CN105076135A - 一种壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂 - Google Patents

Abstract

本发明属于生长调节剂领域，涉及壳七糖在小麦生长调节领域的应用，具体涉及一种壳七糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂。所述调节剂由壳寡糖、表面活性剂和水组成；其中，调节剂中壳寡糖浓度为10-100mg/L。本发明生长及光合作用调节剂的使用方法是将调节剂以浸种或喷施的方式处理小麦种或植株，处理植株的时期为种子萌芽期和/或幼苗期；其组份简单明确，原料易得，效果显著，环境友好。

Description

一种壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂

技术领域

本发明属于生长调节剂领域，涉及壳七糖在小麦生长调节领域的应用，具体涉及一种壳七糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂。背景技术

小麦是世界性的重要粮食作物,在我国,是仅次于水稻的第二大作物,小麦作为我国主要粮食作物，在国民经济发展中具有举足轻重的作用，如何提高我国小麦的产量及品质，是目前农业生产的热点。当前我国小麦生产处于爬坡期，常规提高小麦产量手段的潜力已经基本挖掘。因此，新的生物技术的出现和应用将成为进一步增产的希望所在。

提高植物的光合作用效率，是增加农作物产量的重要途径之一，它对于解决人类生存的第一要素——粮食短缺的严重问题，具有重大意义。影响小麦产量的实质是光合作用，小麦对日光能的最高利用效率为2.4％。因此，最大限度的群体光能截获与优化，是产量进一步提高现实、有效的增产途径之一。可见，提高小麦的光合效率，增加小麦产量，具有重要的理论和实际意义。

目前，海洋低值水产品资源进行高值化开发利用，可以为人类提供理想的海洋食品及海洋药物，并创造出宏观的经济效益，将有助于推动我国海洋产业的迅速发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种小麦光合作用及生长调节剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，所述调节剂由壳寡糖、表面活性剂和水组成；其中，调节剂中壳寡糖浓度为10-100mg/L。

所述壳寡糖为壳五糖、壳六糖、壳七糖和壳八糖。优选壳寡糖为壳七糖。

所述壳寡糖乙酰度为0％-90％。优选壳寡糖乙酰度为0-30％。

所述表面活性剂为吐温系列和/或司盘系列中的一种或两种以上的混合物；其中，生长调节剂中表面活性剂浓度为0.5-5g/L，使用两种表面活性剂复配时，吐温系列：司盘系列＝3:7到9:2。

将所述调节剂以浸种或喷施的方式处理小麦植株，处理植株的时期为种子萌芽期和/或幼苗期。

所述调节剂在小麦种子或幼苗上的用量为1-40mL/粒或株。

本发明的优点：

1、本发明所选用的壳七糖是从壳寡糖中分离得到的，而壳寡糖来源于海洋虾蟹壳等海洋低值化水产品，来源丰富，操作简单，且主要成分壳寡糖属于天然产物，对植物和人类均无害处，安全性高，环境友好。

2、本发明与现有技术和产品相比，本调节剂成分简单明确，用量低，效果显著，便于植物体的高效吸收利用，可以明显促进小麦幼苗的生长及光合作用，实现了海洋低值水产品的高值化利用。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细描述，但是本发明并不限于下述实施方式。

实施例1：

采用壳聚糖的酸水解来制备壳寡糖。简单来说，称取10g壳聚糖粉末加入到300mL6mol/L的盐酸溶液中。反应2h后离心，上清液醇沉，离心，干燥，得粉末状褐色壳寡糖样品。将壳寡糖样品溶液经0.45μm的微孔滤膜过滤后分别注入CMSephadexC-25色谱柱和CMSepharoseFastFlow色谱柱。进样后，在醋酸-醋酸钠缓冲液(pH4.8)条件下，采用NaCl溶液进行连续梯度洗脱，收集不同的分离组分，经活性炭萃取进行脱盐后，冷冻干燥。得到高纯度的全脱乙酰化的单一聚合度壳寡糖，包括壳五糖、壳六糖、壳七糖和壳八糖，再经乙酰化后制得不同乙酰度的壳寡糖样品。

上述单一聚合度壳寡糖的制备及壳寡糖的乙酰化也可参考以下文献：

1)Li,K.C.,Liu,S.,Xing,R.E.,Yu,H.H.,Qin,Y.K.,Li,R.F.,&Li,P.C.(2013).High-resolutionseparationofhomogeneouschitooligomersseriesfrom2-mersto7-mersbyion-exchangechromatography.JournalofSeparationScience.36,1275-1282.

2)Song,Q.,Li,Q.,Li,G.,&Ding,C.(2005).Preparationofhighlydeacetylatedchitosanbyphasetransfercatalyst.ChineseJournalofSyntheticChemistry,13(2),187–189

将壳寡糖样品加入水中搅拌溶解均匀，使得壳寡糖浓度为10-100mg/L；再加入表面活性剂使得表面活性剂浓度为0.5-5g/L，搅拌均匀后加水定容，并充分搅拌均匀即制得小麦生长及光合作用调节剂。

本实施例涉及的壳寡糖包括壳五糖、壳六糖、壳七糖和壳八糖，乙酰度为0％-90％；表面活性剂为吐温系列和/或司盘系列中的一种或两种的混合物，其中，使用两种表面活性剂复配时，吐温系列：司盘系列＝3:7到9:2。

本实施例中制备的小麦光合作用及生长调节剂的使用方法是将调节剂以浸种或喷施的方式处理小麦种或植株，处理植株的时期为种子萌芽期和/或幼苗期，所述调节剂在小麦种子或幼苗上的施用量为1-40mL/粒或株。

调节剂成分

实施例2：

本实施例对处于幼苗期的小麦幼苗用实施例1中制得的调节剂3进行喷洒处理，具体实验如下：

(1)实验方法：将小麦种子消毒、浸泡、催芽，待种子刚露白，挑选饱满、大小均匀的种子，播撒到培养皿中，每皿30粒，用Hoagland(霍格兰氏)营养液在光照培养箱中培养，培养条件为25/15℃(昼/夜)、光照强度300μmol/m2/s、光照周期14/l0h(昼/夜)，相对湿度65±5％；待幼苗生长至2叶1心期时，于每天同一时间点用制得的调节剂3喷剂对小麦幼苗叶片进行喷施，使叶片完全湿润，但液体不流下，阴性对照组喷以等量的清水，连喷3天，于第三次喷施后的第7天取样，测定小麦幼苗生长及光合作用相关生理指标；

(2)实验结果：①经调节剂3水溶液喷施处理后，小麦幼苗的根长、干重及鲜重显著增加，其中，根长、干重和鲜重分别比对照提高了27.1％、63.3％和34.7％，表明，调节剂3可以显著促进小麦幼苗生物量的积累及幼苗的生长增加；具体对比结果如表1所示：

表1小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗生长参数的影响

②经调节剂3喷施处理后，小麦幼苗的叶绿素含量、可溶性蛋白及可溶性含量较对照显著增加，其中，叶绿素含量、可溶性蛋白及可溶性含量等相关指标分别比对照提高了20.3％、22.0％和59.4％，具体对比结果如表2所示：

表2小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

③经调节剂3喷施处理后，小麦幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)与对照组(CK)相比均有提高，表明适宜浓度的壳七糖水溶液可以通过促进从而促进Gs和Tr的增加，进而促进Pn的提高，从而提高小麦幼苗的光合能力,有利于小麦幼苗的生长及产量的增加；具体对比结果如表3所示：

表3小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片光合作用相关参数的影响

④经调节剂3喷施处理后，小麦幼苗叶片的实际光化学效率(ФPSⅡ)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、荧光猝灭系数(qP)和可变荧光下降比值(Rfd)与对照(CK)相比均有所提高，非荧光猝灭系数(NPQ)有所下降；具体对比结果如表4所示：

表4小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响

实施例3：

本实施例对小麦种子用实施例1中制得的调节剂5进行浸种处理，具体实验如下：

(1)实验方法：将小麦种子消毒后用蒸馏水冲洗干净并晾干，挑选饱满、大小均匀小麦种子的分别用调节剂5浸泡24h，阴性对照用等量蒸馏水浸泡，记录发芽率；然后将浸泡后的种子播撒到培养皿中，每皿30粒，用Hoagland(霍格兰氏)营养液在光照培养箱中培养，培养条件为25/15℃(昼/夜)、光照强度300μmol/m2/s、光照周期14/l0h(昼/夜)，相对湿度65±5％；待幼苗生长至2叶1心期时取样，测定小麦幼苗叶片生长及光合作用相关指标；

(2)实验结果：①与未浸种组比较，经调节剂5浸种处理后的小麦发芽率有明显提高，比对照提高了33.9％，说明调节剂5能够显著提高小麦种子发芽率。

②经调节剂5浸种处理后，小麦幼苗的根长、干重及鲜重显著增加，表明，适宜浓度的壳七糖浸种可以显著促进小麦幼苗生物量的积累及幼苗的生长增加；具体对比结果如表5所示：

表5小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗生长参数的影响

③经调节剂5浸种处理后，小麦幼苗的叶绿素含量、可溶性蛋白及可溶性糖含量较对照(CK)显著增加，表明，调节剂5浸种可以使幼苗叶片的叶绿素含量显著增加，从而大大促进了小麦叶片对光能的吸收、传递以及分配和转化，促进小麦幼苗可溶性蛋白及可溶性糖含量的积累，提高产量，具体对比结果如表6所示：

表6小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

④经调节剂5浸种处理后，小麦幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)与对照组(CK)相比均有提高，表明调节剂5浸种处理小麦种子，可以提高小麦幼苗的Gs、Tr和Pn，从而提高小麦幼苗的光合能力,有利于小麦幼苗的生长及产量的增加；具体对比结果如表7所示：

表7小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片光合作用相关参数的影响

⑤经调节剂5浸种处理后，小麦幼苗叶片的实际光化学效率(ФPSⅡ)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、荧光猝灭系数(qP)和可变荧光下降比值(Rfd)与对照(CK)相比均有所提高，非荧光猝灭系数(NPQ)有所下降，结果说明，调节剂5浸种处理能够显著促进小麦光合色素把所捕获的光能以更高的速度和效率转化为化学能,提高光能利用效率，促进小麦幼苗叶片的光合功能的改善，从而有利于小麦幼苗的生长及产量的增加；具体对比结果如表8所示：

表8小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响

实施例4：

本实施例分别用实施例1中制得的调节剂8和调节剂12对小麦幼苗进行喷施处理，具体实验如下：

(1)实验方法：将小麦种子消毒、浸泡、催芽，待种子刚露白，挑选饱满、大小均匀的种子，播撒到培养皿中，每皿30粒，用Hoagland(霍格兰氏)营养液在光照培养箱中培养，培养条件为25/15℃(昼/夜)、光照强度300μmol/m2/s、光照周期14/l0h(昼/夜)，相对湿度65±5％；待幼苗生长至2叶1心期时，于每天同一时间点用制得的调节剂8和调节剂12分别对小麦幼苗叶片进行喷施，使叶片完全湿润，但液体不流下，阴性对照组喷以等量的清水，连喷3天，于第三次喷施后的第7天取样，测定小麦幼苗生长及光合作用相关生理指标；

(2)实验结果：①经调节剂8、12喷施处理后，小麦幼苗的根长、干重及鲜重显著增加，但调节剂8和调节剂12的促进效果不同，8的效果好于12,表明，低乙酰度的的壳七糖对小麦幼苗生物量的积累及幼苗的生长的促进作用要好于高乙酰度的壳七糖,具体对比结果如表9所示：

表9小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗生长参数的影响

②经调节剂8和调节剂12喷施处理后，小麦幼苗的叶绿素含量、可溶性蛋白及可溶性含量较对照显著增加，但二者对叶绿素含量，可溶性蛋白及可溶性糖含量的影响不同，8的效果要好于12,具体对比结果如表10所示：

表10小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

③经调节剂8和调节剂12喷施处理后，小麦幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)与对照组(CK)相比均有提高，但8对光合作用的促进程度要优于12，表明低聚合度的壳七糖对小麦光合作用的促进作用要优于高乙酰度壳七糖，具体对比结果如表11所示：

表11小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片光合作用相关参数的影响

实施例5：

本实施例分别用实施例1中制得的调节剂1、调节剂2、调节剂3和调节剂4对小麦幼苗进行喷施处理，具体实验如下：

(1)实验方法：将小麦种子消毒、浸泡、催芽，待种子刚露白，挑选饱满、大小均匀的种子，播撒到培养皿中，每皿30粒，用Hoagland(霍格兰氏)营养液在光照培养箱中培养，培养条件为25/15℃(昼/夜)、光照强度300μmol/m2/s、光照周期14/l0h(昼/夜)，相对湿度65±5％；待幼苗生长至2叶1心期时，于每天同一时间点用制得的调节剂1、2、3、4分别对小麦幼苗叶片进行喷施，使叶片完全湿润，但液体不流下，阴性对照组喷以等量的清水，连喷3天，于第三次喷施后的第7天取样，测定小麦幼苗生长及光合作用相关生理指标；

(2)实验结果：①经四种调节剂喷施处理后，小麦幼苗的根长、干重及鲜重显著增加，其中调节剂3的促进效果最明显,具体对比结果如表12所示：

表12小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗生长参数的影响

②经调节剂1、2、3、4喷施处理后，小麦幼苗的叶绿素含量、可溶性蛋白及可溶性含量较对照显著增加，但四者对叶绿素含量，可溶性蛋白及可溶性糖含量的影响不同，3的效果最好,具体对比结果如表13所示：

表13小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

③经调节剂1、2、3、4喷施处理后，小麦幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)与对照组(CK)相比均有提高，但3对光合作用的促进程度要优于其他组，表明壳七糖对小麦光合作用的促进效果最好，具体对比结果如表14所示：

表14小麦生长及光合作用调节剂对小麦幼苗叶片光合作用相关参数的影响

Claims (8)

1.一种壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，其特征在于：所述调节剂由壳寡糖、表面活性剂和水组成；其中，调节剂中壳寡糖浓度为10-100mg/L。

2.按权利要求1所述的壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，其特征在于：所述壳寡糖为壳五糖、壳六糖、壳七糖和壳八糖。

3.按权利要求2所述的壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，其特征在于：所述壳寡糖为壳七糖。

4.按权利要求1所述的壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，其特征在于：所述壳寡糖乙酰度为0％-90％。

5.按权利要求4所述的壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，其特征在于：所述壳寡糖乙酰度为0-30％。

6.按权利要求1所述的壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，其特征在于：所述表面活性剂为吐温系列和/或司盘系列中的一种或两种以上的混合物；其中，生长调节剂中表面活性剂浓度为0.5-5g/L，使用两种表面活性剂复配时，吐温系列：司盘系列＝3:7到9:2。

7.按权利要求1所述的壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，其特征在于：将所述调节剂以浸种或喷施的方式处理小麦植株，处理植株的时期为种子萌芽期和/或幼苗期。

8.按权利要求7所述的壳寡糖用于促进小麦光合作用及生长的调节剂，其特征在于：所述调节剂在小麦种子或幼苗上的用量为1-40mL/粒或株。