[发明专利]一种提高植物钾利用率的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域；涉及提高植物抗低钾胁迫，提高植物钾利用率的新方法；具体涉及利用β-氨基丁酸(DL-3-氨基丁酸，β-Amino-butyric acid，BABA)提高植物在低钾胁迫下对钾素的吸收利用，促进植物的生长。

背景技术

β-氨基丁酸(DL-3-氨基丁酸，β-Amino-butyric acid，BABA)是首先从经暴晒的番茄根系中分离得到的一种次生代谢非蛋白氨基酸，能诱导多种作物产生对多种病害的抗性，BABA除了能提高植物抗生物胁迫的能力，对于各种非生物胁迫，如干旱和高盐，也可以通过ABA依赖性信号转导途径发挥作用。BABA还能通过谷胱甘肽途径提高拟南芥抗重金属镉的胁迫。有报道还指出，BABA能提高拟南芥的耐热性。近年来的研究，越来越显示出BABA作为一种高效、广谱的植物诱抗剂的潜能，它不仅具有广谱的诱导抗病活性，而且与多种化合物具有协同增效作用，是一种极具潜力的植物诱抗剂。近年来国内外许多学者对BABA的诱导抗性尤其是诱导抗病性做了大量的研究工作，取得了一定的成果，但BABA的诱抗机理还有待进一步研究，对BABA抗低钾胁迫研究较少。

钾是植物正常生长发育必需的大量营养元素之一，可占到植物干重的2％～10％，对植物的生长发育起着至关重要的作用，钾对植物体内许多酶有“激活”作用，对蛋白质的合成、植物的经济用水、叶片糖分的输送以及提高作物抗逆性等方面都起着很重要的作用。钾对酶的活化作用是最重要的生理功能之一，K⁺是植物体内60多种酶的活化剂。这些酶主要包括氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶和合成酶。钾参与蛋白质合成的多个步骤，包括核糖体的合成、tRNA的合成、tRNA与核糖体的结合、氨酰-tRNA的形成、肽基转移、GTP的利用、mRNA的移位等，钾对提高蛋白质的稳定性也起有很重要的作用。钾是植物细胞中主要的渗透调节物质。液泡中的K⁺主要起渗透剂的作用，调节细胞膨压和渗透压，增强植物的保水和吸水能力。K⁺通过选择性通道出入保卫细胞，改变渗透势而导致水分的流动，引起气孔开闭，控制植物的蒸腾作用，调节体内的水分平衡。钾通过多方面影响光合作用。钾促进合成光合作用反应需要的ATP，提高叶绿素含量、保持叶绿体的片层结构，提高光合作用中l，5-二磷酸核酮糖羧化酶的活性，促进气孔开放从而增加叶片对CO₂的吸收，平衡叶绿体中光合磷酸化所需的电荷，提高光诱导产生的质子流跨膜运输等。钾能促进光合作用的产物（蔗糖和氨基酸）从韧皮部向生理反应库（果实、根系、块茎、种子和籽粒）运输，对存储的矿物质的移动和碳水化合物向储藏器官的运输也有重要的作用。钾能改善植物的抗病性结构和抗虫的次生代谢，增强植物抗病虫害能力。钾对植物抵抗环境胁迫有良好的作用，能增强植物抗逆能力，所以缺钾时,植株茎杆柔弱,易倒伏，抗旱、抗寒性降低，叶片失水,蛋白质、叶绿素破坏,叶色变黄而逐渐坏死，缺钾有时也会出现叶缘焦枯,生长缓慢的现象，由于叶中部生长仍较快,所以整个叶子会形成杯状弯曲,或发生皱缩。全国耕地约有1/4-1/5的土壤普遍缺钾或严重缺钾，而我国钾矿资源严重匮乏，钾肥的生产能力远远不能满足农业生产的需求，所需的钾肥90%依赖于进口。另外由于化学肥料迅速普及、单产水平不断提高、钾肥施用量不足、有机肥施用量不断减少，导致农田养分收支失衡，钾素严重亏缺，表现为土壤钾含量下降，缺钾面积不断扩大。如何提高植物钾含量成为目前亟需解决的问题。

目前，提高植物钾含量的途径主要有增加钾肥用量、改进钾肥施用技术、开发利用生物钾肥、减少土壤固钾、施用激素、筛选高钾含量植物、转基因等方法。通过土壤改良和增施钾肥来改善作物钾营养状况虽能取得较好效果，但这既增加生产成本，又造成钾资源的进一步消耗，另外过多施用化学肥料会破坏土壤结构，造成土壤板结，不利于作物生长。因此寻找一条提高土壤中钾素利用率的新途径势在必行，我们通过研究证明BABA能诱导钾吸收相关基因表达，促进植物对钾的吸收利用，提高植物体内的钾含量，诱导植物抗低钾胁迫，促进植物的生长。

发明内容

本发明旨在提供一种简便有效，且适于大面积推广应用的提高植物钾利用率，提高植物抗低钾胁迫能力的全新方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种提高植物钾利用率的方法是：用浓度0.2-6mmol/L β-氨基丁酸（BABA）水溶液浸泡种子，浸泡时间1d；或对5-6叶期的植株进行叶面喷施。

在0.1mmol/L低钾胁迫条件下，采用0.2mmol/Lβ-氨基丁酸溶液浸泡萌发的种子1d。