本发明涉及农业技术，具体涉及一种基于一氧化氮缓解烟草连作障碍的方法及应用。
背景技术：
1、烟草(学名：nicotiana tabacum l.)是茄科烟草属植物，一年生或有限多年生草本，全体被腺毛。烟草是我国重要的经济作物。因烟区种植地型等原因，我国的烟草种植存在大规模的连作，严重地限制了烟草种植行业的健康发展。烟草是忌连作的作物，长期的烟草连作会导致土地肥力下降、病虫害加重等连作问题，对烟草的品质产生严重的不良影响。
2、连作障碍是指连作障碍是指同一地块连续种植同一作物或其近缘物种，即使在正常管理条件下，仍然表现出生长状态恶化、产质量下降、病虫害严重的现象。作物产生连作障碍现象的原因一般有，土壤理化性质的改变、土壤微生物群落结构的变化、作物的自毒化感作用。目前，生产上应对烟草连作障碍的措施普遍依赖化肥和农药，短期能够减少烟草的病虫害，给烟草带来产量、品质的提高，但会带来土地的污染等环保问题，不利于烟草种植业的持续健康发展。
3、no在植物体内是一种重要的气体信号分子，不仅对植物种子萌发、生长发育、气孔调节、光合呼吸作用等具有调控作用，也参与植物对各种生物胁迫和非生物胁迫的响应，如高温、低温干旱、高盐、重金属、细菌感染等。硝普钠(snp)作为一种外源一氧化氮(no)供体对提高植物的抗逆性已有许多的应用。snp作为外源供体，其分子中的亚硝基基团在植物体内半胱氨酸、谷胱甘肽、或者其他2sh类化合物的存在下，通过细胞色素系统的催化，会逐步分解释放no。
4、在之前应对作物的障碍，通常使用对土地增施化肥或对农作物喷施农药来缓解作物的连作障碍，然而这种技术方案对连作年限少的农作物有一定的效果，但随着连作年限的增加，其效率会变低，还会造成土地环境污染的加剧，不具有可持续发展的目的。而目前一部分研究对连作土壤中增施微生物菌肥，通过改善连作土壤中的微生态环境，改变连作土壤的营养结构缓解连作障碍，但不同地区的连作土壤的理化性质，微生态环境结构也不同，而施用相应的微生物菌肥具有一定的特定性和局限性，应用的场景狭窄。专利文献cn101347123 a公开了通过增施外源一氧化氮供体硝普钠已在提高作物的抗旱性上得到很好的应用。专利文献cn 105284451 a也公开了硝普钠在缓解农作物减产中的应用。现有技术虽提供有机生物肥料或微生物菌肥等来缓解烟草的连作障碍，但未有现技术探究通过外源一氧化氮对受到连作障碍的烟草缓解效应的研究。而本发明运用根灌snp为连作烟草提供外源no缓解烟草的连作障碍，是一项立足于绿色环保，适用性广，有效缓解烟草连作障碍的需求，并克服现有技术环境污染等不足，效果稳定，成本低廉，操作简单，维持烟田健康的可持续发展，具有良好的应用前景。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于一氧化氮缓解烟草连作障碍的方法及应用，提供外源一氧化氮，能够有效地降低现有克服烟草连作障碍中化肥农药的使用，是一个具有环保特性的技术方案。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：一种缓解烟草连作障碍的方法，将硝普钠配置成200μmol/l浓度的硝普钠溶液作为外源no，对烟草进行根部灌溉有效地缓解了烟草的连作障碍。本发明将硝普钠配置成50μmol/l、100μmol/l、200μmol/l、500μmol/l四个不同浓度的溶液根施于烟草根部，通过试验筛选出硝普钠的最佳浓度为200μmol/l作为外源no供体。no作为一种气体信号分子，调控植物的生长、发育、生物胁迫和非生物胁迫的应激反应起着至关重要的作用。烟草在连作的逆境胁迫条件下，外源no作为信号分子调控下游的基因表达影响植物激素的调控和产生，如生长素受体相互作用，调节其活性并影响生长素应答基因的表达，影响烟草的茎的生长；烟草连作下植物体抗氧化酶活性下降，产生大量丙二醛和过氧化氢，从而导致活性氧自由基积累，细胞膜脂过氧化，生理代谢紊乱，外源no激活相关抗氧化酶基因的转录，增强抗氧化酶的活性，从而加强了植物的氧化防御系统，有效地降低烟草叶片内的丙二醛和过氧化氢含量。外源no通过激活游离脯氨酸等物质合成关键基因的表达，以及提高相关酶的活性促进游离脯氨酸等调节植物渗透物质的合成，提高烟草在连作下的渗透平衡能力；外源no通过影响叶片内的脱落酸(aba)的反应，控制气孔的闭合和气孔导度，并影响光合电子链，并影响光合色素的合成与分布，提高烟草的光合特性。
3、一氧化氮缓解烟草连作障碍的应用。
4、进一步的，所述应用包括：在连作胁迫下，增施外源no的硝普钠溶液通过提高烟草的农艺性状、光合特性、渗透物质含量、保护酶活性，并显著降低丙二醛和过氧化氢含量，缓解连作障碍。
5、进一步的，所述硝普钠溶液的处理浓度为200μmol/l。
6、进一步的，所述应用具体包括：
7、外源no通过提高植株的株高、茎围和叶面积，外源no作为信号分子调控下游的基因表达影响植物激素的调控和产生，如生长素受体相互作用，调节其活性并影响生长素应答基因的表达，影响烟草的茎的生长，促进植株生长；
8、外源no处理提高植株体内渗透物质包括游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的含量，增强植物的渗透调节能力，增强烟草的吸水和保水能力，外源no通过激活游离脯氨酸等物质合成关键基因的表达，以及提高相关酶的活性促进游离脯氨酸等调节植物渗透物质的合成，提高烟草在连作下的渗透平衡能力，助于植物在胁迫条件下维持细胞的水分平衡，提高植物的逆境耐受性；
9、外源no提高烟草叶片中的过氧化氢酶(cat)和过氧化物酶(pod)活性，清除活性氧(ros)包括过氧化氢，避免ros对细胞造成的伤害，减轻了氧化胁迫。外源no激活相关抗氧化酶基因的转录，增强抗氧化酶的活性，从而加强了植物的氧化防御系统，有效地降低烟草叶片内的丙二醛和过氧化氢含量。
10、外源no处理提高植株的净光合速率、胞间co2浓度和气孔导度，这表明no有助于优化气体交换过程和光合机制，外源no通过影响叶片内的脱落酸(aba)的反应，控制气孔的闭合和气孔导度，并影响光合电子链，并影响光合色素的合成与分布，提高烟草的光合特性，提高植物的光合效率。
11、外源no减少烟草叶片中的丙二醛(mda)含量，丙二醛是细胞膜脂过氧化的产物，能够指示膜的损伤程度。烟草连作下植物体抗氧化酶活性下降，产生大量丙二醛和过氧化氢，从而导致活性氧自由基积累，细胞膜脂过氧化，生理代谢紊乱，外源no激活相关抗氧化酶基因的转录，增强抗氧化酶的活性，从而加强了植物的氧化防御系统，有效地降低烟草叶片内的丙二醛和过氧化氢含量，通过降低mda含量，no减轻了膜的过氧化损伤，维护了细胞膜的完整性和稳定性。
12、另一方面，本发明提出一种基于一氧化氮缓解烟草连作障碍的方法，包括：
13、烟草种子萌发45天后，长到具有2对真叶时，使用营养液和硝普钠溶液浇灌于烟草根部；
14、进一步的，硝普钠溶液为硝普钠用超纯水配置成50-500μmol/l浓度的溶液。
15、进一步的，所述硝普钠溶液的浓度为200μmol/l。
16、本发明的有益效果：
17、本发明通过增施200μmol/l外源no显著降低叶片内丙二醛和过氧化氢含量，维持连作烟草低水平的膜脂过氧化程度。丙二醛(mda)和过氧化氢(h2o2)含量可以反映植物体内的氧化胁迫程度，通常作为植物抗逆性的指标。植物在逆境胁迫下，细胞叶绿体和线粒体电子传递中泄露的电子积累会诱发活性氧自由基(ros)的大量产生，过量的ros将直接攻击生物膜，引起或加剧了膜脂过氧化作用。丙二醛(mda)作为膜脂过氧化产物，能与蛋白质结合造成膜蛋白变性，从而直接危害膜结构的稳定性与完整性，致使细胞膜透性增大，进一步导致电解质的大量外渗。而一氧化氮(no)通过与ros系统互作，参与蛋白质的翻译后修饰，影响到如过氧化物酶(pod)、过氧化氢酶(cat)等与ros清除相关的酶的活性，与植物激素互作，以及调节ros产生和清除途径，来清除植物体内的ros。最终减少丙二醛和过氧化氢在植物体内的含量，提高植物的抗逆性。
18、本发明通过外源一氧化氮(no)在200μmol/l的浓度下显著促进了烟草的生长，其中包括株高、茎围和叶面积的增加。这一效果可以归因于no在植物体内作为信号分子的角色。no能调节植物的生长素(iaa)运输和分布，进而促进细胞伸长和分裂，特别是在烟草的延伸生长中起着重要作用。进一步的分子机制可能涉及no激活一系列下游信号传导途径，比如调节钙离子(ca2+)信号和磷脂酰肌醇(pip)代谢，这些都是促进细胞扩张和增殖的关键内部信号。no还能调控赤霉素和细胞分裂素，影响茎尖分生组织的细胞分裂和伸长，从而促进茎的生长。
19、实验数据表明，200μmol/lno处理能显著提高烟草叶片内的游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量。这些物质作为重要的渗透调节剂，其增加有助于维持细胞的渗透平衡和提高细胞的保水能力，从而提高烟草对非生物逆境如干旱和盐胁迫的抗性。no的参与增强了渗透调节物质的合成，可能是通过激活与渗透保护相关的基因表达，增加这些保护性化合物的生物合成。
20、本发明通过增加烟草叶片中过氧化物酶和过氧化氢酶的活性，200μmol/lno处理显著提高了植物的抗氧化能力。这两种酶在植物体中清除过量活性氧(ros)、防止ros对细胞结构的损伤方面起着至关重要的作用。no的加入通过激活抗氧化酶基因的转录，增加了这些保护酶的合成，从而加强了植物的氧化防御系统，减少了连作条件下引起的氧化胁迫。
21、本发明在200μmol/lno处理下，烟草的净光合速率、气孔导度以及胞间co2浓度的提高，说明了no能显著增强连作条件下烟草的光合能力。这一现象可能是由于no改善了光合器官的功能，特别是通过调节气孔的开闭来优化co2的吸收，同时也可能通过直接作用于光合电子传递链，提高光合作用的效率。进一步的分子层面研究表明，no可能通过提高叶绿素含量、激活光合相关基因的表达以及优化光合酶的活性来实现这一点。
22、综上所述，本发明通过对连作烟草增施外源一氧化氮，提高了在连作下烟草叶片的抗氧化酶的活性，有效地降低了膜脂过氧化程度，显著地增加叶片内的渗透物质含量和光合特性，并通过调控植物相关激素促进烟草茎、叶的生长发育，从而使烟草的农艺性状得以改善，进一步增强了连作障碍下烟草的抗逆性和适应性。
23、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
1.一氧化氮缓解烟草连作障碍的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述应用包括：在连作胁迫下，增施外源no的硝普钠溶液通过提高烟草的农艺性状、光合特性、渗透物质含量、保护酶活性，并降低丙二醛和过氧化氢含量，缓解连作障碍。
3.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述硝普钠溶液的处理浓度为200μmol/l。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述应用具体包括：
5.一种基于一氧化氮缓解烟草连作障碍的方法，其特征在于：包括：烟草种子萌发45天后，长到具有2对真叶时，使用营养液和硝普钠溶液浇灌于烟草根部。
6.如权利要求5所述的基于一氧化氮缓解烟草连作障碍的方法，其特征在于：所述硝普钠溶液为硝普钠用超纯水配置成50-500μmol/l浓度的溶液。
7.如权利要求6所述的基于一氧化氮缓解烟草连作障碍的方法，其特征在于：所述硝普钠溶液的浓度为200μmol/l。
