本发明属于农作物栽培领域，具体涉及一种添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法。
背景技术：
1、氮素在调控作物生长发育和产量形成中起主要作用。作物吸收氮素的过程起主要作用的部位是根系，理想根系构型的构建有助于减少根系对物质能量的占用，更多的物质和能量用于氮素的吸收、运输及同化，有利于地上部生物量和产量的提高。h2制备简单(省力，电解水)、在水中的溶解度低(使用安全)、清洁环保等特性表明h2可能在设施营养液栽培领域具有广泛的应用潜力。近年来的研究结果显示，将氢气(h2)通入培育植物的营养液中，氢气在植物体内可充当气体信号，调节下游硝酸还原酶(nr)介导的一氧化氮(no)、血红素氧化酶介导的co、植物内源激素、活性氧(ros)等信号分子，以及转录因子的表达，进而提高植物的抗逆性，改善植物生长发育和营养品质富氢水处理能够提高植物在逆境环境中的抗氧化能力，对于外界不利因素带来的压力具有缓解作用。同时，富氢水也对提高作物的品质和产量、增强抗病性都具有积极作用，然而在作物养分胁迫和养分吸收利用方面报道很少。
2、质子泵是植物细胞膜上分布最多的一种膜蛋白，利用水解atp产生能量将h+排出细胞，又称为细胞膜h+-atpase。其作用结果就是在细胞膜两侧形成膜电位(em)。膜电位可以激活各种离子通道，而h+本身形成的质子驱动力，可辅助各种物质进行跨膜运输。因此质子泵在根部可以调控养分吸收，在韧皮部和种子中帮助光合产物进行卸载，在保卫细胞中调控钾的内外流控制气孔开闭。由于质子泵在植物中具有强大的生理功能，因此也被称为是主宰酶(master enzyme)。质子泵活性受到转录水平上的调控。质子泵是由一个多基因家族编码的蛋白，在拟南芥中有11个同源基因，水稻中有10个。其表达具有一定的组织特异性，不同组织中表达不同的质子泵基因反映了某些物质的运输与相应的质子泵基因密切相关。因此根系细胞膜质子泵的表达与养分的吸收紧密相连。在供应铵态氮或硝态氮时，均会诱导质子泵基因的表达。同时，质子泵活性的提高也有利于带负电荷的营养元素，如硝态氮、磷酸盐的吸收。而且，根系细胞膜质子泵活性高，也有助于根系排出体内过多的h+。此外，质子泵的活性还受到蛋白水平上的磷酸化调控。这是由质子泵的蛋白结构所决定的。质子泵是一条950个左右氨基酸形成的多肽链，分子量95～100kda，有10个跨膜结构域，n-和c-未端均在细胞膜内侧。c-末端有一个活性自抑制区域，当倒数第二个残基(苏氨酸948)位置发生磷酸化以后，质子泵会处于高活性状态。kinoshita等发现了磷酸化是调控保卫细胞膜上质子泵活性，控制气孔开启的一个重要机制。有报道表明细胞膜质子泵多个氨基酸位点受到磷酸化修饰的调控。而生长素响应蛋白saur9和saur19能够与磷酸酶pp2c.d相互作用，通过抑制pp2c.d活性，使质子泵c-末端倒数第二个残基苏氨酸去磷酸化，因此pp2c.d和saur被认为是调控细胞膜质子泵磷酸化的一个关键成分。最新研究还发现，生长素还可以介导细胞表面的一种激酶(tmk1)使质子泵磷酸化而大量泵出h+，酸化根系质外体。
3、nh4+-n与no3--n是作物根系吸收氮素的两种最主要的氮素形态，然而水稻是典型的喜铵作物，水田生态系统中主要以铵态氮形式为主。水稻根系外铵浓度小于1mm时，根系通过高亲和运输系统以铵离子的形式进入胞内，其吸收动力需要根系细胞膜质子泵提供质子驱动力；当铵浓度大于1mm时，铵离子脱质子后，以氨分子的形式通过低亲和运输通道进入根内，然而其进入胞内结合h+形成nh4+。不管是高亲和转运系统还是低亲和转运，铵进入细胞质内进行同化过程中会产生大量的h+，因而需要细胞膜质子泵将其泵到细胞至外或者液泡内来维持细胞内的ph稳态。水稻是典型的喜铵作物，其铵同化过程涉及gs1；2和gogat两个酶活性及其相关基因的转录和翻译调控。随着外界铵浓度的升高，这两个基因在根部外层细胞大量表达，外层细胞铵同化合成产物被运输到地上部，进而避免铵在根系大量积累而造成铵中毒。水稻铵同化是一个以大量碳架为底物并同时耗能的过程，在其同化过程中受到从转录到翻译后水平以及中间过程的严格调控。c/n平衡吸收对维持植物的生长发育起着重要作用，过度的氮同化会造成植物体内的代谢水平紊乱并消耗大量的atp造成根际内外的酸化。虽然土壤具有一定的缓冲性能，可以中和大部分根系分泌的h+，但是铵在根细胞内同化后产生大量h+，如果无法消除，会影响正常的植物生理代谢。通常情况下，植物可通过生物化学ph调节系统，以pep羧化酶/苹果酸酶的反应来调节细胞质ph。但是，当h+总量超过可供降解的苹果酸根时，上述反应就会中止。虽然液泡也可以贮存h+，但是液泡的容积是有限的。只有细胞膜上的质子泵在理论上可以无限地将h+排出细胞，因此在调节细胞质ph的过程中起到决定性的作用。
4、综上所述，由于水稻细胞膜液泡的容积有限，其排h+能力收到限制，影响了水稻的生长代谢过程，最终影响了产量。目前还没有关于富氢水促进水稻生长并诱导细胞膜质子泵活性以提高水稻氮素利用效率的相关研究，而当前水稻生产的策略还有待优化，产量有待提高。
技术实现思路
1、本发明提供一种添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，旨在解决现有水稻细胞膜缺乏泵活性导致的低代谢问题。
2、为解决上述技术问题，本发明提供一种添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，包括以下步骤：
3、制备水稻营养液，利用氢气发生器制备富氢水，对所述富氢水用所述水稻营养液稀释后制备得到富氢水营养液，并将所述富氢水营养液施用于水稻的农业生产中，其中，对所述富氢水营养液进行定期通氧处理。
4、更进一步地，所述水稻营养液包括0.1mm nh4+-n的第一irri水稻营养液和2mm nh4+-n的第二irri水稻营养液，制备ph为5.0-5.5。
5、更进一步地，所述富氢水营养液为分别将所述第一irri水稻营养液和所述第二irri水稻营养液加入所述富氢水稀释得到的氢浓度分别为20％和40％浓度的h2营养液。
6、更进一步地，20％和40％浓度的所述富氢水营养液之间的ph偏差小于0.5。
7、更进一步地，所述利用氢气发生器制备富氢水的步骤，由电解水溶液制备氢气，随后在0.32mpa压强下通过气泡石通入水溶液中来制备所述富氢水，制备的所述富氢水中溶解氢浓度不小于1000ppb。
8、更进一步地，所述富氢水中溶解氢存在的有效时间为12小时。
9、更进一步地，将所述富氢水营养液施用于水稻的农业生产的方法包括：
10、往水稻作物生长用水上供氢的水培方法；
11、直接往水稻作物施加所述富氢水营养液的浇灌方法。
12、更进一步地，直接往水稻作物施加所述富氢水营养液的浇灌方法的开始时间为所述富氢水营养液培养2周后。
13、更进一步地，直接往水稻作物施加所述富氢水营养液的浇灌方法每隔12小时更新氢气处理并且每隔4天更换营养液。
14、本发明所达到的有益效果，在于提出了一种通过利用外源添加富氢水定期处理以提高水稻质子泵活性和氮素利用效率的方法，该方法研究并明确了富氢水促进细胞膜质子泵磷酸化对提高水稻氮素利用效率的作用，为提高水稻高产高效提供理论依据和栽培措施，能够提高水稻的生长代谢能力，减弱环境压力，从而提高了水稻生长效率。
1.一种添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，所述水稻营养液包括0.1mm nh4+-n的第一irri水稻营养液和2mm nh4+-n的第二irri水稻营养液，制备ph为5.0-5.5。
3.根据权利要求2所述的添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，所述富氢水营养液为分别将所述第一irri水稻营养液和所述第二irri水稻营养液加入所述富氢水稀释得到的氢浓度分别为20％和40％浓度的h2营养液。
4.根据权利要求3所述的添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，20％和40％浓度的所述富氢水营养液之间的ph偏差小于0.5。
5.根据权利要求1所述的添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，所述利用氢气发生器制备富氢水的步骤，由电解水溶液制备氢气，随后在0.32mpa压强下通过气泡石通入水溶液中来制备所述富氢水，制备的所述富氢水中溶解氢浓度不小于1000ppb。
6.根据权利要求1所述的添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，所述富氢水中溶解氢存在的有效时间为12小时。
7.根据权利要求1所述的添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，将所述富氢水营养液施用于水稻的农业生产的方法包括：
8.根据权利要求7所述的添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，直接往水稻作物施加所述富氢水营养液的浇灌方法的开始时间为所述富氢水营养液培养2周后。
9.根据权利要求7所述的添加富氢水提高水稻质子泵活性和氮素利用的方法，其特征在于，直接往水稻作物施加所述富氢水营养液的浇灌方法每隔12小时更新氢气处理并且每隔4天更换营养液。
