CN103355348A - 一种植物抗寒保护剂 - Google Patents

Abstract

本发明一种植物抗寒保护剂主要成分为烯唑醇和硝普钠的混合物，烯唑醇和硝普钠的质量比例为300:1～3:1；烯唑醇和硝普钠盐二者在抗寒保护剂的总质量百分含量为10%～40%，烯唑醇和硝普钠混合物兑水的稀释比例为50～2000倍。本发明成本低廉、使用方便，具有广阔的应用前景。

Description

一种植物抗寒保护剂

技术领域

本发明属于作物栽培技术领域，具体涉及一种植物抗寒保护剂。

背景技术

低温是威胁我国农业生产的重要环境限制因子。我国幅员辽阔，气象条件复杂，加上山脉与河流区划所形成的微环境，使得我国的农业生产从南至北均受到低温的威胁。粗略估计，我国每年受到低温胁迫导致的损失高达数百亿元。

研究表明低温对植物的损伤主要体现在影响细胞器膜系统的破坏和蛋白质的稳定性，而低温诱导的膜系统破坏主要是由于寒冷引起的严重脱水。当环境温度达到0℃以下时，细胞间隙中的水分开始形成冰晶。细胞内却由于细胞溶质的存在，冰点较低而保持液体状态。冰的化学势比水要低，从而导致大量水分从细胞内流到细胞间隙，造成细胞内严重脱水，进而引起细胞膜系统的损伤。另外，冰晶的形成也会对细胞膜系统造成机械损伤。因此，可以通过防止胞间冰晶形成来降低低温对细胞损伤。实验表明，提高细胞内糖、脯氨酸含量，增强脱水蛋白的表达可以有效降低冰晶形成对细胞的损伤。在超低温保存过程中，这些方法被用来提高组织的抗冻性。此外，在降温过程中，让组织迅速度过冰晶形成期，达到玻璃化状态，也是有效抑制冰晶形成的重要手段，从而达到提高细胞存活率的效果。除脱水能引起细胞膜损伤外，低温还能诱导其他因素引起膜损伤。有证据表明，低温引起的活性氧自由基、胞间冰晶对细胞壁和细胞膜的附着以及低温下的蛋白变性都能够造成细胞膜的损伤。因此增强植物的抗氧化机制、提高非质体区域蔗糖含量能够起到稳定膜系统的作用，从而增强植物的抗冻性。

为了提高植物对于寒害的耐受能力，研究人员试图发明并使用植物抗寒保护剂，来预防和减轻植物在低温下的寒害。目前已有的抗寒保护剂主要是通过增加植物细胞内的渗透压和抗氧化能力，来减轻低温对于植物细胞的损伤。例如，通过施加一定浓度的聚乙二醇或乙二醇，来对植物进行渗透压胁迫，提高植物细胞内的渗透压，从而达到防止冰晶形成的目的。还可以施加二甲基亚砜和氯化钙等来提高细胞内糖分含量和过氧化物酶的活性，从而达到提高植物耐寒能力的效果。

除上述手段外，还可以外源施加植物激素来提高植物的低温耐受能力。例如，通过使用外源脱落酸（ABA）等植物激素，能显著提高植物耐受低温的能力。ABA是一种植物激素，也是一种信号分子。在低温刺激下，植物体内ABA含量迅速提高，从而激活抗寒相关基因的表达，提高植物的低温耐受能力。在植物内，至少存在着依赖ABA和不依赖ABA的低温信号响应通路。前者需要ABA的诱导激活，而后者不依赖ABA,但也可以被ABA所诱导激活。无论在低温驯化植物还是非低温驯化植物中，外源施加ABA都能极大程度地提高植物对低温的耐受能力。虽然ABA在提高植物抗寒能力方面具有突出的作用，但由于ABA价格昂贵，无法在农业生产中大规模推广使用。目前为止，人们还不得不通过其他手段来提高植物的抗寒能力。

植物内ABA水平受其合成和代谢两个反应速率的制约，从而达到一种相对平衡的稳态。ABA生物合成速率受其合成途径中玉米黄质环氧化酶（ZEP），9–顺式–环氧类胡萝卜素加双氧酶（NCED）,脱落醛氧化酶（AAO）和钼辅因子硫化酶（MCSU）等酶的调控，其中NCED是ABA合成途径的关键调控酶。ABA的生物降解是在P450羟化酶的作用下，对ABA的C-8′位置进行氧化，从而将其转变为非活性形式的8'-羟基-ABA，后者自发同分异构化为菜豆酸，从而进一步完成降解。P450羟化酶是降解途径的关键调控酶，其催化的反应速率决定了ABA的降解速度。近些年来，人们发现一种三唑类杀真菌剂烯唑醇，能够有效抑制ABA降解途径中的P4508′-羟基氧化酶，从而抑制ABA的降解途径（Kitahata,Bioorg Med Chem,2005,13(14):4491-8.）。因此，可以通过外源施加烯唑醇来降低植物内ABA的降解速度，达到提高内源ABA水平的目的。由于烯唑醇价格低廉，因而适合在农业生产上大规模使用。

除了ABA外，近年来还发现了其他信号分子，如一氧化氮（NO）也参与植物抗寒能力的调控。NO作为活性氮自由基分子，由于其分子量小、无电荷、能自由跨膜运输，在植物中扮演着重要作用，近些年来越来越受到人们的关注。在低温胁迫下，NO分子自身不仅可以作为抗氧化剂起到保护作用，同时还可以作为信号分子激活编码清除活性氧自由基相关酶基因的表达，从而显著减轻由于低温胁迫引起的活性氧自由基的伤害。研究人员发现，外源施加NO的供体物质——硝普钠，可以提高植物细胞内超氧化物歧化酶SOD,抗坏血酸过氧化物酶APX,抗氧化酶CAT,和过氧化物酶POD的活性，从而减轻非生物胁迫所诱导的生长抑制和细胞活力减低（李慧，外源NO供体SNP对小麦幼苗抗旱诱导及作用机理研究，2010）。鉴于此，外源施加硝普钠在减轻低温胁迫诱导的氧化胁迫方面会起到重要的保护作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高作物抗寒能力，成本低、效果好的抗寒保护剂。

为实现本发明的目的，本发明的一种植物抗寒保护剂主要成分为烯唑醇和硝普钠的混合物，烯唑醇和硝普钠的质量比例为300:1～3:1；烯唑醇和硝普钠二者在抗寒保护剂的总质量百分含量为10%～40%。

所述的烯唑醇和硝普钠混合物兑水的稀释比例为50～2000倍。对作物进行灌根或叶面喷施时，处理时间最好在寒流来袭前2天至7天，傍晚日落前进行。

所述的烯唑醇和硝普钠混合物可与已知的助剂配制成可湿性粉剂、悬乳剂或乳油。所述的已知助剂可以为分散剂、扩散剂、消泡剂、湿润剂、崩解剂等。

本发明通过外源施加调节物质，对作物体内的激素信号分子浓度进行调控，从而达到提高作物抗寒能力的目的。本发明所使用的烯唑醇，能有效抑制ABA降解的关键酶——P450 8'-羟基氧化酶，从而抑制作物细胞内ABA的降解，提高植物ABA的含量；所使用的硝普钠，是NO的外源供体，能够释放出NO分子，提高植物细胞的抗氧化能力。在ABA和NO信号分子的作用下，激活植物的抗寒机制，作物可明显提高抗寒性，提高作物的抗寒能力。本发明成本低廉、使用方便，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1：植物抗寒保护剂用于对拟南芥处理，经过低温冷冻后植物所受的寒害情况。

图中：

烯唑醇/硝普钠：为含有30%烯唑醇和硝普钠的抗寒保护剂乳油经过稀释1500倍后，对拟南芥进行处理，再经过-6℃低温胁迫、恢复生长的拟南芥植株。图中显示仅部分植株叶片受伤害死亡，相当多的植株叶片仍然为绿色（图中高亮部分），还能存活下来。

对照：仅仅喷施蒸馏水，经过-6℃低温胁迫，大部分植株已经死亡。

图2：植物抗寒保护剂用于对橡胶树进行叶面喷施和灌根处理，经过低温冷冻后植物叶片所受的寒害情况。

图中：

对照：未使用保护剂处理的橡胶树经过4℃低温处理7天后，叶片明显受到寒害而发生干枯卷曲。

喷施和灌根：为含有26%烯唑醇和硝普钠的抗寒保护剂可湿性粉剂经过1:150比例稀释后，对橡胶树叶面喷施或灌根处理。在4℃低温处理7天后橡胶树受害不明显，叶片呈现绿色、完整，未见有大面积干枯卷曲等受害表现。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

将烯唑醇29.5克、硝普钠0.5克、农乳500#4克、农乳600#3克、农乳700#3克、二甲苯加至100克，充分搅拌至均相透明液体，制得有效成分含量为30%的混合物乳油。

实施例2：

将烯唑醇25克，硝普钠1克，拉开粉3克，扩散剂亚甲基双萘磺酸钠2克，白炭黑5克，高岭土64克，混合物进行气流粉碎、分级筛选，制得有效成分含量为26%的可湿性粉剂。

应用例1：拟南芥叶面喷施：

拟南芥col-0野生型种子，经过表面消毒后播种于含有0.8%琼脂糖的1/2MS培养基平板上。4℃冰箱放置2天后，转移至光照培养箱进行培养。培养条件为：温度22℃，光周期16光照/8小时黑暗，光照强度3000-6000lux，湿度控制在80%左右。发芽5天后，将小苗转移至含有3份泥炭土和1份蛭石配比的培养基质上，每3天浇水一次。2周后，小苗长出6～8片真叶时，进行喷施处理。

将上述实施例1中制得的混合物乳油以体积比1:1500的比例与水充分混合混匀。混匀后有效浓度为：烯唑醇0.197克/升，硝普钠3.33毫克/升。使用混匀后的保护剂对拟南芥进行叶面喷施，至叶片开始滴水为止。

对照处理：用水对拟南芥进行叶面喷施。

每个处理设3次生物学重复。处理完后立即置于上述培养环境进行继续培养3天。拟南芥抗寒能力测试通过低温冷冻法进行。先将Conviron低温培养箱温度设置为-6℃，进行预冷，待培养箱温度降至设定温度后，将对照和经过处理的拟南芥移入低温培养箱，进行低温处理18小时。然后转移至正常培养，一周后统计拟南芥存活情况。存活率根据下面公式进行计算：

抗寒力测试结果

表1烯唑醇和硝普钠对拟南芥抗寒力测试结果

从表1可以看出，未经过上述抗寒组合物处理的对照存活率仅为6.5%，而使用含有烯唑醇、硝普钠的抗寒混合物对拟南芥叶片进行处理后，-6℃的寒害存活率能够达到48.3%，抗寒能力得到明显提高。如说明书附图中图1的经过寒害胁迫后经过烯唑醇/硝普钠处理和对照拟南芥的存活情况。

应用例2：橡胶树灌根和叶面喷施

巴西橡胶树是热带起源的高大乔木，对低温较为敏感。本实施例通过叶面喷施和灌根实验，对橡胶树进行抗寒保护处理。本实验使用热研7-33-97品种，但本发明并不局限于此。

橡胶树品种热研7-33-97盆栽苗，选取第二蓬叶稳定后的单株，置于荫棚中培养，隔天淋水，注意保持土壤湿度。

处理A：将实施例2中制得的可湿性粉剂以质量体积比1:300的比例与水充分混合混匀。混匀后有效浓度为：烯唑醇0.833克/升，硝普钠33.3毫克/升。

处理B：将实施例2中制得的可湿性粉剂以质量体积比1:150的比例与水充分混合混匀。混匀后有效浓度为：烯唑醇1.67克/升，硝普钠66.7毫克/升。

对照溶液：水。

叶面喷施处理：分别取上述组合物配比A、B溶液和对照溶液，均匀喷施于橡胶树叶片上，直至全部叶片开始滴水为止。每种溶液处理8棵植株。

灌根处理：分别取上述烯唑醇和硝普钠混合物配比A、B溶液和对照溶液，缓慢浇灌于盆栽橡胶树根部，每株500毫升。每种溶液处理8棵植株。

经过上述叶面喷施和灌根处理后，继续培养3天，将苗木转移至低温培养室中，进行抗寒力试验。培养室温度设为4℃，湿度为85%，光照强度为2000lux，光周期为12小时光照/12小时黑暗。处理时间为7天。低温处理完毕后，培养室温度升至22℃，继续培养1天后，将苗木全部转移至荫棚培养，3天后观察叶片受冻情况如图2。喷施和灌根处理后橡胶树苗寒害级别见表2：

表2橡胶树苗寒害级别情况

	处理方式	平均寒害级别1
			对照	喷施	3.33
	灌根	3.42
			配比A	喷施	1.31
	灌根	1.02
			配比B	喷施	0.55
	灌根	0.34

1：寒害级别标准参照《热带北缘橡胶树栽培》，何康、黄宗道主编，广东科技出版社，1987.

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种植物抗寒保护剂，其特征在于主要成分为烯唑醇和硝普钠的混合物，烯唑醇和硝普钠的质量比例为300:1～3:1；烯唑醇和硝普钠二者在抗寒保护剂的总质量百分含量为10%～40%。

2.根据权利要求1所述的一种植物抗寒保护剂，其特征在于烯唑醇和硝普钠混合物兑水的稀释比例为50～2000倍。

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