[发明专利]硫化氢供体硫氢化钠在抑制植物器官脱落中的应用

说明书

本发明公开了硫化氢(H₂S)供体硫氢化钠在抑制植物器官脱落中的应用。本发明利用H₂S气体(由硫氢化钠液体挥发提供)熏蒸拟南芥和番茄植株，可显著延迟拟南芥花器官的脱落与果荚开裂，显著抑制番茄花柄的脱落；H₂S可减弱脱落促进剂乙烯对脱落的促进作用；在H₂S处理过程中检测器官脱落过程标志蛋白(多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶和细胞壁松弛蛋白)编码基因的表达水平，发现与未处理的对照组不同，H₂S处理的花柄中相关基因的表达量上升迟缓，说明H₂S在分子水平抑制脱落过程的发生。本发明试剂单一易获取，操作简单，为缓解植物器官脱落提供了一种实用有效的方法。

技术领域

本发明涉及硫氢化钠的新用途，准确地说是硫化氢供体硫氢化钠作为抑制剂延迟植物器官脱落的新应用。

背景技术

器官脱落，是指植物细胞、组织或器官脱离母体的生理过程。它是植物应对外界环境(如病原物)或放弃那些不再有用途的多余器官的有效机制。落花、落叶、落果以及果荚开裂等都属于器官脱落的范畴。同时器官脱落又是一个重要的农艺性状，在生产中，当作物遭受干旱、冷、以及病虫害等胁迫时，为避免这些不利因素所带来的产量上的影响，人们需要抑制器官脱落的发生。因此，控制器官脱落发生的时间一直是植物学家、农学家和园艺学者们的研究热点。植物器官脱落过程一般可分为四步：(1)离区的形成；(2)获取响应脱落信号的能力，(3)脱落的激活，以及(4)保护层的形成。植物器官在脱落之前，需要多聚半乳糖醛酸酶(PG)、纤维素酶(Cel)以及细胞壁松弛蛋白(EXP)等降解细胞间纤维素和果胶的酶类上调表达，使离区细胞之间彼此分离，进而达到促进器官脱落的目的，因而这些酶类编码基因的上调表达往往是植物器官要发生脱落的标志。各种植物激素也参与到植物器官脱落中，其中生长素和乙烯的作用最为显著：生长素抑制脱落，而乙烯则是脱落促进剂。在番茄中，盛花期的花柄由花器官提供生长素，抑制花柄脱落；但当花器官被摘除后，花柄的脱落过程被启动。目前，研发改良品种是延迟植物器官脱落的最常用方法，但新品种的改良耗时较长，研究手段也很复杂，对结果的预期不能及时把控。

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。在动物中，生理浓度的H₂S具有保护心脏、舒张血管，促进微血管内皮细胞增殖、诱导血管平滑肌细胞凋亡，改善糖尿病、败血症、肝硬化、心脏衰竭、哮喘等多种调节功能。而在植物中，H₂S能够促进种子的萌发和不定根的生成，提高光合效率，促进植物的生长发育，可以帮助植物抵抗干旱胁迫，增强植物对重金属和热胁迫的耐受性等。目前关于硫化氢在植物体内生理功能的研究，主要通过用H₂S的药物供体处理植物材料，观察和测定植物生理指标变化。最常用的H₂S供体有硫氢化钠(NaHS)和GYY4137，两者溶于水后均可产生H₂S气体；可以释放H₂S的供体还有CaS、Na₂S等。它们的反应机理是：NaHS+H₂O＝Na⁺+HS^-+H₂O＝H₂S+NaOH。此外，人们还利用各种硫化氢生成抑制剂或清除剂来进行材料处理，观察硫化氢的合成被抑制或是硫化氢被清除以后受体材料所产生的相应变化，进而分析硫化氢的功能。目前常用的硫化氢合成抑制剂是羟胺(HA)，常用的清除剂是HT(次牛磺酸)。最近我们研究发现，气体H₂S还可以抑制植物器官脱落。

发明内容

本发明旨在提供硫化氢供体硫氢化钠在抑制植物器官脱落中的应用。

本发明提供的硫化氢供体硫氢化钠在抑制植物器官脱落中的应用。

所述硫氢化钠为30-100umol/L的NaHS水溶液。

所述植物器官为拟南芥花器官、果荚或番茄花柄。