CN102578096A

CN102578096A - 壳聚糖在防治植物根肿病中的应用

Info

Publication number: CN102578096A
Application number: CN2012100207718A
Authority: CN
Inventors: 李斌; 周青; 单长林; 刘宝平; 刘贺; 谢关林
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: CN102578096B

Abstract

本发明公开了壳聚糖在防治植物根肿病中的应用，其中，所述壳聚糖的脱乙酰度在85％以上；所述的植物为十字花科植物。采用本发明含有0.2-0.8g/L浓度壳聚糖的药剂对植物进行生防处理，能有效防治植物根肿病，特别适用于十字花科植物根肿病的防治；采用含有0.1-0.4g/L浓度壳聚糖的药剂对油菜种子进行处理，能有效促进油菜种子的萌发；采用含有0.1-0.2g/L浓度壳聚糖的药剂对大白菜种苗进行处理，能有效促进大白菜种苗的生长。本发明原料易得，工艺简单，操作方便，低毒低害，对十字花科植物根肿病防治效果好，同时在一定程度上还能促进植物种子萌发或种苗生长，适用于实际生产，易于推广应用。

Description

壳聚糖在防治植物根肿病中的应用

技术领域

本发明涉及植物保护的生物防治技术领域，尤其涉及壳聚糖在防治植物根肿病中的应用。

背景技术

十字花科作物是我国最重要的油料和蔬菜作物，种植面积3.75亿亩，其中油菜面积1.02亿亩，十字花科蔬菜2.73亿亩。根肿病是十字花科作物上重要的土传病害，由专性寄生菌鞭毛菌亚门真菌芸苔根肿菌(Plasmodiophora brassicae)侵染所致，在主根和侧根上形成大小不同、形状不一的肿瘤。根部受害后可影响地上部分的生长，使叶色变淡，生长迟缓，矮化，发病严重时可造成植株成片萎蔫和死亡。该病原以休眠孢子在土壤中越冬，可存活10年以上，经土壤、水流、种子传播，以游动孢子侵入根毛。

近年来根肿病危害逐年加重，我国西南、华中、东北和华东各大种植区都出现过较大规模的流行。根肿病已成为十字花科作物主要病害，危害面积约6000万亩，平均产量损失达20％～30％，严重田块产量损失达60％以上，甚至绝收。每年导致油菜经济损失约10亿元、蔬菜经济损失约200亿，极大地制约了油料和蔬菜产业的持续稳定发展及农民增收。但对于根肿病的防治，尚缺乏高效、低毒、低残留、低成本的化学药剂；在农业防治方面，研究不够全面系统，存在不少弊端；有效控制根肿病的生防制剂数量很少，并受环境条件的影响(Wang et al.2011)。

壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰化处理后的产物，通常将脱乙酰度大于55％的甲壳素称作壳聚糖，其学名为聚氨基葡萄糖，化学名(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，广泛存在于虾、蟹等动物外壳和藻类、真菌的细胞壁中。

壳聚糖是一种抗菌谱较广的天然物质，对细菌、酵母菌和真菌等均有不同程度的抑制作用(Li et al.2008，2010a，b，2011a，b；Fang et al.2010；Lou et al.2011；Algam et al.2011)。壳聚糖具有良好的生物相溶性，可生物降解性以及无毒副作用，其分子内含有-OH和-NH₂-活性基团，易与多种有机物发生反应，目前广泛应用在工业、农业、医药、化工、环境保护和水处理等领域。

发明内容

本发明提供了壳聚糖在防治植物根肿病中的应用，工艺简单，防治效果好，解决了现有药剂种类少、防效差等问题。

壳聚糖在防治植物根肿病中的应用。

优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度在85％以上，易获得，成本较低。

优选地，所述的植物为十字花科植物；更优选地，所述的植物为大白菜、油菜、甘蓝或荠菜；最优选地，所述的植物为大白菜。

本发明提供了壳聚糖在抑制根肿菌休眠孢子萌发中的应用。试验证明，含有一定浓度壳聚糖的溶液能有效抑制根肿菌休眠孢子的萌发。

本发明提供了壳聚糖在制备防治植物根肿病的药剂中的应用。该药剂以壳聚糖为主要成份，添加常规的药用赋形剂，如水、乙酸等，可以制成水剂、粉剂等剂型。

优选地，所述药剂的溶剂为体积百分比浓度为0.04-0.16％的乙酸水溶液，所述的药剂中含有浓度为0.2-0.8g/L的壳聚糖；更优选地，所述的药剂中含有浓度为0.2-0.4g/L的壳聚糖。试验证明，以该药剂对植物进行土壤浇灌或种子处理，能有效降低根肿病的病情指数或根肿菌休眠孢子的萌发率；且在该范围内，壳聚糖浓度越大抑菌效果越好。

所述的药剂可以通过如下方法制备：将壳聚糖粉末溶于体积百分比浓度为1％的乙酸水溶液中，配制成壳聚糖浓度为5mg/ml的溶液，调节pH至5.5-6.5，混匀使壳聚糖溶解；加水稀释至所需浓度，制得所述的药剂。使用时，药剂的用量或壳聚糖的浓度可以根据需要进行调整。

本发明还提供了壳聚糖在促进植物种子萌发或种苗生长中的应用。

优选地，所述的植物为十字花科植物；更优选地，所述的植物为油菜或大白菜。

本发明还提供了壳聚糖在制备促进植物种子萌发的药剂中的应用，其中，所述的植物为油菜；所述药剂的溶剂为体积百分比浓度为0.02-0.08％的乙酸水溶液，所述的药剂中含有浓度为0.1-0.4g/L的壳聚糖。该药剂的制备方法可以参照上述防治植物根肿病药剂的制备。

本发明还提供了壳聚糖在制备促进植物种苗生长的药剂中的应用，其中，所述的植物为大白菜；所述药剂的溶剂为体积百分比浓度为0.02-0.04％的乙酸水溶液，所述的药剂中含有浓度为0.1-0.2g/L的壳聚糖。该药剂的制备方法可以参照上述防治植物根肿病药剂的制备。

本发明以脱乙酰度在85％以上的壳聚糖为主要原料，制备获得含一定浓度壳聚糖的药剂。采用含有0.2-0.8g/L浓度壳聚糖的药剂对植物进行生防处理，能有效防治植物根肿病，特别适用于十字花科植物根肿病的防治；采用含有0.1-0.4g/L浓度壳聚糖的药剂对油菜种子进行处理，能有效促进油菜种子的萌发；采用含有0.1-0.2g/L浓度壳聚糖的药剂对大白菜种苗进行处理，能有效促进大白菜种苗的生长。

本发明原料易得，工艺简单，操作方便，低毒低害，对十字花科植物根肿病防治效果好，同时在一定程度上还能促进植物种子萌发或种苗生长，适用于实际生产，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例5中壳聚糖溶液对根肿菌休眠孢子萌发的影响。

具体实施方式

实施例1 制备壳聚糖溶液

取脱乙酰度为85％的壳聚糖粉末溶解于体积百分比为1％的乙酸水溶液中，配制成壳聚糖浓度为5mg/ml的溶液；用NaOH调节pH至6.0，在室温下摇24h；用高压灭菌锅121℃灭菌20min，待用。

实施例2 壳聚糖溶液对大白菜种子和油菜种子发芽的影响

将实施例1的5mg/ml壳聚糖溶液稀释成浓度为0.02，0.05，0.10，0.20，0.40和0.80mg/ml的壳聚糖溶液；将大白菜种子和油菜种子分别在各处理中浸种2h后过夜风干；置于无菌水湿润的滤纸上，催芽72h。其中，每个处理设置4个重复，每个重复25棵种子。实验以pH为6.0的无菌去离子水作为壳聚糖处理的对照。

实验结果见表1，由结果可知，不同浓度的壳聚糖溶液对大白菜种子的发芽没有影响，各处理间没有显著性差异，这可能由于大白菜种子本身的发芽率就很高。

而对于油菜种子，与对照相比，0.02-0.05mg/ml的壳聚糖溶液对油菜种子的发芽没有影响，0.10-0.40mg/ml的壳聚糖溶液能促进油菜种子的发芽，而0.80mg/ml的壳聚糖溶液抑制油菜种子的发芽。这说明适中浓度的壳聚糖溶液效果好，能提高油菜种子的发芽率。

表1 壳聚糖溶液对大白菜和油菜种子发芽的影响

注：abc代表处理间的显著性差异(P＜0.05)。

实施例3 壳聚糖溶液对大白菜种苗生长的影响

将实施例1的5mg/ml壳聚糖溶液稀释成浓度为0.05，0.10，0.20，0.40，0.80和1.60mg/ml的壳聚糖溶液；分别吸取2ml到不同的培养皿中，放置用无菌去离子水催芽24h后的大白菜种子；48h后分别计数不正常种苗(畸形和叶片黄化等)和株高大于1cm的种苗数量。其中，每个处理设置4个重复，每个重复25棵种子。

实验结果见表2，由结果可知，0.10和0.20mg/ml的壳聚糖溶液处理已催芽的大白菜种子，株高大于1cm的种苗所占百分比与对照相比增加，且未发现不正常种苗，说明这两个浓度的壳聚糖溶液能促进大白菜种苗的生长。0.80和1.60mg/ml的壳聚糖溶液处理已催芽的大白菜种子，不仅株高大于1cm的种苗所占百分比与对照相比下降，而且不正常种苗比例分别为8％和18％，说明高浓度的壳聚糖溶液不利于大白菜种苗的生长。

表2 壳聚糖溶液对大白菜种苗生长的影响

注：abcd代表处理间的显著性差异(P＜0.05)。

实施例4 壳聚糖溶液对大白菜根肿病的影响

将实施例1的5mg/ml壳聚糖溶液稀释成浓度为0.20和0.40mg/ml的壳聚糖溶液，分别用土壤浇灌或种子处理方法(Algam et al.2010)评价壳聚糖对大白菜根肿病的影响。将风干的甘蓝根肿病病根磨碎，并与无菌营养土混合(病根∶营养土＝1∶20)，得到菌土混合物；在盆中以珍珠岩为基质，在珍珠岩中挖一个小穴，并在穴中放大约20g菌土；将已萌发的大白菜种子播种在菌土中，每个盆中播种4棵，每个处理4盆。土壤浇灌或种子处理后，随机放在12h光照12h黑暗、相对湿度70％-80％、28±2℃的温室中；60天以后根据Wang et al.(2011)的方法分别统计大白菜根肿病的病情指数和土壤中的休眠孢子数量。

由结果可知，没有接种根肿菌和壳聚糖的空白对照大白菜未见根肿病症状；只接种根肿菌的病原对照大白菜根肿病的病情指数为31.0％，土壤中根肿菌休眠孢子浓度为36.3个/克土。0.20mg/ml的壳聚糖溶液处理接种根肿菌的大白菜，种子处理法根肿病的病情抑制率达53.3％，休眠孢子抑制率达22.1％；土壤浇灌法根肿病的病情抑制率达46.7％，休眠孢子抑制率达31.1％。0.40mg/ml的壳聚糖溶液处理接种根肿菌的大白菜，种子处理和土壤灌溉法的病情抑制率都达53.3％，休眠孢子抑制率分别达26.5％和35.9％(表3)。这说明壳聚糖能显著减轻根肿病的危害，防治效果受接种方法和壳聚糖浓度影响不大；但在壳聚糖在0.40mg/ml浓度时，土壤灌溉在抑制土壤中休眠孢子数量上要优于种子处理；土壤灌溉处理时，0.40mg/ml浓度的壳聚糖溶液在抑制土壤中休眠孢子数量上要优于0.20mg/ml的壳聚糖溶液。

表3 壳聚糖溶液对大白菜根肿病的影响

注：abcd代表处理间的显著性差异(P＜0.05)。

实施例5 壳聚糖溶液对根肿菌休眠孢子萌发的影响

将实施例1的5mg/ml壳聚糖溶液稀释成浓度为0.20，0.40和0.80mg/ml的壳聚糖溶液，分别处理根肿菌的休眠孢子(Wang et al.2011)。5天以后分别统计休眠孢子的萌发率。其中，每个处理设3个重复，实验以pH为6.0的无菌去离子水作为壳聚糖处理的对照。

实验结果见图1，由图可知，不同浓度的壳聚糖都能显著抑制根肿病菌休眠孢子的萌发，一定范围内浓度越大抑制效果越好，这与Li et al.(2008，2010a，b，2011a，b)报道的壳聚糖抑菌活性与其浓度相关符合。

Claims

1.壳聚糖在防治植物根肿病中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的植物为十字花科植物。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述的植物为大白菜、油菜、甘蓝或荠菜。

4.壳聚糖在抑制根肿菌休眠孢子萌发中的应用。

5.壳聚糖在制备防治植物根肿病的药剂中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述药剂的溶剂为体积百分比浓度为0.04-0.16％的乙酸水溶液，所述的药剂中含有浓度为0.2-0.8g/L的壳聚糖。

7.壳聚糖在促进植物种子萌发或种苗生长中的应用。

8.壳聚糖在制备促进植物种子萌发的药剂中的应用，其特征在于：所述的植物为油菜；所述药剂的溶剂为体积百分比浓度为0.02-0.08％的乙酸水溶液，所述的药剂中含有浓度为0.1-0.4g/L的壳聚糖。

9.壳聚糖在制备促进植物种苗生长的药剂中的应用，其特征在于：所述的植物为大白菜；所述药剂的溶剂为体积百分比浓度为0.02-0.04％的乙酸水溶液，所述的药剂中含有浓度为0.1-0.2g/L的壳聚糖。

10.根据权利要求1-9任一所述的应用，其特征在于：所述壳聚糖的脱乙酰度在85％以上。