detection and quantification of fusarium culmorum and fusarium graminearumin cereals using pcr assays.physiological and molecular plant pathology(1998)53(1)，17-37.相关实验重复3次以上。
77.实验结果：从图1可以看到对照组茎基和叶片感赤霉病严重，叶片发黄腐烂且茎基出现黑色坏死，经nahs处理之后，即使在较低的工作浓度下，也能明显抑制赤霉病的发展，随着工作浓度的升高，小麦赤霉病发病程度越轻。从图2可以看出，0.5mm和1.0mm nahs处理下的效果最佳，分别可降低97.60％和98.13％的疾病指数。
78.图3结果显示，是h2s或者hs-而不是来自nahs的其它化合物促进小麦抗赤霉病，但
效果明显低于nahs。
79.但是从图1可以看到，1.0mm浓度下，小麦叶片出现片段黄化，说明h2s含量过高不利于植物的生长。因此处理时需要控制nahs的浓度和含量。图4结果显示，对穗部接种赤霉病的小麦用nahs处理同样可以显著抑制赤霉病的发展。
80.实施例7
81.对照组1、实施例2、实施例3、实施例4、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5、对比例6处理后对小麦(已接种赤霉病)生物量的影响测定。
82.测定方法：在nahs处理1周(前4天连续处理，后3天复水)以后，分别将不同处理组小麦植株整株在65℃进行烘干至恒重，然后测定小麦的干重，每个处理包含三个生物学重复。
83.测定结果：从图5可以看出，经低浓度nahs处理，可以提高受到赤霉病胁迫的小麦的生物积累量。证明低浓度的nahs处理小麦，小麦并不会受到胁迫。
84.实施例8
85.平板抑菌实验
86.pda培养基购自生工，按照说明书配制。按照实施例1步骤(3)制作fg.孢子悬浮液，将四等份孢子悬液(4μl)放置在直径9cm的培养皿中，培养皿保存在密封的1l容器中。
87.h2s熏蒸：在密封容器底部放置100ml工作浓度为0.5mm的nahs混合液，28℃条件下对真菌进行熏蒸，相对湿度为90-95％。24h之后，显微镜观察，拍照。
88.实施例9
89.本实施例与实施例8的区别之处在于：nahs工作浓度为0.01mm。
90.实施例10
91.本实施例与实施例8的区别之处在于：nahs工作浓度为0.05mm。
92.实施例11
93.本实施例与实施例8的区别之处在于：nahs工作浓度为0.075mm。
94.实施例12
95.本实施例与实施例8的区别之处在于：nahs工作浓度为0.1mm。
96.对比例8
97.本对比例为对照组2，与实施例14的区别之处在于：熏蒸的溶液为去离子水混合0.1％-0.5％凹凸棒土。
98.实施例13
99.对照组2、实施例8、实施例9、实施例10、实施例11、实施例12熏蒸后的fg.孢子萌发情况及萌发率测定。
100.孢子萌发率测定按照(fu,hu et al.2014)an antifungal role of hydrogen sulfide on the postharvest pathogens aspergillus niger and penicillium italicum.plos one(2014)9(8)，e104206.相关实验重复3次以上。
101.实验结果：图6、图7显示，24h时低浓度的nahs对fg.孢子萌发影响不大，0.075mm的nahs可以半抑制孢子萌发，0.1mm、0.5mm的nahs可以完全抑制孢子萌发。说明高浓度过量的h2s对禾谷镰刀菌孢子的萌发有显著抑制作用。h2s具备优异的抑菌活性。
102.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例
对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)配制浓度为0.1mm-1mm的nahs溶液，加入0.1％-0.5％的凹凸棒土配制成nahs混合液；(2)将配制的nahs混合液灌溉于小麦。2.根据权利要求1所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：配制nahs母液，然后将母液稀释成浓度为0.1mm-1mm的nahs溶液。3.根据权利要求2所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：所述nahs母液的配制方法包括以下步骤：称取3.0g nahs，加入500ml去离子水配制成75mm nahs母液。4.根据权利要求2所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：将所述nahs母液避光、4℃储存。5.根据权利要求2所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：所述nahs母液持续使用一周，一周后需重新配制。6.根据权利要求1所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：所述nahs作为h2s的供体。7.根据权利要求1所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：将配制的nahs混合液灌溉于小麦根部。8.根据权利要求1所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：所述nahs混合液的灌溉量为淹没小麦种子。9.根据权利要求1所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：连续灌溉4天后，复水。10.根据权利要求1所述的提高小麦对赤霉病抗性的方法，其特征在于：每天灌溉2次，每次相隔12h。

技术总结
本发明公开一种提高小麦对赤霉病抗性的方法，涉及植物生长调节控制技术领域，本发明包括以下步骤：(1)配制浓度为0.1mM-1mM的NaHS溶液，加入0.1％-0.5％的凹凸棒土配制成NaHS混合液；(2)将配制的NaHS混合液灌溉于小麦。本发明的有益效果在于：(1)NaHS作为工业副产品，廉价易得，有望研发成为新型赤霉病防控技术产品。(2)具备优异抑菌活性，胚芽鞘接种法结果表明：NaHS处理可降低97.60％的病情指数。NaHS处理可降低97.60％的病情指数。NaHS处理可降低97.60％的病情指数。


技术研发人员：吴丽芳 姚缘圆 阚文杰 汤才国
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/3/8