CN104649807A

CN104649807A - 一种壳寡糖复合物及其在缓解禾本科作物白化苗中的应用

Info

Publication number: CN104649807A
Application number: CN201310598070.7A
Authority: CN
Inventors: 尹恒; 张运红; 杜昱光; 赵小明; 王文霞
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-05-27

Abstract

本发明公开了一种用于缓解禾本科作物白化苗的壳寡糖复合物，该组合物含有壳寡糖、氨基酸和微量元素，其中壳寡糖含量占总量的1-3%。微量元素的含量为2-8%，至少包含硫、硼、铁、锰、铜、锌、钼中的两种。该组合物主要应用于禾本科作物，可缓解该类作物白化苗的发生。将具有能够提高植物抗逆性的壳寡糖引入氨基酸微量元素叶面肥中，不仅可以补充植物生长所需要的营养元素，促进叶绿素的合成，从而缓降白化苗的发生，同时也能显著促进植物的生长，增强植物抗逆性，最终达到增产的效果。此外，以氨基酸及寡糖为主要成分的缓解白化苗的药剂具有安全无毒、成本低廉、施用量小、环境友好、作用持久等优点。

Description

一种壳寡糖复合物及其在缓解禾本科作物白化苗中的应用

技术领域

本发明属于植物生理代谢领域，具体涉及到的是一种以壳寡糖、氨基酸和微量元素为主要活性物质在缓解禾本科作物白化苗发生中的应用。

背景技术

作物生长过程中，常会遭遇到与其生物学特性不相适应的逆境因子，如冻害、养分胁迫、干旱、盐害、冷害、高温、水涝等。这些逆境因子会引起植物体本身一系列生理生化水平和细胞分子水平上的变化，从而影响植物的生长乃至存活。白化苗是指叶片中不含有叶绿素的植物幼苗，其发生原因有三种，一种是生理性遗传性病害，第二种是因秧苗遭受逆境伤害，引起叶绿素分解所致，第三种是营养元素缺失引起。白化苗常因缺少叶绿素，无法进行光合作用，出现短期内就会死亡，导致作物减产。目前减缓白化苗的发生主要通过合理施肥，灌水护苗等措施。但是在未弄清楚白化苗形成的原因前，单纯的采取某一种措施并不能很好的解决作物白化苗这一问题。

壳寡糖，学名为β-1，4-寡聚-葡萄糖胺，指2-10个氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的寡聚糖，通常由甲壳素（虾、蟹壳等）脱乙酰化的产物壳聚糖经降解而获得，具有相对分子质量小、毒性低、水溶性好、吸收性强等优点，在植物上使用，可诱导植物抗性、促进植物生长，有利于缓解逆境条件对作物造成的伤害；同时本发明还复配有植物生长所需要的多种营养元素，期望通过其使用彻底解决作物白化苗的问题。目前，以壳寡糖为活性成份的用于缓解禾本科作物白化苗的复合物还未见文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于缓解禾本科作物白化苗的壳寡糖复合物。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种壳寡糖复合物，所述复合物的主要活性成份为壳寡糖、微量元素和氨基酸。它们之间的质量比例为5.0-5.9:4.0-4.9:20.0-20.9，它们于溶剂中的质量含量分别为5-100g/L、4-80g/L和20-400g/L。该复合物适用于禾本科作物，可提高叶绿素含量30%-600%，降低白化苗发病率10-80%，增加植株抗性相关的各种酶类和次生代谢物的合成70%-90%，增产3-20%。

所述的活性成份：所述氨基酸包含甘氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸等中的几种；所述微量元素肥料为能够提供植物微量元素的肥料，包括硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、磷酸锌、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、磷酸锰、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾、硫酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸亚铁、硝酸铁、氯化亚铁、氯化铁、磷酸亚铁和磷酸铁等；所述壳寡糖由甲壳素（虾、蟹壳等）脱乙酰化的产物壳聚糖经降解而获得，学名为β-1，4-寡聚-葡萄糖胺，是氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的寡聚糖，聚合度2-10，脱乙酰度>95%。所述壳寡糖复合物有浸种或喷施两种施用方法，其中喷施浓度为壳寡糖复合物质量的稀释10-2000倍液，于作物苗期叶面喷施至叶片完全打湿为止，间隔7-10天喷施1次，连续喷施3-4次。浸种浓度为壳寡糖复合物质量的稀释10-1500倍液，浸种时间为6-24小时。

所述活性组分加入溶剂和助剂配成水剂、乳油、可溶性液剂、水乳剂、微乳剂、悬浮剂。所述溶剂包括但不局限于：水、乙醇、脂类、二甲基亚砜、月桂醇等；所述助剂包括但不局限于：盐酸、硫酸、冰醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、山梨酸、二亚乙基三胺五乙酸（DTPA）、柠檬酸、乙二胺四乙酸（EGTA）、氨基三乙酸（NTA）、酒石酸（TA）、葡萄糖酸（GA）、羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）、二羟乙基甘氨酸（DEG）、2-氧乙酸丙二酸、2-氧乙酸基丁导酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐、富马酸-丙烯磺酸共聚体等。助剂于溶剂中的质量含量为0.1-2%。

所述禾本科作物包括小麦、水稻、荞麦、大麦、玉米、谷子、黑麦、高粱、黍、稗、甘蔗、柠檬香茅等。

本发明具有如下优点：

1.本发明中的壳寡糖复合物具有增强植物抗逆性和提供植物营养的双重功效，可在白化苗发生原因不清楚的情况下，明显缓解白化苗的发生。

2.本发明中的壳寡糖复合物价格低廉、使用方便，便于大规模推广应用。

3.本发明将生物来源的壳寡糖用于缓解禾本科作物白化苗，绿色、环保、无公害、无污染。

附图说明

图1.壳寡糖的色谱图。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明做进一步说明。

实施例1常用的本复合物的配制

本复合物的活性成分为壳寡糖、氨基酸和微量元素，其中氨基酸包括但不局限于甘氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸等；所述微量元素肥料为能够提供植物微量元素的肥料，如硼肥、钼肥、锰肥、铜肥、铁肥、锌肥等。本复合物加入溶剂、助剂配成水剂、乳油、可溶性液剂、水乳剂、微乳剂、悬浮剂。本实施例介绍了一种常用的水剂配比，但本发明的内容并不局限于此：

将15g硼砂溶于1L的热水中，然后同时加入45g氯化锌和100g农用复合氨基酸（含量>99%），最后加入12.5g壳寡糖，用冰醋酸调节pH4.5，使其完全溶解，从而制备出本壳寡糖的复合物。

其中氨基酸含量用氨基酸自动分析仪检测；微量元素肥料按NY1428附件中的方法测定。用高效液相色谱、蒸发光散射检测器及Shodex NH2p-504E（4.6×250mm）氨基柱（Asahipak），线形梯度洗脱方式检测壳寡糖聚合度。色谱条件如下：标准品溶液和样品的进样量分别为50μl和20μl；流动相为乙腈（A）和3‰氨水的水溶液（pH10，B）；柱温30℃；检测器蒸发室温度90℃；流速1.0ml/min；洗脱程序为：25%B（0-5min）—25%-50%B（5-40min）—100%B（40-50min，清洗色谱柱）—25%B（50-60min，平衡色谱柱）。本实施例中所用壳寡糖（上）与1-6壳寡糖标准品（下）色谱图见图1。

实施例2施用本复合物可降低春小麦白化苗的发病率和提高其产量

试验以永良4号为供试材料，田间试验于2012在河套平原的查干乡进行。供试土壤微为灌淤土，肥力中等，0-20cm土层有机质含量2.38%，全氮量0.131%，碱解氮105.00mg/kg，有效磷64.45mg/kg，速效钾114.08mg/kg，土壤速效锌含量为0.4487mg/kg，pH7.8，灌溉条件良好。试验共设计3个处理：处理1，为对照组，用适量蒸馏水浸种24h；处理2，将实施例1壳寡糖复合物稀释500倍浸种24h；处理3，苗期喷施本复合物稀释500倍液3次，每七天喷施一次，每个处理200粒种子。待到3月下旬天气暖和时播种，行长1m，行距0.2m，每行点播50粒种子，出苗后统计出苗率，并观察白花苗现象和开花、结实的情况。结果显示，使用该复合物可明显减少春小麦白化苗的发病情况，提高其产量，具体结果见表1和表2。

表1.施用本复合物对春小麦出苗率和白化苗率的影响（%）

处理	播种量	出苗数	出苗率	白化苗数	白化苗率	死亡数
							对照	200	174	87	12	6	4
浸种	200	182	91	4	2	0
							喷施	200	175	87.5	3	1.5	1

表2.施用本复合物对春小麦籽粒千粒重、容重和产量的影响

处理	千粒重(g)	容重(g/L)	产量（kg/hm²）
				对照	41.2	817.5	4289
浸种	41.8	818.8	5089
				喷施	45.6	814.2	4978

实施例3施用本复合物可减少水稻白化苗的发生

试验于2012年进行，以水稻品种“吉89-45”为材料，试验土壤为吉林省大安市中度盐碱土，有机质含量2.18%，全盐含量0.138%。试验共设计2个处理：处理1，为对照组，未经壳寡糖复合物处理。处理2，将实施例1壳寡糖复合物稀释500倍浸种24h后播种，统计白化苗发生率，并测定苗期农艺指标，具体结果见下表。

表3.本复合物浸种对水稻白化苗的发生及幼苗生长的影响

处理	白化苗发生率（%）	地上部干重(g)	根干重(g)	分蘖数	株高(cm)
						对照	15	16.2	4.7	36.2	58.2
壳寡糖复合物	3	17.5	5.1	38.1	60.3

实施例4喷施本复合物提高水稻叶绿素含量和产量

试验于2012年在上海市海丰农场进行，土壤质地为壤土，肥沃，通透性好，易耕性强。土壤锌含量0.85mg/kg。试验设计两个处理：处理1，为对照组,未经壳寡糖复合物处理；处理2，苗期喷施实施例1壳寡糖复合物稀释500倍液3次，每周喷施1次。结果显示，喷施该复合物可显著提高水稻叶绿素含量及其产量构成，具体结果见表4和表5。

表4.喷施本复合物对水稻叶绿素含量的影响

含量（μg/g）	叶绿素a	叶绿素b	叶绿素a/叶绿素b	总叶绿素
					对照	141	33	4.27	174
壳寡糖复合物	740	215	3.44	955

表5.喷施本复合物对水稻产量构成的影响

处理	每穗实粒数	千粒重(g)	产量(t/hm²)	产量增量(%)	成熟天数(d)
						对照	80.2	20.1	6.40	-	130.6
壳寡糖复合物	96.4	24.7	7.89	23.3%	127.3

实施例5喷施本复合物可促进玉米生长提高锌含量

试验于2012年进行，采用盆栽试验，供试土壤为粉粘壤，NH⁴⁺-N：15.5mg/kg，P：8.2mg/kg，K:71.5mg/kg，Zn:1.3mg/kg。试验设计两个处理：处理1，为对照组,未经壳寡糖复合物处理；处理2，苗期喷施实施例1壳寡糖复合物稀释500倍液3次，每十天喷施1次，结果显示，使用该复合物可显著促进玉米生长，并提高锌含量，具体结果如下表6和表7所示。

表6.喷施本复合物对玉米植株干物重的影响

处理	地上部(g/盆)	根重(g/盆)	整株重(g/盆)	根冠比
					对照	3.467	2.166	5.633	0.46
壳寡糖复合物	4.596	1.902	6.498	0.41

表7.喷施本复合物对玉米锌浓度和吸收量的影响

实施例6施用本复合物提高甜高粱叶中叶绿素含量

2012年用实施例1壳寡糖复合物稀释500倍液，浸种高粱种子24h，然后播种，于苗期测定叶绿素含量。供试土壤类型为粘性黄壤，微酸性，土壤肥力中等。具体结果见表8所示。

表8.本复合物浸种对高粱叶中叶绿素含量的影响

含量（μg/g）	叶绿素a	叶绿素b	叶绿素a/叶绿素b	总叶绿素
					对照	234	50	4.68	284
壳寡糖复合物	863	278	3.10	1141

实施例7施用本复合物提高谷子叶中叶绿素含量

试验于2012年进行，供试土壤质地为壤土，肥沃，通透性好，易耕性强。土壤锌含量0.75mg/kg。试验设计两个处理：处理1，为对照组，未经壳寡糖复合物处理；处理2，苗期喷施实施例1壳寡糖复合物稀释500倍液3次，每周喷施1次。结果显示，使用该复合物可显著提高谷子叶中叶绿素含量。

表9.喷施本复合物对谷子叶中叶绿素含量的影响

含量（μg/g）	叶绿素a	叶绿素b	叶绿素a/叶绿素b	总叶绿素
					对照	334	67	4.98	401
壳寡糖复合物	867	268	3.24	1135

实施例8施用本复合物能促进小麦发根和提高成活率

利用实施例1壳寡糖复合物对小麦秧苗进行抗寒性实验，小麦秧苗生长为两叶一心时处理，置于4℃下冻害，各组处理数量均为100株；本复合物稀释500倍液使用，每周喷施1次，一共三次。以喷施清水为对照，结果显示：本复合物处理的小麦秧苗较未处理组成活率和发根数显著提高。具体如下表10所示。

表10.喷施本复合物对小麦秧苗成活率和发根数的影响

处理	成活数	成活率（%）	发根数
				壳寡糖复合物组	77	77	23
冻害处理组	49	49	15
				空白对照组	98	98	24

实施例9喷施本复合物提高小麦的抗寒性

利用实施例1壳寡糖复合物对小麦秧苗进行抗寒性实验，小麦秧苗生长为两叶一心时处理，置于4℃下冻害，各组处理数量均为100株；本复合物稀释500倍液使用，每周喷施1次，一共三次，以喷施清水为对照。最后一次喷施七天后取样利用分光光度法检测各抗寒标。具体结果如下表11所示：

表11.冻害条件下喷施本壳寡糖组合物对小麦抗寒指标的影响

处理	喷施处理	空白对照
			POD(mmol min^-1mg^-1pro)	1.149	1.016
CAT(mmol min^-1mg^-1pro)	0.152	0.138
			丙二醛(μmol/(g FW))	0.365	0.499
脯氨酸(μg/(g FW))	0.156	0.138
			可溶性糖(μmol/L)	0.133	0.115

实施例10喷施本复合物提高玉米抗冷性

2012年用实施例1壳寡糖复合物对玉米进行了抗冷性实验。浸种起第14天将幼苗分别放入4℃的恒温光照培养箱培养3d，叶面喷施该复合物稀释500倍液，每周喷施1次，一共3次。具体结果如下表12所示：

表12.喷施本复合物对玉米抗冷性的影响

本发明公开了一种用于缓解禾本科作物白化苗的壳寡糖复合物，该组合物含有壳寡糖、氨基酸和微量元素，其中壳寡糖，学名为β-1，4-寡聚-葡萄糖胺，是指氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的寡聚糖，聚合度2-10，脱乙酰度>95%，通常由甲壳素（虾、蟹壳等）脱乙酰化的产物壳聚糖经降解而获得，水溶性好，是天然糖中唯一大量存在的碱性氨基寡糖，其含量占总量的1-3%。微量元素的含量为2-8%，至少包含硫、硼、铁、锰、铜、锌、钼中的两种。该组合物主要应用于禾本科作物，可缓解该类作物白化苗的发生。将具有能够提高植物抗逆性的壳寡糖引入氨基酸微量元素叶面肥中，不仅可以补充植物生长所需要的营养元素，促进叶绿素的合成，从而缓降白化苗的发生，同时也能显著促进植物的生长，增强植物抗逆性，最终达到增产的效果。此外，以氨基酸及寡糖为主要成分的缓解白化苗的药剂具有安全无毒、成本低廉、施用量小、环境友好、作用持久等优点。

Claims

1.一种壳寡糖复合物，其特征在于：所述复合物的主要活性成份为壳寡糖、微量元素和氨基酸，其余成分为溶剂和助剂；

所述主要活性成份壳寡糖、微量元素和氨基酸，它们之间的质量比例为5.0-5.9:4.0-4.9:20.0-20.9；它们于溶剂中的质量含量分别为5-100g/L、4-80g/L和20-400g/L；

助剂于溶剂中的质量含量为0.1-2%。

2.根据权利要求1所述的壳寡糖复合物，其特征在于：所述氨基酸包含甘氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸中的一种或二种以上；

所述微量元素肥料为能够提供植物微量元素的肥料，包括硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、磷酸锌、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、磷酸铜、硝酸锰、硫酸锰、氯化锰、磷酸锰、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾、硫酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸亚铁、硝酸铁、氯化亚铁、氯化铁、磷酸亚铁和磷酸铁中的一种或者二种以上；

所述壳寡糖，学名为β-1，4-寡聚-葡萄糖胺，是指氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的寡聚糖，聚合度2-10，脱乙酰度>95%，通常由甲壳素（虾、蟹壳等）脱乙酰化的产物壳聚糖经降解而获得，水溶性好、生物活性高，是天然糖中唯一大量存在的碱性氨基寡糖。

3.根据权利要求1所述的壳寡糖复合物，其特征在于：

所述溶剂包括但不局限于：水、乙醇、脂类、二甲基亚砜、月桂醇的一种或二种以上的混合物；

所述助剂包括但不局限于：盐酸、硫酸、冰醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、山梨酸、二亚乙基三胺五乙酸（DTPA）、柠檬酸、乙二胺四乙酸（EGTA）、氨基三乙酸（NTA）、酒石酸（TA）、葡萄糖酸（GA）、羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）、二羟乙基甘氨酸（DEG）、2-氧乙酸丙二酸、2-氧乙酸基丁导酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐、富马酸-丙烯磺酸共聚体的一种或二种以上。

4.一种权利要求1-3任一所述壳寡糖复合物在缓解禾本科作物白化苗中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：

该复合物用在禾本科作物，可提高叶绿素含量30%-600%，降低白化苗发病率10-80%，增加植株抗性相关的各种酶类和次生代谢物的合成70%-90%，增产3-20%。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：

所述禾本科作物包括小麦、水稻、荞麦、大麦、玉米、谷子、黑麦、高粱、黍、稗、甘蔗或柠檬香茅。

7.根据权利要求4或6所述的应用，其特征在于：

所述壳寡糖复合物有浸种或喷施两种施用方法，其中喷施浓度为壳寡糖复合物质量的稀释10-2000倍液，于作物苗期叶面喷施至叶片完全打湿为止，间隔7-10天喷施1次，连续喷施3-4次；

浸种浓度为壳寡糖复合物质量的稀释10-1500倍液，浸种时间为6-24小时。