CN110495388A - 月桂酸在制备植物抗性激活剂中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及月桂酸在制备植物抗性激活剂中的应用，所述植物抗性激活剂为月桂酸的无水乙醇溶液，其中月桂酸的浓度为8‑15g/L，该植物抗性激活剂用于诱导易感作物对南方根结线虫产生抗性时，植物抗性激活剂的用量以月桂酸的质量计为0.08‑0.12g/Kg干土。本发明通过采用月桂酸的无水乙醇溶液拌土，充分挥发一周至两周左右后，即可移栽幼苗，能激发植物产生抗性，具体为激发番茄等易感作物对南方根结线虫产生抗性，该方法防治南方根结线虫病害简便易行；其所用月桂酸天然无害，来源广泛，价格低廉；本发明可诱导易感作物对南方根结线虫产生抗性，减少化学药品的使用，效果稳定，对作物提质增效及农业可持续发展具有重要意义。

Description

月桂酸在制备植物抗性激活剂中的应用
技术领域
本发明属于农业生产技术领域，涉及月桂酸的新用途，具体涉及月桂酸在制备植物抗性激活剂中的应用。
背景技术
植物在自然界常常受到各种病虫害的威胁，如根结线虫等，从而导致巨大的经济损失。根结线虫的防治方法有很多，且多年来最成功的策略便是化学杀线剂的使用，这在目前也是常用的方法；然而，在自给自足的农业系统和高投入密集型生产系统中，化学药剂的使用给种植者带来巨大的负担，同时降低了收益，此外，由于政府法规、环境问题和绿色、可持续发展的环保理念也迫使农民减少使用化学农药，因此用经济高效、环境友好的生物措施来解决这些有害生物的需求日益增加。
常用的生物方法有抗性品种的选育以及微生物和天然活性物质的应用，且在此过程中也常常会诱导寄主植物产生抗性，进一步增强防治效果。
微生物受环境影响较大，目前在田间很难大面积推广利用。抗性基本上被认为是病虫害防治的最佳选择，因为它成本合理且环境友好；但寄主的天然抗性种类很少且易受环境影响，在自然选择作用下也常常进化出抗性突破群体。因此，尽管这种防治策略潜力巨大，但到目前为止仍未得到充分利用。而微生物、有机无机物质等抗性激活剂几乎没有任何直接的抗菌活性，从而避免了对病原菌群的直接选择压力，而且诱导的抗性更为广谱、持久，相对于目前的杀虫剂也更为环保，在病虫害防治中具有巨大的用途前景。
研究表明，在此过程中诱导的抗性机制主要表现为两方面，一是局部抗性，主要是通过酶活性、活性氧的变化产生过敏反应HR；二是系统抗性，主要包括以水杨酸(SA)和其衍生物为信号传导的系统获得性抗性(SAR)及茉莉酸和其衍生物为主的的诱导性系统抗性(ISR)。如在番茄上已经报道水杨酸会诱导易感品种在病原体感染后PR1基因的表达，并且PR1已被作为激活以SA为信号的系统获得性抗性(SAR)的标志。将油菜素内酯溶于水施用于易感番茄发现，与对照相比在接种南方根结线虫早期阶段H2O2迅速累积，产生过敏反应HR，显著降低了对番茄根系的侵染率。
月桂酸作为一种天然脂肪酸，绿色安全，在食品添加剂、保健品、医药等等方面均有诸多应用，但目前尚未见有用于激活植物抗性以防治病虫害的报道。
发明内容
本发明弥补了现有技术存在的不足，提供了一种月桂酸作为抗性激活剂的新用途，该激活剂能降低害虫对寄主植物的危害。
本发明采用如下技术方案：
月桂酸在制备植物抗性激活剂中的应用。
其中，月桂酸可以单独作为植物抗性激活剂的活性成分，也可以与其他具有激活植物产生抗性的活性成分进行配伍共同作为活性成分。
具体地，所述植物抗性激活剂为月桂酸的无水乙醇溶液。
详细地，所述植物抗性激活剂中月桂酸的浓度为8-15g/L。
在上述技术方案中，所述植物抗性激活剂用于诱导易感作物对南方根结线虫产生抗性时，植物抗性激活剂的用量以月桂酸的质量计为0.08-0.12g/Kg.dry soil。
本发明另一方面还提供了一种诱导植物对南方根结线虫产生抗性的植物抗性激活剂，所述植物抗性激活剂为月桂酸的无水乙醇溶液。
具体地，在上述植物抗性激活剂中，所述月桂酸的浓度为8-15g/L。
本发明又一方面还提供了上述植物抗性激活剂的制备方法，将月桂酸溶于无水乙醇得到月桂酸无水乙醇溶液。
本发明再一方面还提供了一种预防南方根结线虫的方法，包括，将上述植物抗性激活剂用于激活植物抗性，所述抗性为根系H2O2的迅速积累产生过敏反应和根系PR1基因的上调产生系统获得性抗性。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明提供了月桂酸的新用途，通过采用月桂酸的无水乙醇溶液拌土，充分挥发一周至两周左右后，即可移栽幼苗，能激发植物产生抗性，具体为激发番茄等易感作物对南方根结线虫产生抗性，该方法防治南方根结线虫病害简便易行；
(2)本发明所提供的植物抗性激活剂所有月桂酸天然无害，来源广泛，价格低廉；
(3)本发明可诱导易感作物对南方根结线虫产生抗性，减少了化学药品的使用，且效果稳定，是一种经济有效、绿色安全的措施，对作物提质增效及农业可持续发展具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄根系超氧化物歧化酶活性的影响；
图2为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄根系过氧化物酶活性的影响；
图3为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄根系过氧化氢酶活性的影响；
图4为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄根系PR1表达的影响；
图5为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对根结数的影响；
图6为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对卵块数的影响；
图7为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对土壤线虫数量的影响；
图8为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄产量的影响；
图9为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄果实质量的影响；
图10为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄可溶性蛋白含量的影响；
图11为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄可溶性糖含量的影响；
图12为本发明实施例中月桂酸的无水乙醇溶液对番茄糖酸比的影响。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
以下实施例仅用于说明本发明，并不用来限制本发明的保护范围。
以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
以下实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1月桂酸激活番茄抗性以降低南方根结线虫病害
1、材料
试验所用番茄品种为易感品种白果强丰；具体操作如下：将番茄种子播种于装满灭菌蛭石的育苗盘内，整个过程用日本园氏配方营养液浇灌，番茄长出三叶一心后选择长势一致的幼苗备用。所用盆栽土样采自于北京市房山番茄种植基地，晾晒过筛后用高温蒸汽锅进行灭菌(200℃，3h)，储存备用。
月桂酸(CAS：143-07-7，Sigma)，用色谱纯无水乙醇配成浓度为0.5mmol/kg干土的溶液，每千克土壤中含有0.10g月桂酸，每千克土壤所用无水乙醇为10ml，配制好后于-20℃冰箱保存备用。
南方根结线虫(Meloidogyne incognita)的二龄幼虫，可从中国农业大学获得。
根系氧化酶活性测定试剂盒由苏州科铭生物技术有限公司(www.cominbio.com)生产。
2、试验方法
试验共设以下四个处理，每盆土壤1kg：
空白对照(CK)：不用试剂拌土，番茄移栽后不接种南方根结线虫；
线虫对照(CM)：不用试剂拌土，番茄移栽缓苗一周后每盆接种线虫二龄幼虫1000条；
试剂对照(CN)：使用10ml的无水乙醇溶剂拌土并充分挥发一周至两周，番茄移栽缓苗一周后每盆接种线虫二龄幼虫1000条；
月桂酸处理(LA)：将0.5mmol/kg干土的月桂酸无水乙醇溶液拌土并充分挥发一周至两周左右，番茄移栽缓苗一周后每盆接种线虫二龄幼虫1000条。
接种南方根结线虫第2、7、14、21天时分别采集根系，轻轻冲洗干净并吸干后用锡箔纸包好放于-80℃冰箱保存；最后分别测定番茄根系的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)。
接种45天后测定番茄根系的根结数、卵块数和土壤线虫数。
根系氧化酶活性按照试剂盒说明进行测定、计算；PR1基因的表达采用实时荧光定量(qRT-PCR)法进行测定；线虫指标参照郑媛媛、刘洋等所述(郑媛媛，2014；刘洋，2017)，每个处理设置3个生物学重复。
参照Leonetti1和Chinnasri等通过Takara TaqMan probe qPCR法进行2d、7d、14d的番茄根系PR1基因表达的分析。具体为用Trizol法进行番茄根系总RNA的提取，用Takara试剂盒按其说明方法进行纯化和反转录，合成cDNA，最后用2×SYBR Premix EX Taq II(Probe qPCR)的荧光染料进行qRT-PCR。所用引物用Primer premier 5.0设计，如表1所示。扩增程序为95℃，2min；95℃，变性30s；60℃退火，30s；40个循环，72℃延伸采集荧光。相对基因表达根据2-ΔΔCT(Livak and Schmittgen,2001)的方法进行数据分析。
表1 Real-time PCR中所用引物序列
接种45天后，将番茄地上部从齐盆处全部剪下，待盆中的土稍干后，将盆倒扣在筛子上，慢慢将土打散取出根系并小心冲洗干净，尽量不要破坏根系，再用吸水纸吸干，肉眼观察上述清洗干净的番茄根系上根结数与卵块数的数量并记录；将取出番茄根系的土壤混匀，称取50g利用贝尔曼漏斗法提取其中的南方根结线虫，显微镜下观察记录。
3、结果
(1)月桂酸处理对番茄根系氧化酶活性的影响
如表2和图1所示，SOD在2-7天时活性较高，7-14天SOD活性开始下降并在14天降至最低，14-21天几乎无变化，说明SOD主要在南方根结线虫侵染早期作用。SOD能够将超氧阴离子歧化成为H2O2，进而诱导形成过敏反应(HR)，干扰线虫取食位点的形成。
表2月桂酸的无水乙醇溶液处理对番茄根系SOD(U/g FW)活性的影响
注：2d、7d、14d、21d指采用时间点，以下同此。
如表3-4和图2-3所示，CAT在2-7天活性相对较低，7-14天活性开始增强并在14天达到最大活性；POD在2-7天活性较低，在14天开始活性增强并在21天达到最大。
表3月桂酸的无水乙醇溶液处理对番茄根系POD(U/g FW)活性的影响
表4月桂酸的无水乙醇溶液处理对番茄根系CAT(U/g FW)活性的影响
综合分析以上结果可知，早期两种酶的较低活性有利于H2O2的积累，与SOD共同作用诱导番茄根系产生HR。
(2)月桂酸处理对番茄根系PR1表达和系统获得性抗性的影响
表5和图4为不同处理对番茄根系PR1表达和系统获得性抗性的影响结果。
表5不同处理的PR1基因相对表达量
分析表5和图4的结果可知，月桂酸处理在接种南方根结线虫2-7天后显著上调根系PR1的表达，分别为4倍和9倍；PR1是以水杨酸为信号传导的系统获得性抗性(SAR)的关键调节基因，因此推测月桂酸处理激活了番茄根系的SAR。
(3)月桂酸处理对番茄抗性的影响
在SAR过程中，SA不仅作为信号分子，还能与CAT结合而抑制其活性，降低对H2O2的降解，增强HR。H2O2则能上调PR1基因表达4倍以上，因此整个过程中HR与SAR协同作用提高了番茄对南方根结线虫的抗性。
(4)施用月桂酸显著减轻南方根结线虫病害
表6和图5-7为不同处理对番茄根系根结数、卵块数和土壤线虫数的影响结果。
表6不同处理对番茄根系根结数、卵块数和土壤线虫数
分析表6和图5-7的结果可知，与CM、CN两个对照相比，月桂酸使番茄根系的根结数、卵块数及土壤中的线虫数量分别显著降低，降低率分别为36.7％、46.1％和41.2％，对南方根结线虫有较好的防治效果。
4、结论
月桂酸的无水乙醇溶液拌土可通过过敏反应与系统获得性抗性的协同作用提高易感番茄对南方根结线虫的抗性，显著降低番茄根系的根结数、卵块数和土壤线虫数量。
实施例2月桂酸拌土增加番茄产量并改善番茄品质
1、材料
同实施例1。
2、试验方法
与实施例1相似，不同之处在于，每盆3kg土。
番茄单株产量和单果质量的测定：番茄留四穗打顶，记录每株番茄的个数、果重和总质量，单株产量＝四株总质量/4，单果质量＝四株番茄质量/果实个数。
番茄品质的测定：每个处理每株番茄取第二穗果实，打浆混匀测定品质。
主要测定可溶性糖、可溶性酸、Vc含量、可溶性蛋白、固形物，方法参照张志良等所述(张志良，2016)。
可溶性糖的测定采用蒽酮比色法，可溶性酸的测定采用酸碱滴定法，Vc含量的测定采用2，6-二氯靛酚滴定法，可溶性蛋白的测定采用考马斯亮蓝法，可溶性固形物的测定采用手持折光仪法。
3、结果
(1)月桂酸拌土处理显著提高番茄的产量和单果质量
如表7和图8-9所示，与线虫对照相比，月桂酸拌土显著提高了番茄的单株产量和质量；其提高率分别为26.7％和30.9％。
表7月桂酸拌土处理对番茄产量和果实质量的影响结果
(2)月桂酸拌土处理显著改善番茄品质
如表8和图10-12所示，与线虫对照相比，月桂酸拌土使番茄可溶性糖、可溶性固形物含量分别增加了38％、50％，相对于线虫处理、无水乙醇处理的番茄糖酸比4.51和4.50，月桂酸处理为7.37，显著改善了番茄风味品质。
表8月桂酸拌土处理对番茄品质的影响结果
4、结论
月桂酸的拌土显著提高了番茄的产量和单果质量，并改善了番茄品质。
最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.月桂酸在制备植物抗性激活剂中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物抗性激活剂的活性成分为月桂酸。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述植物抗性激活剂为月桂酸的无水乙醇溶液。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述植物抗性激活剂中月桂酸的浓度为8-15g/L。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述植物抗性激活剂用于诱导易感作物对南方根结线虫产生抗性时，植物抗性激活剂的用量以月桂酸的质量计为0.08-0.12g/Kg.dry soil。
6.一种诱导植物对南方根结线虫产生抗性的植物抗性激活剂，其特征在于，所述植物抗性激活剂为月桂酸的无水乙醇溶液。
7.根据权利要求6所述的植物抗性激活剂，其特征在于，所述月桂酸的浓度为8-15g/L。
8.一种权利要求6所述植物抗性激活剂的制备方法，其特征在于，将月桂酸溶于无水乙醇得到月桂酸无水乙醇溶液。
9.一种预防南方根结线虫的方法，其特征在于，将权利要求6所述的植物抗性激活剂用于激活植物抗性，所述抗性为根系H2O2的迅速积累产生过敏反应和根系PR1基因的上调产生系统获得性抗性。
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