本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)。更具體地，涉及鈰摻雜碳量子點(diǎn)在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、側(cè)根是植物根系中不可或缺的組成部分，它們不僅參與植物固定和水分及營養(yǎng)的吸收，還通過增加根系吸收面積來加強(qiáng)植物的營養(yǎng)攝取能力，良好健壯的根系對作物的快速生長和高產(chǎn)至關(guān)重要。在抵御逆境脅迫中，根系的功能顯得尤為重要，它通過維持水分和營養(yǎng)平衡幫助植物提高抗逆性。有研究表明，植物在逆境下會調(diào)整其根系結(jié)構(gòu)以適應(yīng)環(huán)境變化。其中，側(cè)根的發(fā)育也是植物適應(yīng)性變化的一部分，為研究植物如何調(diào)控逆境響應(yīng)提供了一個重要模型。

2、稀土元素(rare?earth?elements，rees)包括從鑭到镥的元素，稱為“鑭系元素”，再加上鈧和釔元素，稀土元素目前被廣泛用于電子、石化、冶金等眾多領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在一定濃度下，稀土元素對植物的光合作用有明顯的促進(jìn)作用，rees可以加速光合作用中光反應(yīng)的速率；亦可促進(jìn)葉綠素的合成；還可以彌補(bǔ)葉綠素mg2+功能等。鈰(ce)是稀土元素中含量最豐富的元素之一，具有很高的生態(tài)利用價值；中國專利申請cn114698512a公開了帶負(fù)的納米氧化鈰在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用。

3、碳量子點(diǎn)(也稱碳點(diǎn))，是一種新型生物熒光碳納米材料，具有良好的水溶性，穩(wěn)定的光電性，低毒性，易于功能化、生物兼容性等優(yōu)質(zhì)特性，受到研究者們的廣泛關(guān)注。然而，有關(guān)碳點(diǎn)對植物根系發(fā)育的機(jī)制研究還相對較少。有研究發(fā)現(xiàn)，鈰摻雜碳量子點(diǎn)具有良好的熒光、生物相容性和穩(wěn)定性，且鈰摻雜碳量子點(diǎn)可以增加植物抗旱性，但其在側(cè)根發(fā)育中的作用尚不明確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供鈰摻雜碳量子點(diǎn)在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的目的是提供一種促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生的方法。

3、本發(fā)明的另一目的是提供植物生長培養(yǎng)基在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用。

4、本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

5、本發(fā)明提供鈰摻雜碳量子點(diǎn)在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用。

6、發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)施用鈰離子或碳量子點(diǎn)，植物的主根長度與側(cè)根數(shù)無顯著變化，說明單獨(dú)施用鈰離子或碳量子點(diǎn)對植物側(cè)根生長發(fā)育無促進(jìn)作用。然而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)將鈰元素和碳量子點(diǎn)結(jié)合制備成鈰摻雜碳量子點(diǎn)，具有增效作用，能明顯促進(jìn)植物側(cè)根生長(側(cè)根數(shù)目增加)。植物側(cè)根生長能夠增加植物根系吸收面積，加強(qiáng)植物的營養(yǎng)攝取能力，促進(jìn)植物生長發(fā)育。

7、優(yōu)選地，所述植物為擬南芥屬植物。

8、更優(yōu)選地，所述擬南芥屬植物包括但不限于擬南芥、琴葉擬南芥、歐洲擬南芥等。

9、進(jìn)一步地，所述鈰摻雜碳量子點(diǎn)按照以下方法制備：將檸檬酸、氯化鈰、乙二胺和水混合，進(jìn)行水熱反應(yīng)，后處理，即得鈰摻雜碳量子點(diǎn)。

10、在本發(fā)明中，合成的鈰摻雜碳量子點(diǎn)，選用檸檬酸作為碳源可以增加材料的水溶性，乙二胺作為氮源也可以增加材料的水溶性和穩(wěn)定性。

11、進(jìn)一步地，鈰摻雜碳量子點(diǎn)制備過程中，所述水熱反應(yīng)的溫度為180～220℃。

12、優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的溫度為200℃。

13、進(jìn)一步地，所述水熱反應(yīng)的時間為3～5h。

14、優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的時間為4h。

15、進(jìn)一步地，所述檸檬酸、氯化鈰、乙二胺和水按照0.005～0.205g：0.19～0.4g：0.4～0.6ml：10ml的比例混合。

16、優(yōu)選地，所述檸檬酸、氯化鈰、乙二胺和水按照0.05～0.15g：0.25～0.35g：0.4～0.6ml：10ml的比例混合。

17、更優(yōu)選地，所述檸檬酸、氯化鈰、乙二胺和水按照0.105g：0.2968g：0.5ml：10ml的比例混合。

18、進(jìn)一步地，所述后處理為離心、透析、干燥。

19、優(yōu)選地，所述透析的時間為24～48h。

20、優(yōu)選地，所述干燥為冷凍干燥。

21、進(jìn)一步地，所述離心為5000～7000r/min離心5～15min。

22、本發(fā)明提供一種促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生的方法，將植物在含有鈰摻雜碳量子點(diǎn)的環(huán)境中培養(yǎng)；其中，所述環(huán)境中鈰摻雜碳量子點(diǎn)的濃度為0.001～0.05mg/ml。

23、優(yōu)選地，所述鈰摻雜碳量子點(diǎn)的濃度為0.001～0.005mg/ml。

24、用濃度為0.001～0.005mg/ml的鈰摻雜碳量子點(diǎn)培養(yǎng)后，植物的側(cè)根數(shù)目明顯增加，且不會影響其主根的生長。

25、本發(fā)明還保護(hù)植物生長培養(yǎng)基在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用，所述植物生長培養(yǎng)基中含有濃度為0.001～0.05mg/ml的鈰摻雜碳量子點(diǎn)。

26、本發(fā)明具有以下有益效果：

27、本發(fā)明提供了一種鈰摻雜碳量子點(diǎn)在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用。本發(fā)明中鈰摻雜碳量子點(diǎn)對于促進(jìn)植物側(cè)根生長，以及植物的鮮重、干重的增長均具有增效作用，且不影響植物的主根長度。

28、此外，鈰摻雜碳量子點(diǎn)能夠提高植物根系的過氧化氫酶(pod)和過氧化物酶(cat)活性，可明顯降低植物根系中過氧化氫的含量，鈰摻雜碳量子點(diǎn)處理后的植物根系具有更好的抗氧化活性，更有利于根系的生長發(fā)育。

技術(shù)特征：

1.鈰摻雜碳量子點(diǎn)在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述植物為擬南芥屬植物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用，其特征在于，所述鈰摻雜碳量子點(diǎn)按照以下方法制備：將檸檬酸、氯化鈰、乙二胺和水混合，進(jìn)行水熱反應(yīng)，后處理，即得鈰摻雜碳量子點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述應(yīng)用，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為180～220℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述應(yīng)用，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的時間為3～5h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述應(yīng)用，其特征在于，所述檸檬酸、氯化鈰、乙二胺和水按照0.005～0.205g：0.19～0.4g：0.4～0.6ml：10ml的比例混合。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述應(yīng)用，其特征在于，所述后處理為離心、透析、干燥。

8.一種促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生的方法，其特征在于，將植物在含有鈰摻雜碳量子點(diǎn)的環(huán)境中培養(yǎng)；其中，所述環(huán)境中鈰摻雜碳量子點(diǎn)的濃度為0.001～0.05mg/ml。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，所述鈰摻雜碳量子點(diǎn)的濃度為0.001～0.005mg/ml。

10.植物生長培養(yǎng)基在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用，其特征在于，所述植物生長培養(yǎng)基中含有濃度為0.001～0.05mg/ml的鈰摻雜碳量子點(diǎn)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鈰摻雜碳量子點(diǎn)在促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)生中的應(yīng)用。本發(fā)明中所述鈰摻雜碳量子點(diǎn)可以明顯提高植物生長過程中的側(cè)根數(shù)量，且不影響主根長度；同時，鈰摻雜碳量子點(diǎn)處理后的植株鮮重、干重均有明顯提高；此外，鈰摻雜碳量子點(diǎn)處理后的植物根系的過氧化氫酶(POD)和過氧化物酶(CAT)活性都顯著高于對照組，同時，可明顯降低植物根系中過氧化氫的含量，說明鈰摻雜碳量子點(diǎn)處理后的植物根系具有更好的抗氧化活性，更有利于根系的生長發(fā)育。

技術(shù)研發(fā)人員：吳洪洪,李召虎,董梓豪,陳璐,李廣靜,戚杰,付程程,岳琳,代惜緣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11