CN106719660A - 萘磺酰胺类化合物在调节植物生长活性中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种萘磺酰胺类化合物在调节植物生长活性中的应用。本发明要求保护一种化合物式I至式VI中至少一种在调节植物生长活性中的应用。本发明还要求保护含有化合物式I至式VI中至少一种的植物生长活性调节剂。所述调节植物生长活性为提高植物的耐冷性、耐旱性、耐盐性、耐高温性和除草活性中至少一种；所述植物生长活性调节剂为提高植物的耐冷性、耐旱性、耐盐性、耐高温性和除草活性中至少一种的调节剂。本发明提供的萘磺酰胺类化合物具有优良的植物生长调节活性，能够提高植物的耐冷性、耐旱性、耐盐性、耐高温性和除草活性，具有重要的应用价值。

Description

萘磺酰胺类化合物在调节植物生长活性中的应用
技术领域
本发明属于植物生长调节剂领域，具体涉及一种萘磺酰胺类化合物在调节植物生长活性中的应用。
背景技术
脱落酸是一种重要的内源性植物激素，具有倍半萜结构，在植物离层形成、诱导休眠、抑制发芽、促进器官衰老和脱落、增强抗逆性等植物生理过程中起着重要作用，因此，脱落酸的合理利用对促进农作物的增产、增收及改良作物品种等具有十分重要的意义。但是，由于生产成本较高，在植物体内快速代谢失活和侧链2-位顺式双键的光异构失活，脱落酸在农业生产中未能大面积推广应用。因此，脱落酸功能类似物是本领域内研究热点之一。
WO 2010093954A2公开了一种脱落酸类似物Pyrabactin，该化合物具有抑制种子萌发，调节气孔关闭的功能，后续研究表明还可以提高玉米等作物的耐旱性和调节柑橘的开花时间；WO 2013148339A1公开了脱落酸类似物Quinabactin，该化合物能够诱导气孔关闭，提高大豆和番茄的抗旱性；CN 102391147A公开了一类芳甲酰胺基环丙酸脱落酸类似物，部分化合物具有抑制种子萌发的植物生长调节活性；CN103435472A公开了一类高活性苯并异脱落酸类似物，该类化合物对拟南芥种子萌发的抑制活性约为(+)-ABA的14倍；CN102911041A公开了一个2，3-位的环丙烷化脱落酸类似物，该化合物的光稳定性约为脱落酸的4倍；WO 2015113944A1公开了磷酸盐类Pyrabactin类似物具有脱落酸类似的功能，部分化合物具有可以调节气孔关闭和抑制种子萌发的作用。
因此，开发成本低廉、活性更高、稳定性更好的脱落酸类似物，对于加速该类植物生长调节剂在农业生产中的应用、提高农产品的质量和产量、维护环境安全等均具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种萘磺酰胺类化合物在调节植物生长活性中的应用。
本发明要求保护一种化合物式I至式VI中至少一种在调节植物生长活性中的应用：
本发明还要求保护含有化合物式I至式VI中至少一种的植物生长活性调节剂。
具体的，所述调节植物生长活性为提高植物的耐冷性、耐旱性、耐盐性、耐高温性和除草活性中至少一种；
所述植物生长活性调节剂为提高植物的耐冷性、耐旱性、耐盐性、耐高温性和除草活性中至少一种的调节剂。
所述植物为小麦、水稻、玉米或棉花；
所述除草活性中，草为稗草、牛筋草、看麦娘、马齿苋、马唐或藜。
所述耐高温性中，高温为28-38℃；更具体为在28-38℃保持若干天，如3-6天；再具体为在白天38℃，夜间28℃的环境中保持若干天，如3-6天。
本发明提供的萘磺酰胺类化合物具有优良的植物生长调节活性，能够提高植物的耐冷性、耐旱性、耐盐性、耐高温性和除草活性，具有重要的应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1、化合物提高水稻(日本晴，购于中国农业大学农学院水稻组)耐冷性的生物活性测定
将苗盘喷湿，在孔中撒少许蛭石(吸水、保湿)作铺垫，再喷水，播种，注意根朝下，接触盘底，芽朝上，再撒蛭石将种子埋住，每个处理30棵种子，5个重复。再喷水，以保持水分。多撒蛭石，防止水分过早蒸发。播种完后盘底覆以浅水(质量百分浓度30％的营养液，具体成分见表3)。每天在苗盘上喷水以保持水分。将苗盘至于20-30℃，光照16h，黑暗8h，湿度70-80％的人工温室中培养。生长至3叶期时，叶面分别喷施清水、100μM的ABA和本发明提供的式I所示化合物，喷施24h后，置于人工气候室下(温度为5℃，相对湿度70％～80％，光照12h，黑暗12h)处理4d，然后再置于常温下恢复2d，测定水稻幼苗的成活率。
将式I所示化合物替换为式II至式VI所示化合物，按照如上步骤进行试验，对于每种化合物，试验重复3次，所得结果见表2。
表2、低温胁迫下化合物对水稻幼苗成活率的影响
化合物编号 成活率(％) 化合物编号 成活率(％)
式I 27.67 式IV 35.29
式II 18.15 式V 48.13
式III 43.79 清水 13.31
式VI 76.67 ABA 83.33
表3、水稻水培营养液配方
由表2可知，低温胁迫下，ABA能够提高水稻幼苗的成活率，成活率高达80％以上，本发明提供的式Ⅰ所示大部分化合物都有一定的活性，式VI所示化合物的活性较好，提高水稻幼苗的成活率60％以上，其中，式VI所示化合物处理的水稻幼苗的成活率在70％以上，表明本申请所涉及化合物具有很好的诱导水稻幼苗抗低温的活性。
实施例2、化合物提高玉米耐旱性的生物活性测定
挑选大小整齐饱满的玉米(郑单958，购于北京思农种业有限公司)种子400粒，用300mL 10％的H2O2水溶液浸泡15min，消毒后用大量无菌水冲洗种子，以便去除残留的H2O2，用300mL无菌水浸泡24h催芽。将催芽后的玉米种子播种到石英砂中，用黑塑料袋罩住，定期补充水分。种子发芽后揭掉黑塑料袋，进行正常培养，培养条件为光照16h，黑暗8h，温度23～28℃，幼苗长至一叶一心时移苗进行水培，营养液成分见表5，营养液每三天更换一次。幼苗长至两叶一心时叶面分别喷施清水、100μMABA和本发明提供的式Ⅰ所示化合物，施药24h后进行干旱胁迫，加入20％的PEG6000，处理14d后取整株玉米，然后置于105℃鼓风干燥箱中杀青15min，80℃烘干至恒重，称量玉米的干重。
将式I所示化合物替换为式II至式VI所示化合物，按照如上步骤进行试验，对于每种化合物，试验重复3次，所得结果见表4。
表4、干旱胁迫下化合物对玉米干重的影响
化合物编号 干重(g) 化合物编号 干重(g)
式I 21.059 式IV 19.667
式II 28.069 式V 24.017
式III 24.415 清水 15.152
式VI 24.3486 ABA 33.113
表5、玉米水培营养液配方
母液成分 所用试剂分子式 营养液浓度(mmol/L)
硝酸钾 KNO3 2.00
氯化钙 CaCl2(CaCl2`2H2O) 1.00
硫酸镁 MgSO4·7H2O 0.50
磷酸二氢钾 KH2PO4 0.10
乙二胺四乙酸铁钠 EDTA·FeNa 0.10
硼酸 H3BO3 0.03000
硫酸锌 ZnSO4·7H2O 0.00250
硫酸铜 CuSO4·5H2O 0.00080
硫酸锰 MnSO4·H2O 0.00500
钼酸铵 (NH4)6Mo7O24·4H2O 0.00003
由表4可知，干旱胁迫能降低玉米的生物量，喷施ABA和式II所示化合物后能明显提高玉米的生物量，喷施ABA的玉米干重为33.113g，活性最好，喷施式II所示化合物的玉米干重为28.069，活性次之，表明本发明所涉及化合物具有很好的诱导玉米抗旱的活性。
实施例3、化合物提高棉花(CCSI41，购于中棉所)耐盐性的生物活性测定
所有试验均在中国农业大学西校区转基因基地光照培养室完成，采用温室水培试验，随机区组排列，共5个处理，重复5次。培养室培养条件为光照14h(30℃)，黑暗10h(25℃)，光强450μmol m-2s-1。棉花种子经浓硫酸脱绒后，用10％的H2O2水溶液浸泡消毒15min。消毒后的种子温室条件下在灭菌水中浸泡12h，在经过预先高温杀菌的沙子中萌发出苗。待两片子叶完全展开(6d)，挑选生长一致的幼苗移栽到35cm×27cm×12cm的塑料盆中，盆中含有4L1/2-Hogland营养液，营养液有效成分见表7。
NaCl胁迫处理的方法如下：当幼苗的两片子叶完全展开时，将幼苗转移到自来水中适应一天，然后在1/4-Hogland营养液培养10d。在这一时期的后两天时，叶面分别喷施清水、100μM的ABA和本发明提供的式Ⅰ所示化合物，施药24h后，向营养液中添加NaCl，营养液中NaCl的浓度每12h增加50mM，最终达到150mM的处理浓度。随后采用含有上述浓度NaCl的1/2-Hogland营养液。每隔3d更换一次营养液，每天添加一定量的去离子水补充蒸发失去的水分。盐胁迫处理10d后，棉花处于三叶期等待取样测定。
将式I所示化合物替换为式II至式VI所示化合物，按照如上步骤进行试验，对于每种化合物，试验重复3次，所得结果见表6。
表6、盐胁迫下化合物对棉花干重的影响
化合物编号 干重(g) 化合物编号 干重(g)
式I 0.51 式IV 0.55
式II 0.38 式V 0.36
式III 0.60 清水 0.32
式VI 0.50 ABA 0.66
表7、棉花水培营养液配方
由表6可知，盐胁迫能降低棉花的生物量，喷施ABA和化合物后能明显提高玉米的生物量，喷施ABA的玉米干重为0.66g，活性最好，式III和式IV所示化合物的活性次之，分别为0.60g、0.55g，表明本发明所涉及化合物具有很好的诱导棉花抗盐的活性。
实施例4、化合物提高小麦(济麦22，购于山东省农业科学院作物研究所)耐高温的生物活性测定
将小麦种子播种在口径16cm，高13cm的花盆中，采用混合基质(基质:土＝1:2)培养，每盆70～80粒，置于人工气候培养箱中，正常温度(白天20℃，夜间15℃)下，光照/黑暗(12h/12h)培养。当幼苗长到二叶一心期时，叶面分别喷施清水、100μM的ABA和本发明提供的式Ⅰ所示化合物，施药24h后，白天38℃，夜间28℃进行高温处理，于处理后3d，4d，5d，6d分别统计正常幼苗数，计算幼苗存活率。于第7d将材料置于正常温度(白天20℃，夜间15℃)下恢复7d，再次统计正常幼苗数，计算幼苗存活率。
将式I所示化合物替换为式II至式VI所示化合物，按照如上步骤进行试验，对于每种化合物，试验重复3次，所得结果见表8。
表8、恢复7d后小麦幼苗的存活率
式Ⅰ所示化合物编号 存活率(％) 式Ⅰ所示化合物编号 存活率(％)
式I 35.2 式V 47.1
式II 26.2 式VI 37.5
式III 27.3 ABA 52.3
式IV 31.2 清水 16.3
由表8可知，高温胁迫下，ABA能够提高小麦幼苗的成活率，成活率为52.3％，本发明多设计的大部分化合物都有一定的活性，其中式V所示化合物的活性较好，提高小麦幼苗的成活率为47.1％，表明本申请所涉及化合物具有很好的诱导小麦抗高温的活性。
实施例5、化合物除草活性的测定
将两层滤纸置于直径6厘米的一次性培养皿底部，每个皿中加入2mL试剂，以蒸馏水为对照。每个培养皿内均匀放置25粒饱满且大小均一的植物种子，在培养箱(光照条件，60％；白天：18h，25℃；黑夜：6h，20℃)中培养。
用本发明提供的式Ⅰ至式VI所示化合物的溶液(先用DMSO溶解化合物配置成25mmol/L的母液，再用水稀释至100μmol/L)对常见杂草和作物进行培养皿浸种，在培养箱中培养。统计3天发芽势和7天发芽率，同时目测药害程度，测量其幼苗3天和7天的芽长和根长，初步定量评价化合物浸种实验的除草效果和安全性，对于每种化合物，试验重复3次，所得结果见表9。
表9、100μmol/L化合物溶液浸种7d后稗草种子发芽率
化合物编号 发芽率(％) 化合物编号 发芽率(％)
式I 38.49 式V 49.38
式II 57.12 式VI 49.32
式III 25.32 清水 100
式IV 55.73 ABA 89.34
由表9可知，ABA对稗草没有除草活性，而本发明所提供的化合物部分具有除草活性，其中式III所示化合物的活性最好，稗草种子的发芽率为25.32％，表明本申请所涉及化合物具有很好的除草活性。

Claims (4)

1.化合物式I至式VI中至少一种在调节植物生长活性中的应用：
2.含有化合物式I至式VI中至少一种的植物生长活性调节剂。
3.根据权利要求1所述的应用或植物生长活性调节剂，其特征在于：所述调节植物生长活性为提高植物的耐冷性、耐旱性、耐盐性、耐高温性和除草活性中至少一种；
所述植物生长活性调节剂为提高提高植物的耐冷性、耐旱性、耐盐性、耐高温性和除草活性中至少一种的调节剂。
4.根据权利要求3所述的应用或植物生长活性调节剂，其特征在于：所述植物为小麦、水稻、玉米或棉花；
所述除草活性中，草为稗草、牛筋草、看麦娘、马齿苋、马唐或藜。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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