[发明专利]一种提高苹果抗旱性的方法

说明书

本发明公开了一种提高苹果抗旱性的方法，采用重碳离子辐照使用中科院近代物理研究所重离子加速器TR4终端下用能量为80Me V/u，LET为33KeV u用^‑1的¹²C⁶⁺离子辐照，剂量率为50Gy/min，剂量为0、50和60Gy。本发明采用重碳离子辐射诱变技术，能显著提高干旱下苹果的净光合速率、叶片相对含水量、生物量、抑制叶绿素的降解，维持干旱下的细胞稳态，从而提高苹果抵抗干旱胁迫的能力。

技术领域

本发明属于农业技术领域，涉及一种提高苹果抗旱性的方法。

背景技术

水是生命的中心分子，在植物生命过程的许多方面发挥着重要作用，包括从光合作用到大分子间通过疏水键的相互作用。由于自然状态下生理、环境条件的不平衡，植物会遭受干旱胁迫，造成作物减产，进而导致世界不同地区的农业和粮食供应中断，威胁人类的生存和发展。据统计，世界干旱、半干旱土地占地球陆地面积的三分之一左右，占总耕地面积的42.9％；我国干旱、半干旱土地面积为542万平方千米，约占国土面积的52.5％。

干旱可产生和积累活性氧(ROS)，导致膜脂质过氧化、酶功能障碍和蛋白质氧化和聚集。ROS可通过抗坏血酸-谷胱甘肽循环途径被清除，参与ROS清除的酶有超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)。在严重干旱条件下，光合组分容易受到环境胁迫的干扰，表现在叶绿体稳态失衡、色素复合物分解、光合速率降低或电子传递被抑制。随着干旱加剧，最大的影响是由于光合系统受损导致过量的光吸收、光合磷酸化受抑制、Rubisco活性降低，从而限制核酮糖二磷酸的积累。因此，提高植物的抗旱性是全世界科研工作者亟待解决的问题。

近年来，不少科研工作者从遗传育种或栽培管理等方面做了大量的研究工作。然而，传统的育种方法需要投入大量的时间和精力以获得抗性较强的品种。另外，近年来许多科研工作者研究还发现，施用一些外源调节物质，如多胺、褪黑素、甜菜碱等也能提高植物的抗旱性，但这种情况往往对土壤环境造成或多或少的破坏，一定程度上危害人类的健康。还有许多科研人员利用反向遗传学的技术手段，将已知的目的DNA片段通过遗传转化等分子技术手段插入基因组来提高植物的抗旱性，然而由于社会对遗传转化的态度尚不明确，因此尚不能大范围推广应用生产。所以，现如今仍没有非常有效的完美的方案来提高植物的抗旱性。

诱变育种是正向遗传学育种的一种，是一种可以诱发基因突变并促进遗传基因重新组合的技术手段，它能使植物在原有遗传背景基本不变的情况下，短时间内获得优良性状的突变。常见的诱变育种技术有物理射线和化学诱变剂。化学诱变剂诱导突变，在一定程度上仍会对环境造成污染。常见的物理诱变手段包括紫外射线、He-Ne激光超声波电磁波辐射、γ射线和重离子束。近几十年来，关于紫外射线、He-Ne激光超声波电磁波辐射、γ射线诱变植物提高植物抗逆性的研究较多，而植物中重离子辐射的研究相对较少。重碳离子是指碳原子被剥掉或部分剥掉外围电子后的带正电荷的原子核。目前，尚没有人研究过重碳离子辐射对苹果抗旱性的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高苹果抗旱性的方法。该方法能显著提高干旱下苹果的净光合速率、叶片相对含水量、生物量、抑制叶绿素的降解，维持干旱下的细胞稳态，从而提高苹果抵抗干旱胁迫的能力。

其具体技术方案为：

一种提高苹果抗旱性的方法，包括以下步骤：首先，将苹果冬芽进行重离子辐照处理，重碳离子辐照使用中科院近代物理研究所重离子加速器(HIRFL)TR4终端下用能量为80Me V/u，LET为33KeVμm^-1的¹²C⁶⁺离子辐照，剂量率为50Gy/min，剂量为0、50和60Gy。然后，将辐照芽嫁接在2年生平邑甜茶幼苗，待苗高约50cm时，对苹果幼苗进行自然干旱胁迫处理和长期中度干旱胁迫处理，测定生物量、净光合速率、叶片相对含水量、叶绿素含量、相对膜透性及光化学活性等指标。