CN104738094A - 一种植物免疫诱抗蛋白组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种植物免疫诱抗蛋白组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种植物免疫诱抗蛋白组合物及其制备方法和应用,具体涉及一种真菌来源的植物免疫诱抗蛋白组合物及其在促进植物生长和诱导植物产生免疫方面的用途和组合物的制备方法。本发明是从灰葡萄孢菌中分离提取的蛋白制品,包含了分子量分别为14kDa、36kDa、80kDa的三种活性蛋白中至少两种活性蛋白的混合物。经大量试验表明,本发明促进各种作物的生长,增产达20%以上;诱导植物产生免疫作用,增强植物对多种病原菌的广谱抗性,防治效果达40-82%。本发明解决了化学农药和肥料带来的环境污染和农药残留问题,对提高农作物产量和保障国家粮食安全具有重要意义。本发明用量少、使用方便,并且持效期长。

Description

一种植物免疫诱抗蛋白组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种植物免疫诱抗蛋白组合物,具体涉及自于灰葡萄孢菌(Botrytiscinerea)能促进植物生长和诱导植物产生免疫作用的蛋白组合物及其制备方法和应用,属于生物技术领域。
背景技术
提高农作物产量和保障国家粮食安全是我国社会稳定、经济发展的基础,也是首要任务。长期以来由病原微生物引起的植物病害是威胁我国农业生产的重要因素之一。化学防治对农业生产的发展起到了巨大的推动作用,但也严重污染了环境、破坏了生物多样性、增强了病原菌的抗药性。我国现已成为世界第一农药生产和使用大国,单位面积平均化学农药的用量比世界平均用量高2.5-5.0倍。每年遭受残留农药污染的作物面积达12亿亩,其中污染严重的比率达40%,特别是蔬菜、水稻、果树和茶叶等作物。每年仅因蔬菜农药残留导致的中毒事故就达约10万人次,每年因农药残留造成的外贸损失高达约70亿美元。生物农药和生物肥料因其具有生产原料和有效成分天然,对人畜安全无毒,不污染环境,无残留等特点成为国内外关注的热点。
植物在与病原菌长期的协同进化中,逐步形成了多种抵抗病原菌入侵的机制。植物抵抗病原菌的侵染可通过组成性防卫机制与诱导性防卫机制来实现。植物组成性防卫机制包括细胞壁的角质、蜡质、木质素等。诱导性防卫机制是植物的基础防卫反应,它可分为局部性的防卫反应与系统性的防卫反应。植物细胞在受到病原菌侵染以后,几个到十几个小时内在侵染位点引起过敏反应,导致植物细胞死亡,从而抑制病原菌在植物体内繁殖与扩散。同时病原菌激活了植物的系统抗性,在几天到几周的时间内,可以使植物对同一种病原菌,或其它病原菌侵染获得很强的抗性。系统抗性不同于其它抗病性反应的特征在于系统抗性对于病原菌的侵染具有广谱抗性,并伴随有一系列的抗性基因发生变化,这种抗性较为持久。利用植物的诱导抗性防治病害和开发绿色食品,是当前生态农业研究中一个新的紧迫课题。而建立在该理论基础上的植物免疫诱抗剂被认为是植物保护的新技术和新途径,符合我国农业可持续发展和环境保护的重大需求。
不仅病原微生物能诱导植物的获得抗性,还有一类特殊化合物也能激活植物产生防卫反应,统称之为蛋白质(elicitor)。蛋白质既能显著提高植物对多种病原物的广谱抗性,又不会使病原物产生抗药性,对环境和农产品无污染。以此为依据,国内外科学家研制出了多种蛋白质类植物免疫诱抗剂。目前国际上推出的诱抗剂产品主要有Messenger、Oxycom、KeyPlex、Actigard、NCI、Chitosan等。
1992年美国的Wei从梨火疫病菌(Erwinia amylovora)中分离到harpinEa蛋白,该蛋白质能够促进植物生长,诱导植物产生抗病性。2001年,美国康奈尔大学和EDEN生物科技公司将harpinEa在大肠杆菌中表达,开发了新型绿色生物农药Messenger,登记剂型为3%微颗粒剂。在多种大田作物、经济作物上应用,效果均十分明显。这种农药对黄瓜病毒病、番茄青枯病的控制效果达70%以上,防治烟蚜的效果达70%以上,作物增产效果达10%~20%,是一种较为理想的环境友好型生物农药。
我国已经获得正式登记的植物免疫诱抗剂主要有康壮素、壳寡糖和脱落酸等21个品种,这些免疫诱抗剂已经在我国农作物生产中起到了越来越重要的作用,也受到了生产者特别是出口和有机食品种植者的广泛欢迎。
2004年,康壮素(英文名Messenger)经我国农业部农药检定所审定通过取得了农药临时登记证,首批推荐在番茄、辣椒、烟草和油菜上使用。经过多年试验,抗病增产效果显著。来源于细菌的harpinEa蛋白被开发成绿色农药Messenger,用于病害防治取得了良好的效果,为蛋白类蛋白质在农业生产中的应用提供了成功的范例。
目前国内外已从灰葡萄孢菌中分离出许多能够引起植物产生抗病反应的蛋白质。但是将灰葡萄孢菌蛋白蛋白质作为植物免疫诱抗剂应用于农业生产的实例,还未见报道。
如2001年V.Repka,等从灰葡萄孢菌中分离了一种蛋白质,该蛋白质主要成分是蛋白质和糖,它可以引起植物的氧化爆发和病程相关蛋白的积累,提高苯丙烷途径相关酶的活性(V.Repka.等,Vitis,2001,40(4):205-212);2011年MohamedEl Oirdi等从灰葡萄孢菌中分离了一种胞外多糖,通过SA信号转导途径可以有效地诱导番茄对灰霉病的抗性(Mohamed El Oirdi.等,The Plant Cell,2011,23:2405-2421)。
申请人也从灰葡萄孢菌中先后分离了三种蛋白类蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1,它们的分子量分别为36kDa、14kDa和80kDa。其中PebC1、PebC2来源于灰葡萄孢菌的菌丝体,二者的共同特征是能促进小麦幼苗生长、增加小麦抗旱性、诱导番茄对灰霉病的系统抗性,显著提高番茄体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性。但是这两种蛋白质不能引起烟草的过敏反应,不能提高烟草对烟草花叶病毒病的抗性;BcGS1是来源于灰葡萄孢菌胞外的一种分泌蛋白,它既可以促进小麦幼苗生长、增加小麦抗旱性、诱导番茄对灰霉病的系统抗性,也可以引起烟草的过敏反应,显著提高烟草抗花叶病毒病的能力。PebC1、PebC2和BcGS1三种蛋白质的共同特征是均具有耐热性,在沸水浴中加热30分钟仍可以保持生物活性。
利用灰葡萄孢菌来源的三种蛋白质的生物功能及其理化性质,开发研制灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白植物保护产品,既可以充分利用每种蛋白质的生物功能,全面提高植物对多种病虫草害的防治效果,又可以在生产工艺中减少纯化步骤,节约生产成本。
发明内容
本发明旨在从灰葡萄孢菌中分离提取能够诱导植物产生抗性作用的免疫蛋白,促进植物的生长发育,抵抗病虫草害对作物造成的危害,提高作物产量及品质,延长蔬菜水果的保鲜期等。
本发明的技术方案如下:
一种植物免疫诱抗蛋白组合物,其中,有效成分包括分子量分别为36kDa、14kDa和80kDa的三种活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1中至少两种蛋白质的混合物。
优选的,所述的活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1在组合物中所占的质量百分数均为大于零小于百分之百;更优选的,所述的活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1的质量比为0-100∶0-100∶0-100;更优选的,所述的活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1的质量比为1-100∶1-100∶1-100。
PebC1、PebC2和BcGS1为从灰葡萄孢菌中提取分离的可以诱导植物产生免疫作用的活性蛋白质。
发明人经试验证明,上述植物免疫诱抗蛋白组合物具有以下功能:
1、具有促进植物生长、诱导植物产生免疫抗性的功能;
2、具有诱导植物产生抗逆性的功能,其中,所述抗逆功能为抗旱性、耐盐碱性和/或耐寒性;
3、可用于植物的病虫草害的防治;所述病虫草害的防治为植物的真菌、细菌、病毒病害的防治,对植物害虫的趋避作用,对植物杂草具有竞争力生长优势;
4、可用于蔬菜水果的保鲜;尤其对番茄、黄瓜、草莓、葡萄、苹果保鲜效果更佳;
5、在制备加工生物农药、生物肥料、保鲜剂方面的用途;
6、可加工成种衣剂、可湿性粉剂、水分散粒剂、水剂、水乳剂、微乳剂、悬浮剂、粉剂、微粒剂、生物液态肥、生物固态肥、生物凝胶肥。
制备上述植物免疫诱抗蛋白组合物中活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1的方法,包括以下步骤:
首先将灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)接种于PDA固体平板上,25℃培养1周,挑取菌落边缘处接种于200mL盛有察式液体培养基的500mL三角瓶中,25℃、180r/min培养4-5天,得到灰葡萄孢菌的发酵液,发酵液抽滤得到灰葡萄孢菌菌丝体和滤液两个组分,将菌丝体置于研钵中加液氮研磨成粉末,迅速加入pH为7.0、浓度为20mmol/L的HEPES缓冲液,混合均匀后,沸水浴20min,在高速冷冻离心机上12000r/min离心15min,收集上清即为菌体蛋白液;菌体蛋白液使用1mL的离子柱HiTrapTM DEAE FF进行阴离子交换层析,用质量分数为8%、13%、26%、100%的NaCl进行梯度洗脱,质量分数为26%的NaCl梯度洗脱下来的蛋白继续用离子柱RESOURCETMQ进行离子交换层析,经线性洗脱得到两种蛋白质PebC1和PebC2,分子量分别为36kDa、14kDa;滤液中的粗蛋白,即滤液蛋白,经冷冻干燥后,溶于pH为7.0、浓度为20mM的HEPES缓冲液,样品通过HiTrapTM DEAEFF阴离子交换柱,用质量分数为5%,20%,30%,50%,100%的NaCl进行梯度洗脱,在穿透峰中获得蛋白质BcGS1,表观分子量为80kDa。
植物免疫诱抗蛋白组合物中有效成分为由上述制备方法制备的菌体蛋白液和滤液蛋白的组合物也在本发明的保护范围之内。
PebC1、PebC2和BcGS1三种蛋白质虽然具有以上多种生物功能,但是纯化步骤多,分离过程中三种蛋白质浪费较多。将纯化的三种蛋白质进行组合后应用于农业生产受到多种因素限制,存在纯化步骤复杂,成本高,有效蛋白得率低等问题。为了解决以上问题,根据三种蛋白质的性质,研发了一种以三种蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1为主要成分的灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白的制备方法,既有效保证了以上三种蛋白质的生物活性,又简化了制备流程,降低了生产成本。使灰葡萄孢菌来源的植物免疫诱抗蛋白应用于农业生产成为可能。
植物免疫诱抗蛋白通过与植物表面的受体结合,激发植物的早期信号反应,启动植物的生长系统和防御系统,引起抗性相关基因的表达,从而减轻或防止植物病虫害的发生,促进植物生长,提高作物产量。本发明的植物免疫诱抗蛋白可以制成液体和粉剂等多种剂型;施用方法可以采用浸种、种子包衣、灌根和叶面喷施等方法;使用浓度为灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释10倍-1000倍。经多种植物的室内盆栽和田间试验,结果表明,植物免疫诱抗蛋白不仅能防治多种植物真菌、细菌、病毒病害和虫害(表1-5),而且能显著促进作物生长(表6-7),增加植物的抗逆性(表8-9),延长蔬菜水果的保鲜期(表10)。据不完全统计,植物免疫诱抗蛋白对病虫害的防治效果达40-82%,作物增产达20%以上。本发明生产工艺简单,成本低,作用谱广,可广泛用于作物的高效、优质农产品的生产和蔬菜水果的保鲜。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明,本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
首先用20mM的HEPES缓冲液对纯化的蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1进行充分透析,将每种蛋白质的蛋白含量均调节到10ug/mL,进行不同的组合;再将灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白(总蛋白含量约为30mg/ml)分别稀释10倍、100倍、1000倍后,进行以下实验。
实例1 灰葡萄孢菌免疫诱抗蛋白及几种蛋白质组合物对番茄灰霉病的比较研究
每个处理取20粒番茄种子,分别用上述溶液浸泡24h,各处理均重复3次。以20mM的HEPES缓冲液作为对照。待种子萌发后,将种子播入营养钵中,置于适宜条件的培养箱中,当番茄生长到4-5叶期时,喷雾接种灰葡萄孢菌孢子悬液(105个/mL),保湿48h,第14d进行病级调查,计算诱抗效果。
诱导效果(%)=(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数×100
表1:灰葡萄孢菌免疫诱抗蛋白及三种蛋白质处理对番茄抗灰霉病的影响
处理 病情指数 诱导效果(%)
对照 47.81±0.37A
PebC1 20.05±0.42BC 58.06
PebC2 22.44±1.01B 53.06
BcGS1 19.22±0.88CD 59.80
PebC1+PebC2 19.31±0.91CD 59.61
PebC1+BcGS1 16.36±0.69DE 65.78
PebC2+BcGS1 16.56±0.83DE 65.36
PebC1+PebC2+BcGS1 9.17±0.84F 80.81
蛋白稀释10倍 16.43±0.72DE 65.63
蛋白稀释100倍 9.29±0.58F 80.57
蛋白稀释1000倍 14.52±0.68E 69.63
表1中不同字母表示在ρ<0.01水平时的差异显著性(下同)。
从表1可以看出,灰葡萄孢菌免疫诱抗蛋白、三种蛋白质PebC1、PebC2、BcGS1及其不同组合物均能有效诱导番茄对灰霉病的抗性。灰葡萄孢菌免疫诱抗蛋白稀释10倍、100倍、1000倍处理及几种蛋白质组合处理对番茄抗灰霉病的诱导效果均显著高于各蛋白质单独处理的效果,说明蛋白质组合在一起对诱导番茄抗灰霉病具有增效作用。其中灰葡萄孢菌免疫诱抗蛋白稀释100倍与三种蛋白质组合在一起的处理效果最为明显,这两个处理对番茄抗灰霉病的诱导效果与其它处理相比均达到了极显著差异,对灰霉病的诱导效果分别是80.57%和80.81%。
实例2 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白诱导辣椒对疫病的抗性
每个处理取20株5-6叶期的辣椒,分别用上述溶液喷雾处理,以20mM的HEPES缓冲液作为对照,各处理均重复3次。诱导4天后接种辣椒疫霉菌孢子悬液(106个/mL),28℃条件下保湿培养48h。3天后进行病级调查,计算诱抗效果(方法同上)。
表2:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对辣椒抗疫病的影响
处理 病情指数 诱导效果(%)
对照 65.99±0.36A
PebC1 12.56±1.19D 80.97
PebC2 37.33±3.85B 43.43
BcGS1 25.57±1.37C 61.25
PebC1+PebC2 12.91±0.58D 80.43
PebC1+BcGS1 11.84±0.52D 82.06
PebC2+BcGS1 24.00±0.28C 63.63
PebC1+PebC2+BcGS1 11.66±0.33D 82.33
稀释10倍 37.49±0.37B 43.62
稀释100倍 11.99±0.72D 81.78
稀释1000倍 18.96±0.77CD 71.21
灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白及三种蛋白质组合物处理均可以诱导辣椒对疫病的抗性。其中以蛋白质PebC1、PebC1+PebC2、PebC1+BcGS1、PebC1+PebC2+BcGS1及灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释100倍处理效果最好,对疫病的诱导效果均达到80%以上。
实例3 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白诱导烟草对花叶病毒的抗性
将各蛋白质及其组合物、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白分别稀释10倍、100倍、1000倍喷雾处理4-5叶期的烟草叶片,诱导3天后接种TMV。TMV的接种方法为:取新鲜TMV病叶加0.01mol/LHEPES缓冲液(pH=7.4)研磨成匀浆,病汁液浓度为每克病叶加15mLHEPES缓冲液。每株烟草取上面3片叶摩擦接种TMV。以20mM的HEPES缓冲液作为对照,每处理10株,重复3次。于接种后3天,调查枯斑数量,计算枯斑抑制率。
抑制率(%)=[(对照组坏死斑个数/直径-处理组坏死斑个数/直径)/对照组坏死斑个数/直径]×100
表3:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对烟草抗TMV的影响
处理 枯斑数(个) 枯斑抑制率(%)
对照 93.80±1.38A
PebC1 54.14±1.56C 42.28
PebC2 70.48±2.12B 24.86
BcGS1 21.95±0.92D 76.60
PebC1+PebC2 48.88±0.81C 47.89
PebC1+BcGS1 22.43±1.99D 76.09
PebC2+BcGS1 22.12±1.13D 76.42
PebC1+PebC2+BcGS1 22.20±0.99D 76.33
稀释10倍 52.12±3.02C 44.43
稀释100倍 20.31±0.76D 78.34
稀释1000倍 54.51±2.54C 41.89
上述结果表明,各处理均可以明显减少TMV对烟草的危害。其中蛋白质BcGS1、PebC1+BcGS1、PebC2+BcGS1、PebC1+PebC2+BcGS1和灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释100倍效果最好,诱导烟草3天后,对TMV的抑制率可以达到75%以上。
实例4 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白诱导番茄对黄化曲叶病毒的抗性
将各蛋白质及其组合物、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白分别稀释10倍、100倍、1000倍浸种处理番茄种子24h,以20mM的HEPES缓冲液作为对照,每个处理取20粒种子,各处理均重复3次。待种子萌发后,将种子播入营养钵中,置于适宜条件的培养箱中,当番茄生长到4-5叶期时接种TYLCV。TYLCV的接种方法为:取培养好的带有番茄黄化曲叶病毒侵染性克隆的农杆菌进行注射接种,每株番茄接种三个叶柄,每个叶柄取三点进行注射,每点注射5ul。接种后3天,调查枯斑数量,计算枯斑抑制率。
抑制率(%)=[(对照组坏死斑个数/直径-处理组坏死斑个数/直径)/对照组坏死斑个数/直径]×100
表4:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对番茄抗黄化曲叶病毒病的影响
处理 枯斑数(个) 枯斑抑制率(%)
对照 28.41±2.64A
PebC1 11.67±1.71CD 58.92
PebC2 20.70±2.01B 27.14
BcGS1 6.74±0.85D 76.28
PebC1+PebC2 13.87±1.27BC 51.18
PebC1+BcGS1 6.45±0.85D 77.30
PebC2+BcGS1 8.32±0.46CD 70.71
PebC1+PebC2+BcGS1 6.65±0.63D 76.59
稀释10倍 9.62±0.40CD 66.14
稀释100倍 6.52±0.59D 77.05
稀释1000倍 9.11±0.67CD 67.93
表4结果表明,各处理可以明显减少番茄黄化曲叶病毒对番茄的危害。其中蛋白质BcGS1、PebC1+BcGS1、PebC2+BcGS1、PebC1+PebC2+BcGS1、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释100倍效果最好,浸种处理番茄种子,对TYLCV的抑制率均超过了70%。
实例5 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对油菜的抗虫性(蚜虫)影响
取感虫的油菜品种,至真叶展开4片阶段,将各蛋白质及其组合物、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释10倍、稀释100倍、稀释1000倍液,进行叶片喷雾处理,以20mM的HEPES缓冲液作为对照,然后让其自然干燥,置于室温(25℃)条件下保存,一天后每株油菜接入桃蚜30头。每处理20株油菜,重复3次。7天后调查植株载蚜量,计算对蚜虫的抗虫效果。
表5:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对油菜抗虫性的影响
处理 载蚜量(头) 抗虫效果评价
对照 317.12±10.42A 感虫
PebC1 48.33±4.85CD 抗虫
PebC2 172.85±16.72B 抗虫
BcGS1 82.66±6.87C 抗虫
PebC1+PebC2 47.28±4.11CD 抗虫
PebC1+BcGS1 34.00±9.30CD 抗虫
PebC2+BcGS1 73.67±7.20CD 抗虫
PebC1+PebC2+BcGS1 25.98±3.80CD 抗虫
稀释10倍 13.04±3.02D 抗虫
稀释100倍 58.46±4.82CD 抗虫
稀释1000倍 255.96±22.30A 感虫
从表5可以看出,各蛋白质及其组合物、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白在较高施用浓度下,能够诱导植物对蚜虫产生抗虫性,各处理及灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释10倍、100倍时,处理组油菜的载蚜量极显著地低于稀释1000倍处理和对照组。其中以灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释10倍效果最好,稀释100倍在生产上也有较好的防效。
实例6 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对玉米生长的促进作用
将各蛋白质及其组合物、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白分别稀释10倍、100倍、1000倍对玉米进行浸种处理,以20mM的HEPES缓冲液作为对照,每处理20株,重复3次。待种子萌发后,将种子播入营养钵,置于适宜条件的培养箱中,当玉米生长20天时,测定幼苗的株高和叶片的叶绿素含量。
表6:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对玉米生长的影响
处理 株高(cm) 叶绿素含量
对照 31.36±0.73C 31.89±1.84c
PebC1 36.46±0.41A 39.36±1.07a
PebC2 34.04±0.19AB 32.51±0.79bc
BcGS1 34.16±0.15AB 35.24±2.02abc
PebC1+PebC2 33.66±0.47AB 34.12±0.70abc
PebC1+BcGS1 35.28±0.79AB 34.92±0.42abc
PebC2+BcGS1 33.95±0.19AB 33.26±0.68bc
PebC1+PebC2+BcGS1 32.45±0.18BC 31.09±1.54c
稀释10倍 31.05±0.17C 31.94±1.47c
稀释100倍 34.28±0.67AB 33.24±1.27bc
稀释1000倍 35.61±0.86A 37.68±0.40ab
表6结果显示,PebC1+PebC2+BcGS1处理及灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释10倍处理的株高与对照无显著差异,其它处理均能促进玉米的生长。其中蛋白质PebC1、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释1000倍2个处理效果最好,株高和叶绿素含量均明显高于对照。
实例7 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对番茄的增产效果
对番茄幼苗分别用灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释100倍、稀释1000倍液喷雾处理,整个生育期共喷施3次,分别在三叶一心期、幼苗移栽成活后1周和幼果期各喷施1次。每个处理小区面积为30平方米,各处理均重复4次。各小区在田间随机排列。每个处理小区田间管理措施相同,每项管理措施在同一天内完成。在每个小区内随机选取除边行外的10-20株番茄进行产量测定。
表7:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对番茄产量的影响
处理 平均产量(斤/小区) 产量增加率(%) 平均单果重(斤) 单果重增加率(%)
对照 485±3.23B 0.43
稀释100倍 565±4.17A 16.49 0.52 20.93
稀释1000倍 587±4.85A 21.03 0.56 30.23
表7结果显示,灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白能够明显增加番茄的产量,其中稀释1000倍效果最好,可增产达21.03%。
实例8 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白增加玉米的抗旱性
取健康饱满的玉米种子,分别用蛋白质及其组合物、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释10倍、稀释100倍、稀释1000倍液浸种12h,以20mM的HEPES缓冲液作为对照,每处理20株,重复3次。待种子萌发后,将种子播入营养钵,置于适宜条件的培养箱中,当玉米生长20天时,停止补水,进行干旱胁迫,当70%植株萎蔫,叶片卷曲时,复水,再次干旱胁迫后,再复水,一天后统计幼苗存活率和叶片抗衰度。计算幼苗抗旱综合系数。
叶片抗衰度(%)=(叶片绿色段长/叶片全长)×100
幼苗抗旱综合系数=(苗存活率+叶片抗衰度)/2
表8:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗剂对玉米抗旱性的影响
处理 叶片抗衰度(%) 幼苗存活率(%)
对照 17.53±0.82F 14.48±0.91D
PebC1 66.88±0.17AB 59.19±1.72BC
PebC2 50.76±0.75E 52.13±1.55C
BcGS1 52.58±1.02E 51.43±1.26C
PebC1+PebC2 58.68±0.36D 53.55±0.51C
PebC1+BcGS1 61.11±0.98BC 56.23±1.59C
PebC2+BcGS1 63.76±0.25B 56.98±1.73C
PebC1+PebC2+BcGS1 63.43±1.63B 66.86±0.86A
稀释10倍 59.84±0.11CD 56.61±0.72C
稀释100倍 64.32±0.52AB 56.66±1.34C
稀释1000倍 68.27±0.74A 66.92±0.78A
从表8可以看出,各处理均能增加玉米的抗旱性,进行干旱胁迫后,处理组叶片抗衰度、幼苗存活率均极显著地高于对照组。其中以灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释1000倍效果最好。
实例9 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白增加小麦的耐寒性
取健康饱满的小麦种子,分别用蛋白质及其组合物、灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释10倍、100倍、稀释1000倍液浸种8h,以20mM的HEPES缓冲液作为对照,每处理20株,重复3次。放入15℃的培养箱中培养,3周后测量幼苗株高和根系长度。
表9:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对小麦耐寒性的影响
处理 株高(cm) 根系长度(cm)
对照 6.60±0.16E 4.66±0.22F
PebC1 8.51±0.18BCD 7.53±0.17CDE
PebC2 8.33±0.12CD 7.33±0.20DE
BcGS1 7.99±0.20D 7.01±0.36E
PebC1+PebC2 9.08±0.22BCD 7.87±0.19BCDE
PebC1+BcGS1 9.20±0.14BC 9.94±0.36A
PebC2+BcGS1 9.66±0.12AB 9.48±0.27AB
PebC1+PebC2+BcGS1 9.21±0.18BC 9.45±0.43AB
稀释10倍 8.09±0.98D 8.67±1.02ABCD
稀释100倍 9.19±0.21BC 9.35±0.43ABC
稀释1000倍 10.11±0.21A 9.51±0.49A
从表9可以看出,各处理均能增加小麦的耐寒性,在较低温度下,处理组小麦的株高和根长均极显著地高于对照组。其中蛋白质的组合物比单独蛋白质处理效果好,灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释1000倍效果好于稀释10倍和100倍。
实例10 灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白延长西红柿的保鲜期
将西红柿放在各处理溶液中浸泡1min,然后让其自然干燥,置于室温(25℃)条件下保存。每处理西红柿20个,重复3次,以20mM的HEPES缓冲液作为对照。7天后调查发病情况和烂果率,计算防治效果。
表10:灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白对西红柿保鲜期的影响
处理 病情指数 防治效果(%)
对照 28.69±0.61A
PebC1 18.76±0.23BC 34.61
PebC2 19.92±0.31B 30.57
BcGS1 18.55±0.21C 35.34
PebC1+PebC2 18.23±0.31CD 36.46
PebC1+BcGS1 16.71±0.26D 41.76
PebC2+BcGS1 16.69±0.21D 41.83
PebC1+PebC2+BcGS1 10.05±0.34E 64.97
稀释10倍 5.97±0.25F 79.19
稀释100倍 7.99±0.18E 72.15
稀释1000倍 9.89±0.26E 65.53
从表10可以看出,各处理均能延长西红柿的保鲜期,在室温条件下,处理组西红柿的病情指数极显著地高于对照组。其中以灰葡萄孢菌植物免疫诱抗蛋白稀释10倍效果最好,对西红柿灰霉病的防治效果达到了79.19%。

Claims (10)

1.一种植物免疫诱抗蛋白组合物,其特征在于,所述的植物免疫诱抗蛋白组合物中有效成分包括分子量分别为36kDa、14kDa和80kDa的三种活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1中至少两种蛋白质的混合物;优选的,所述的活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1在组合物中所占的质量百分数均为大于零小于百分之百;更优选的,所述的活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1的质量比为0-100∶0-100∶0-100;更优选的,所述的活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1的质量比为1-100∶1-100∶1-100。
2.制备如权利要求1所述的植物免疫诱抗蛋白组合物中活性蛋白质PebC1、PebC2和BcGS1的方法,包括以下步骤:
首先将灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)接种于PDA固体平板上,25℃培养1周,挑取菌落边缘处接种于200mL盛有察式液体培养基的500mL三角瓶中,25℃、180r/min培养4-5天,得到灰葡萄孢菌的发酵液,发酵液抽滤得到灰葡萄孢菌菌丝体和滤液两个组分,将菌丝体置于研钵中加液氮研磨成粉末,迅速加入pH为7.0、浓度为20mmol/L的HEPES缓冲液,混合均匀后,沸水浴20min,在高速冷冻离心机上12000r/min离心15min,收集上清即为菌体蛋白液;菌体蛋白液使用1mL的离子柱HiTrapTM DEAE FF进行阴离子交换层析,用质量分数为8%、13%、26%、100%的NaCl进行梯度洗脱,质量分数为26%的NaCl梯度洗脱下来的蛋白继续用离子柱RESOURCETMQ进行离子交换层析,经线性洗脱得到两种蛋白质PebC1和PebC2,分子量分别为36kDa、14kDa;滤液中的粗蛋白,即滤液蛋白,经冷冻干燥后,溶于pH为7.0、浓度为20mM的HEPES缓冲液,样品通过HiTrapTM DEAEFF阴离子交换柱,用质量分数为5%,20%,30%,50%,100%的NaCl进行梯度洗脱,在穿透峰中获得蛋白质BcGS1,表观分子量为80kDa。
3.一种植物免疫诱抗蛋白组合物,其特征在于,所述的植物免疫诱抗蛋白组合物中有效成分为由权利要求2制备方法制备的菌体蛋白液和滤液蛋白。
4.根据权利要求1或3所述的植物免疫诱抗蛋白组合物,其特征在于,所述的植物免疫诱抗蛋白组合物添加农药上可接受的载体制备成种衣剂、可湿性粉剂、水分散粒剂、水剂、水乳剂、微乳剂、悬浮剂、粉剂、微粒剂、生物液态肥、生物固态肥或生物凝胶肥。
5.如权利要求1或3所述的植物免疫诱抗蛋白组合物的施用方法包括浸种、种子包衣、灌根或叶面喷施。
6.如权利要求1或3所述的植物免疫诱抗蛋白组合物在促进植物生长、诱导植物产生免疫抗性方面的用途。
7.如权利要求1或3所述的植物免疫诱抗蛋白组合物在诱导植物产生抗逆性方面的应用;优选的,所述抗逆性包括抗旱性、耐盐碱性和/或耐寒性。
8.如权利要求1或3所述的植物免疫诱抗蛋白组合物在防治植物病害、虫害、草害方面的用途;优选的,所述的病害是由于真菌、细菌、病毒等引起病害。
9.如权利要求1或3所述的植物免疫诱抗蛋白组合物在蔬菜水果保鲜方面的用途;优选的,所述的蔬菜选自番茄、黄瓜,所述的水果选自草莓、葡萄、苹果。
10.如权利要求1或3所述的植物免疫诱抗蛋白组合物在制备生物农药、生物肥料、保鲜剂方面的用途。
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