CN109362735B - pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用。本发明经过对不同对象的研究，发现向作物施加pencolide溶液或含有pencolide的生物制剂，可促进种子的提前萌发，促进农作物地下根部生长、地上部的分支，促进农作物后期生长，提高作物的生物利用度，延缓衰老进程，提高农作物抗冷害能力，增强或改善植物抗性等。因此，可以将其用于开发无公害植物源农药和生长调节剂。此外，Pencolide还可以起到相应调节微生物群落和激活植物防御体系的效果，从而起到促进作物的生长以及增强作物抗性的作用。

Description

pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用

技术领域

本发明属于农业技术领域，特别涉及pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用。

背景技术

植物生长调节剂是有机合成、微量分析、植物生理和生物化学以及现代农林园艺栽培等多种科学技术综合发展的产物。对目标植物而言，植物生长调节剂是外源的非营养性化学物质，通常可在植物体内传导至作用部位，以低浓度促进或抑制其生命过程的某些环节，使之向符合人类的需要发展。每种植物生长调节剂都有特定的用途，而且应用技术要求相当严格，只有在特定的施用条件(包括外界因素)下才能对目标植物产生特定的功效。

中国是农业大国，农作物的收入是大多数农民的主要经济来源。为了提高经济收入，农民们普遍采用的办法增加化肥的使用量，同时大量喷施农药，减少病虫害的危害，从而达到增收的目的。但是长期这样操作，容易导致土地板结，化肥农药残留超标，严重威胁着人们健康。同时，造成生态环境进一步恶化。化合物pencolide可以抑制青枯雷尔氏菌，因此，用于防治青枯病(CN108033905A：化合物pencolide的制备方法和应用)。但到目前为止，尚未有化合物pencolide作为植物生长调节剂或诱导剂的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用，其中，所述的pencolide的化学结构式如式I所示：

所述的植物优选为农作物；包括水稻，绿豆，马齿苋和小麦等。

所述的pencolide的有效浓度为0.001～1mg/ml；优选为0.001～0.16mg/ml；更优选为0.01～0.1mg/ml。

所述的植物生长调节剂或诱导剂为促进植物种子萌发，促进植物根部生长，促进植物侧根增多，促进植物后期生长，提高植物的生物利用度，延缓植物衰老，提高植物抗冷害能力和/或增强植物抗性的植物生长调节剂或诱导剂。

所述的延缓植物衰老包括延缓植物叶片的衰老。

所述的促进植物种子萌发，促进植物根生长，促进植物侧根增多或促进植物后期生长的pencolide的有效浓度为0.01～0.16mg/ml；优选为0.01～0.1mg/ml。

所述的延缓植物衰老的pencolide的有效浓度为0.05～0.1mg/ml。

所述的增强植物抗性的pencolide的有效浓度为0.002～0.1mg/ml。

所述的提高植物抗冷害能力的pencolide的有效浓度为0.001～1mg/ml；优选为0.01～0.1mg/ml；更优选为0.01mg/ml。

pencolide作为植物生长调节剂或诱导剂的应用。

所述的植物优选为农作物；包括水稻，绿豆，马齿苋和小麦等。

pencolide作为植物生长调节剂或诱导剂的应用，为将植物种子或催芽后的植物种子浸泡到pencolide溶液中，或将pencolide溶液施加到植物上，或将pencolide溶液施加到种植植物的土壤中。

所述的pencolide溶液优选为pencolide水溶液。

所述的植物种子为未经消毒处理的植物种子，或经过消毒处理的植物种子。

所述的消毒可采用本领域常规的对种子消毒方法进行消毒；优选为采用酒精和/或双氧水进行消毒；更优选为采用75％(v/v)酒精浸泡消毒。

Pencolide在制备改良土壤中微生物的药剂或生物制剂中的应用，pencolide能够调节微生物群落的变化，从而促进植物的生长，增强作物生长的功能或增强植物的抗性，因此，pencolide可间接作为改良土壤中微生物的药剂。

所述的药剂或生物制剂中pencolide的含量为0.01％～100wt％。

Pencolide在制备激活植物防御体系的药剂或生物制剂中的应用，pencolide间接作为激活植物防御体系的药剂，从而起到促进作物的生长的调剂或增强作物生长的功能。

所述的激活植物防御体系的药剂包括植物免疫诱抗剂(植物疫苗)等。

所述的植物优选为农作物；包括水稻，绿豆，马齿苋和小麦等。

所述的药剂或生物制剂中pencolide的含量为0.01％～100wt％。

所述的pencolide的有效剂量为0.0005～0.5wt％。

一种减少化肥和农药施用的方法，为将pencolide溶液施加到植物上，或将pencolide溶液施加到种植植物的土壤中，通过pencolide或其制剂间接激活植物的防御体系或改良土壤中微生物，从而起到促进作物的生长的调剂或增强作物生长的功能。

所述的植物优选为农作物；包括水稻，绿豆，马齿苋和小麦等。

所述的pencolide的有效浓度为0.001～1mg/ml；优选为0.001～0.16mg/ml；更优选为0.01～0.1mg/ml。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明经过对不同对象的研究，发现Pencolide能改进农作物生长和/或增强作物的功能，具有广泛的使用对象，而且效果明显。本发明中的pencolide为开发和利用创制新型无公害植物源农药和生长调节剂奠定了基础，具有良好的应用开发前景。

2、本发明中Pencolide可作为植物生长调节剂或诱导剂，向作物施加pencolide溶剂或含有pencolide的生物制剂，可促进植物种子萌发，促进植物根部生长(促进作物地下根部生长，地上部的分支)，促进植物侧根增多，促进植物后期生长，提高植物的生物利用度，延缓植物叶片衰老，提高植物抗冷害能力和/或增强植物抗性，增强作物的生长可以是提高或改善作物的抗性，从而减少病虫害的危害。

3、本发明中Pencolide可采用水或其他溶剂配置溶液，浓度为0.001mg/ml～1mg/ml，该浓度范围都可以起到相应调节微生物群落和激活植物防御体系的效果，从而促进作物的生长以及增强作物的抗性。

附图说明

图1是不同浓度的pencolide对水稻种子萌发的影响图；其中，图A为不同浓度的pencolide对水稻种子萌发影响的拍照结果(图中：pencolide的浓度为0.02mg/ml、0.2mg/ml，以不添加pencolide为对照，3次重复)；图B为不同浓度的pencolide处理水稻种子后，水稻根的平均长度。

图2是不同浓度的pencolide对绿豆种子萌发的影响图(图中：pencolide的浓度依次为0mg/ml，0.01mg/ml、0.02mg/ml，0.08mg/ml，0.1mg/ml，0.14mg/ml)。

图3是不同浓度的pencolide对马齿苋根生长的影响图。

图4是不同浓度的pencolide对农作物的抗冷害能力的影响图。

图5是不同浓度的pencolide对水稻抗冷害能力的影响图；其中，图A为pencolide(浓度为0mg/ml，0.01mg/ml、0.08mg/ml，0.2mg/ml)处理水稻种子后，水稻根的平均长度；图B为pencolide(浓度为0mg/ml，0.01mg/ml)处理水稻种子后的拍照结果。

图6是不同浓度(浓度为0mg/ml，0.01mg/ml、0.08mg/ml)的pencolide处理水稻后，水稻叶或根中植物IAA、ABA和JA等植物防御相关信号分子的含量检测结果图；其中，图A为水稻叶片中植物pencolide(pen)、IAA、ABA和JA的含量；图B为水稻根中植物pencolide(pen)IAA、ABA和JA的含量。

图7是不同浓度的pencolide对水稻种子后期生长的影响图(pencolide浓度为0.1mg/ml、0.05mg/ml，0.02mg/ml、0.01mg/ml，0.001mg/ml、0mg/ml)。

图8是不同浓度的pencolide对小麦的生长影响结果图。

图9是不同浓度的pencolide对水稻叶片衰老情况的影响图。

图10是不同浓度的pencolide对植物的生长或植物的抗性的影响结果图；其中，图A为土壤微生物加入带有pencolide浓度的LB液体培养基后，分别在1，5，10，15天中取样，测得的微生物OD600值；图B为土壤微生物加入带有pencolide浓度的查氏液体培养(PDB)后，分别在1，5，10，15天中取样，测得的微生物OD600值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和原材料均可通过市售获得。

本发明中pencolide(CAS号:61464-52-6)提取及分离纯化方法已中国申请专利(申请号：201711279377.5，名称为：化合物pencolide的制备方法和应用)中公开，其化学结构式如式I所示：

本发明实施例中水稻根长通过游标卡尺进行测量，把根拉直后量取根尖至根芽段；水稻叶或根中植物IAA、ABA和JA等植物防御相关信号分子的含量检测如下：称取一定质量的水稻叶或根放入液氮预冷的研钵中加入液氮进行研磨，按1:5(v:w)加入体积比分数为80％甲醇，超声15min，4℃静置过夜后滤膜过滤。滤液经旋转蒸发至剩下水相，将其置于-20℃数小时，使水相冻结。取出后在室温下溶解，转速1000，离心15分钟取上清液，按1:1(w:w)加入乙酸乙酯萃取三次。提取液经旋转蒸干(40℃)，再用2ml甲醇溶解残渣，即得到内源激素提取液。提取液经HPLC-MS进行检测IAA、ABA、JA等含量。

实施例1pencolide能提前促进水稻萌发，并促进根生长

将20粒左右日本晴水稻种子(水稻品种日本晴参考文献获得：Yan J.et al.TheTyrosine Aminomutase TAM1Is Required for beta-Tyrosine Biosynthesis in Rice,Plant Cell,2015,27,1265-1278)分别放入带有pencolide水培养液中，具体为：先将水稻种子经75％(v/v)乙醇浸泡30秒，用超纯水清洗3次以上，然后放入带有不同浓度的pencolide水溶液中(pencolide的浓度为0.02mg/ml和0.2mg/ml)，以不添加pencolide为空白对照，3天后观察种子的萌发率。

拍照结果如图1所示，pencolide的培养液能够显著促进水稻根的生长。5天后从数据统计的结果得到：0.02mg/ml的pencolide能够极显著促进的生长，而0.2mg/ml的pencolide溶液能够抑制根的生长。

实施例2pencolide对绿豆种子的促生效果

绿豆种子(购于广州某超市)不用经过消毒处理，直接放置在含有15ml不同浓度的pencolide溶液(浓度为：0mg/ml，0.01mg/ml、0.02mg/ml，0.08mg/ml，0.1mg/ml，0.14mg/ml)的培养皿上培养至发芽生根，然后测量根长进行分析，每个浓度进行三个重复。

拍照结果如图2所示，说明0.08mg/ml 0.1mg/mlpencolide溶液能够减轻根的褐变，并能促进绿豆根的生长。

实施例3pencolide可以促进马齿苋根生长及侧根增多

探究Pencolide对马齿苋生长的影响，具体实验流程如下：

1、马齿苋种子(Portulaca oleracea L.；购于广州清平药材市场)消毒处理：取适量马齿苋种子于1.5ml离心管中用超纯水轻轻摇晃清洗2～3次后经75％(v/v)酒精浸泡30～60s进行消毒，无菌水洗涤3～4次，30％(w/w)双氧水浸泡8min后无菌水洗涤3～4次，适量无菌水浸泡待用或4℃保存。

2、灭菌MS培养基(灭菌条件是121℃灭菌20min)，待培养基冷却到40度左右后，将pencolide添加到培养，使Pencolide的终浓度为0mg/ml，0.01mg/ml、0.02mg/ml，0.04mg/ml，0.08mg/ml，0.1mg/ml，0.1 4mg/ml，0.1 6mg/ml。

3、种子挑种：往每个培养皿倒入带有不同浓度pencolide 25mlMS培养基静置冷却，移液枪吸取大约15-20粒马齿苋种子整齐排放于培养基上，透气胶带封口。

4、培养条件：把培养皿放置于光照培养箱中，光照/黑暗(12h/12h)，日温/夜温(25℃/20℃)，相对湿度60％，光照强度800μmolm^-2s^-1。

5、培养相同天数后进行根长等指标检测。

结果如图3所示，说明pencolide溶液能够显著促进马齿苋根生长，最佳浓度为0.01mg/ml。

实例4pencolide能够提高作物的抗冷害能力

1、水稻种子PI312777(水稻品种PI312777参考文献获得：何海斌et al.化感水稻PI312777苗期根系分泌物中化学成分分析.应用生态学报，2005，16(12)，2383-2388)经75％(v/v)酒精消毒处理后放置于培养皿上培养5天(培养皿加入5ml的纯水，)，然后转移到瓶子中并添加相同体积(5ml)不同浓度pencolide溶液(0mg/ml，0.01mg/ml、0.08mg/ml，0.2mg/ml)后再培养5天，2天后转移到人工气候箱在16℃下培养5天，并定时补充水，防止干涸。

拍照结果如图4所示，从照片的结果来分析，pencolide浓度为0.01mg/ml和0.02mg/ml都能提高水稻的抗冷害能力，其中0.01mg/ml浓度效果明显，能够提高水稻的生长能力，并保持叶片常绿。

2、上述的水稻继续在相同条件下，培养12天，拍照并测量根长，结果如图5所示，结果显示0.01mg/ml的pencolide能够显著提高水稻的抗低温生长的能力。同时检测水稻叶片中植物IAA(生长素)、ABA(脱落酸)和JA(茉莉酸)等植物防御相关信号分子的含量，发现与空白组相比较，不同浓度的pencolide能够激活植物体内防御相关的信号分子，从而能够提高植物的抗性(图6)。

实施例5Pencolide处理后的水稻种子能够促进后期的生长

洗净并灭菌9cm培养皿，在超净工作台上进行水稻播种操作，每个培养皿放15粒水稻种子(日本晴水稻种子：Yan J.et al.The Tyrosine Aminomutase TAM1Is Requiredfor beta-Tyrosine Biosynthesis in Rice,Plant Cell,2015,27,1265-1278)，添加等体积不同浓度化合物pencolide溶液作为培养液，试验设置0、0.001、0.01、0.02、0.05、0.1mg/ml共6个浓度。每个浓度进行三个重复，待种子萌发后3天，把生长相同时间并生长状况类似的水稻移栽到蓝格箱进行土培，并定期补水，观察。

拍照结果如图7所示，水稻的鲜重、最长根长和平均根长的统计结果如表1所示。从照片和统计结果可以知道经0.01mg/ml～0.05mg/ml的pencolide处理后的水稻种子能够显著促进后期根、茎叶的生长，而且植株鲜重较重。

表1不同浓度的pencolide对水稻种子后期生长的影响

实施例6pencolide能够促进小麦的生长

探究Pencolide处理小麦后对其生长的影响，具体实验流程如下：

1、小麦种子(农大212，购于河北兴农富民种子销售有限公司)消毒处理：取适量小麦种子经75％(v/v)酒精浸泡1min消毒后蒸馏水洗涤三次，25℃避光浸泡8h待用，期间换水1～2次。

2、小麦种植：取9cm培养皿并放上一层滤纸，添加等体积不同浓度化合物pencolide溶液(0、0.02、0.05、0.1mg/ml)作为培养液，同时设置NAA(萘乙酸)阳性对照，每个浓度三个重复。每个培养皿放15粒外观良好的小麦种子。

3、培养条件：把培养皿放置于光照培养箱中，光照/黑暗(12h/12h),日温/夜温(25℃/20℃)，相对湿度60％，光照强度800μmolm^-2s^-1。

4、培养相同8天数后进行根长等指标检测。

结果如图8所示，结果表明，相对于空白对照组而言，0.05mg/ml的pencolide能够显著促进小麦的生长。

实施例7pencolide可以延缓水稻叶片的衰老

将处理后的水稻种子(水稻品种日本晴参考文献获得：Yan J.et al.TheTyrosine Aminomutase TAM1Is Required for beta-Tyrosine Biosynthesis in Rice,Plant Cell,2015,27,1265-1278)避光催芽，选取相同长势的种子移植到盒子中，并定期补水，7天后分别加入0.1mg/ml和0.05mg/ml和0mg/ml(空白)的pencolide，11天后观察并拍照。结果如图9所示，从结果很容易得出：0.1mg/ml和0.05mg/ml的pencolide能够延缓叶片的衰老。

实施例8pencolide促进植物的生长或增强植物的抗性

探究pencolide对植物生长或植物抗性的影响，实验步骤如下：

1)称取10g实验用土(采集于广东省广州市天河区)，3个重复；

2)将10g土壤溶解于200ml无菌水(加5g玻璃珠)中，充分振荡，静置10min后，得上清液，即为土壤微生物。

3)测试pencolide对土壤微生物的影响：分别0.2ml土壤微生物加入30mL带有一定pencolide浓度(0，0.002mg/mL、0.02mg/mL、0.1mg/mL)的LB液体培养基、查氏液体培养基(PDB)中(PDB购买于广东环凯微生物科技有限公司)，分别在1，5，10，15天中取样，并测量微生物OD600的数值。

4)数据的分析：根据OD数据初步分析pencolide能够调节微生物群落的变化，从而促进植物的生长或增强植物的抗性(图10)。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用，其特征在于：所述的pencolide的化学结构式如式I所示：

式I；

所述的植物为水稻，绿豆，马齿苋或小麦；

所述的pencolide的有效浓度为0.001～0.16mg/ml。

2.根据权利要求1所述的pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用，其特征在于：

所述的pencolide的有效浓度为0.01～0.1mg/ml。

3.根据权利要求1所述的pencolide在制备植物生长调节剂或诱导剂中的应用，其特征在于：

所述的植物生长调节剂或诱导剂为促进植物种子萌发，促进植物根部生长，促进植物侧根增多，促进植物后期生长，提高植物的生物利用度，延缓植物衰老，提高植物抗冷害能力，和/或增强植物抗性的植物生长调节剂或诱导剂。

4.pencolide作为植物生长调节剂或诱导剂的应用，其特征在于：所述的pencolide的化学结构式如式I所示：

式I；

所述的植物为水稻，绿豆，马齿苋或小麦；

所述的pencolide的有效浓度为0.001～0.16mg/ml。

5.根据权利要求4所述的pencolide作为植物生长调节剂或诱导剂的应用，其特征在于：为将植物种子或催芽后的植物种子浸泡到pencolide溶液中，或将pencolide溶液施加到植物上，或将pencolide溶液施加到种植植物的土壤中。

6.根据权利要求5所述的pencolide作为植物生长调节剂或诱导剂的应用，其特征在于：

所述的植物种子为经过消毒处理的植物种子；所述的消毒为采用酒精和/或双氧水进行消毒。

7.Pencolide在制备抗冷害药剂中的应用，其特征在于：所述的pencolide的化学结构式如式I所示：

式I；

所述的pencolide的有效剂量为0.0005～0.5 wt%。

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