CN111264543B - 一种嘌呤碱植物免疫诱抗剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嘌呤碱植物免疫诱抗剂及其应用，属于生物农药技术领域。本发明发现鸟嘌呤可提高植物的防御反应，降低发病率，特别是对于农作物卵菌类病害具有较好的防治效果，因此，鸟嘌呤及其结构类似物可作为植物免疫诱抗剂的有效成分。本发明以鸟嘌呤或其结构类似物为有效成分制备的植物免疫诱抗剂，在应用时主要采用喷施的方法，操作简单方便，并可在植物发病高发期提前喷施，可以有效防止病害大面积发生。

Description

一种嘌呤碱植物免疫诱抗剂及其应用

技术领域

本发明涉及生物农药技术领域，具体涉及一种嘌呤碱植物免疫诱抗剂及其应用。

背景技术

我国是农业大国，粮食是人民的必需品，对于国民经济稳定增长具有重要意义。但是当前农作物病害严重，由于病原体引起的不同疾病，每年损失价值数十亿美元的农作物。长期以来农民防治病害的主要方法是化学防治，通过喷施农药以病原菌为直接靶标快速直接全面的将病原菌杀死，以达到控制病害的目的。但是由于农药使用剂量大、施药不科学等问题，容易造成环境污染，作物药害，病原菌产生抗药性等副作用，不仅破坏生态平衡、制约农业的发展，而且会对人体健康造成威胁。因此寻找无毒无害、高效环保的新的防治病害方法十分迫切。

与动物类似，植物也存在免疫系统，可以抵抗病原菌的侵染。这种免疫并不是将病原菌直接杀死，而是通过控制植物体内的防卫、代谢系统激活相应的抗病反应相关基因，从而来提高植物对病原菌的抗病能力。植物一旦产生免疫反应就可以防卫多种病害，可以由局部组织扩展到整株植物，并且作用效果持久，因此具有系统性、广谱性、稳定性的特点。能够激活植物免疫反应的激发子开发成植物免疫诱抗剂，用于植物病害的防治。已知的植物免疫诱抗剂有糖类、糖肽类、脂类、蛋白质类、次级代谢物和核苷酸类等，但尚未见到鸟嘌呤类物质提高植物抗病性的报道。

卵菌是多分枝的群体，包括60多种疫霉菌、多个活体营养的霜霉菌和100多种腐霉菌，其中许多是植物病原菌。卵菌在系统进化上有别于其它植物病原菌，形成一个独立的群体，所致病害给许多农作物和花卉植物造成毁灭性危害。为了控制该群病原生物所致病害，世界各国的真菌学和植物病理学工作者从不同角度对疫霉菌进行了大量的研究，但由于从寄主植物中难以获得抗性持久的抗源，而且缺乏针对卵菌的有效杀菌剂，因此，很难防控由卵菌引起的植物病害。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种嘌呤碱植物免疫诱抗剂及其应用。

本发明的第一方面，提供碱基类物质在制备植物免疫诱抗剂中的应用。

优选的，所述碱基类物质为鸟嘌呤或其结构类似物。

本发明的第二方面，提供植物免疫诱抗剂在如下1)-3)任一项中的应用：

1)防治农作物真菌类病害；

2)防治农作物细菌类病害；

3)防治农作物卵菌类病害；

所述植物免疫诱抗剂是以鸟嘌呤或其结构类似物为有效成分。

进一步的，所述植物免疫诱抗剂中还包含表面活性剂。

优选的，按体积百分数计，所述植物免疫诱抗剂中包含0.03～0.05％的高效有机硅表面活性剂Silwet L-L77。

优选的，农作物真菌类病害为水稻纹枯病；农作物细菌类病害为水稻细菌性条斑病、水稻白叶枯病；农作物卵菌类病害为马铃薯晚疫病。

本发明的第三方面，提供一种防治农作物真菌类、细菌类和/或卵菌类病害的方法，包括将植物免疫诱抗剂喷施于农作物叶片或者茎秆上的步骤；

所述植物免疫诱抗剂以鸟嘌呤或其结构类似物为有效成分。

优选的，所述植物免疫诱抗剂中，鸟嘌呤或其结构类似物的含量为5-150ng/ml。

优选的，所述植物免疫诱抗剂中还包含：体积百分含量为0.03-0.05％的高效有机硅表面活性剂Silwet L-77。

本发明的第四方面，提供鸟嘌呤或其结构类似物在提高植物免疫抗性中的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明首次发现，鸟嘌呤可提高植物的植物的防御反应，降低发病率，特别是对于农作物卵菌类病害具有较好的防治效果，因此，鸟嘌呤及其结构类似物可作为植物免疫诱抗剂的有效成分。

(2)以鸟嘌呤或其结构类似物为有效成分制备的植物免疫诱抗剂属于生物农药制剂，具有对环境无污染、活性高、效果好等优点。

(3)本发明以鸟嘌呤或其结构类似物为有效成分制备的植物免疫诱抗剂，在应用时主要采用喷施的方法，操作简单方便，并可在植物发病高发期提前喷施，可以有效防止病害大面积发生。

附图说明

图1：水稻在喷施0.05％Silwet L-77水溶液(对照)与100ng/ml鸟嘌呤(含0.05％Silwet L-77)2小时后，将培养好的纹枯病菌用木质火柴棒缠绕，通过嵌入法将带菌木质火柴棒嵌入到水稻叶鞘中，并用保鲜膜封上保湿。接种4天后，将水稻发病部位剪下并拍摄发病病斑表型。A图显示纹枯病发病表型，B图显示纹枯病病斑长度统计结果(t检验，P<0.05)，“**”两组数据之间存在显著性差异。

图2：水稻在喷施0.05％Silwet L-77水溶液(对照)与100ng/ml鸟嘌呤(含0.05％Silwet-77)2小时后，用10mM MgCl₂将平板上培养好的细条菌株RS105洗脱下来，并将溶液OD值调至0.005，使用灭菌的医用注射器对植物叶片进行注射接种，10天后，对发病叶片进行取样拍照，统计病斑长度并做细菌生长数量统计。图A显示接种RS105后发病表型，图B显示接种10天后，喷施鸟嘌呤与对照的发病病斑长度(t检验，P<0.05)，“**”两组数据之间存在显著性差异。图C显示接种10天后，喷施鸟嘌呤与对照叶片中的细菌生长数量(t检验，P<0.05)，“***”两组数据之间存在极显著性差异。

图3：水稻在喷施0.05％Silwet L-77水溶液(对照)与100ng/ml鸟嘌呤(含0.05％Silwet L-77)2小时后，用10mM MgCl₂将平板上培养好的白叶枯菌株PXO99A洗脱下来，并将溶液OD值调至0.5，使用带有磨砂面的剪刀蘸取菌液，对水稻叶尖进行剪切接种，接种18天后，对发病叶片进行取样拍照，并测量病斑长度。图A显示白叶枯发病表型，图B显示白叶枯发病长度(t检验，P<0.05)，“***”两组数据之间存在极显著性差异。

图4：将马铃薯叶片剪下，并喷施0.05％Silwet L-77水溶液(对照)与100ng/ml鸟嘌呤(含0.05％Silwet-77)，2小时后，离体接种晚疫病菌并用湿纸存放于22度保湿，4天后记录发病情况，统计病情指数并拍摄晚疫病发病病斑照片。图A显示晚疫病发病4天后的表型，图B显示晚疫病发病4天后的病情指数。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

术语：

鸟嘌呤(Guanine)，是一种碱基，别名有鸟粪素、鸟便嘌呤、2-氨基-6-羟基嘌呤、2-氨基次黄嘌呤等。其结构式如下：

正如背景技术部分所介绍的，植物虽然存在自身免疫抗病系统，但其抗病能力是有限的，仍需要植物免疫诱抗剂来增强植物的免疫抗性。本申请的发明人在植物抗病诱抗剂研究领域深耕多年，在前期的研究中发现，核苷酸类物质2’-脱氧鸟苷可激发植物叶片活性氧爆发，病程相关基因PR1高量表达，并且显著降低病斑面积以及细菌生长数量。

我们知道，核苷酸是由戊糖、碱基和磷酸组成的，戊糖分为脱氧核糖和核糖，碱基分为腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶以及尿嘧啶。不同碱基之间、碱基与核苷酸类化合物之间的结构不同，所具备的生物活性也差别很大。

为进一步开发新的植物免疫诱抗剂，本发明对碱基类物质的生物活性进行了研究，结果发现，鸟嘌呤能够提高植物的防御反应，降低发病率，对作物的真菌类、细菌类病害均有很好的防治效果，在病害高发期可以提前喷施，做到“治未病，防未然”。更为关键的是，我们都知道，卵菌引起的植物病害是很难进行防控的，卵菌防治与真菌、细菌不同，防治的方法也不同。防治真菌的药对于卵菌一般都不起作用。本发明在研究鸟嘌呤的广谱抗病性时发现，鸟嘌呤对于作物卵菌类病害也具有非常好的防治效果，有效解决了卵菌引起的植物病害的防治难题。

此外，鸟嘌呤的来源广泛，对环境无污染，对保障农产品安全生产具有重要意义，因此，鸟嘌呤或其结构类似物可以作为一种全新的高效、无毒的植物免疫诱抗剂，由此提出了本发明。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例中所用的未进行具体说明试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

其中，本发明实施例中所用到的植物抗病诱抗剂是按如下方法制备得到的：

以苛性碱为溶剂配制1g/ml鸟嘌呤母液，然后用超纯水稀释，配制浓度为100ng/ml的鸟嘌呤溶液，并加入高效有机硅表面活性剂Silwet L-77，使Silwet L-77的体积百分含量为0.05％，混合均匀后得到植物免疫诱抗剂。在试验中所有的对照为苛性碱同等稀释的水溶液外加体积百分为0.05％的Silwet L-77。

实施例1：

1.试验作物：水稻(为粳稻中花11)。

2.种植方式：水稻在温室中种植，每天交替进行16小时光照、8小时黑暗，培养温度为常温26℃，空气湿度为60-70％；温室地点在山东农业大学作物生物学国家重点实验室。

3.试验方法：

将植物免疫诱抗剂(含100ng/ml的鸟嘌呤溶液和0.05％的Silwet L-77)喷施于培养8周的水稻叶片和茎秆上，并以仅含0.05％的Silwet L-77的水溶液作对照。两小时后，将培养好的纹枯病菌将木质火柴棒缠绕，通过嵌入法将带菌木质火柴棒嵌入到水稻叶鞘中，并用保鲜膜封上保湿。接种4天后，将水稻发病部位剪下并拍摄发病病斑表型，测量病斑长度。

4.实验结果

结果如图1A和1B所示，喷施植物免疫诱抗剂后较对照相比，病斑长度减少了31％。

上述实验结果表明，外源喷施本发明的植物免疫诱抗剂(含100ng/ml的鸟嘌呤溶液和0.05％的Silwet L-77)可激发水稻对纹枯病菌的诱导抗性，提高水稻抗纹枯病能力。这说明本发明的植物免疫诱抗剂具有预防纹枯病的潜力。

实施例2：

1.试验作物：水稻(为粳稻中花11)。

2.种植方式：水稻在温室中种植，每天交替进行16小时光照、8小时黑暗，培养温度为常温26℃，空气湿度为60-70％；温室地点在山东农业大学作物生物学国家重点实验室。

3.实验方法：

水稻培养到第6周时，将植物免疫诱抗剂(含100ng/ml的鸟嘌呤溶液和0.05％的Silwet L-77)喷施在水稻叶片上，并以仅含0.05％的Silwet L-77的水溶液作对照。2小时后，用10mM MgCl₂将平板上培养好的细菌性条斑病菌RS105洗脱下来，并将OD值调至0.005，使用灭菌的医用注射器对水稻叶片进行注射接种，接种10天后，对发病叶片进行取样拍照，测量病斑长度并进行细菌数量测定。

4.试验结果：

图A显示喷施鸟嘌呤后能明显降低细条病菌的发病长度，图B病斑长度统计数据显示与对照相比，鸟嘌呤喷施处理的叶片病斑长度减少了50％。图C显示，与对照相比，在喷施鸟嘌呤后，叶片中的细菌生长数量降低了135倍。这些结果表明鸟嘌呤能够显著提高水稻对细条病的抗病性。

实施例3：

1.试验作物：水稻(为粳稻中花11)。

2.种植方式：水稻在温室中种植，每天交替进行16小时光照、8小时黑暗，培养温度为常温26℃，空气湿度为60-70％；温室地点在山东农业大学作物生物学国家重点实验室。

3.试验方法：

水稻在喷施0.05％Silwet L-77水溶液(对照)与100ng/ml鸟嘌呤(含0.05％Silwet L-77)2小时后，用10mM MgCl₂将平板上培养好的白叶枯菌株PXO99A洗脱下来，并将溶液OD值调至0.5，使用带有磨砂面的剪刀蘸取菌液，对水稻叶尖进行剪切接种，接种18天后，对发病叶片进行取样拍照，并测量病斑长度。

4.试验结果：

图3A和B分别显示鸟嘌呤处理后的水稻病斑长度仅为对照的63％，病斑长度降低了37％。这些结果表明鸟嘌呤显著提高水稻对白叶枯的抗病性。

实施例4：

1.试验作物：马铃薯(为底西芮desiree)。

2.种植方式：马铃薯在温室中种植，每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，培养温度为常温22℃，空气湿度为60-70％；温室地点在山东农业大学作物生物学国家重点实验室。

3.试验方法：

将植物免疫诱抗剂(含100ng/ml的鸟嘌呤溶液和0.05％的Silwet L-L77)喷施于培养4周的马铃薯叶片上，并以仅含0.05％的Silwet L-L77的水溶液作对照。2小时后将叶片剪下并离体接种马铃薯晚疫病菌并用湿纸保湿，4天后观察发病情况，统计病情指数并拍摄发病病斑表型。

4.试验结果：

如图A所示，喷施鸟嘌呤后叶片发病面积明显减少，病情指数统计显示喷施鸟嘌呤后，晚疫病发病病情指数仅为对照的1/9，表明鸟嘌呤具有防治马铃薯晚疫病的潜质。

上述实验结果表明，外源喷施本发明的植物免疫诱抗剂(含100ng/ml的鸟嘌呤溶液和0.05％的Silwet L-L77)可提高马铃薯对晚疫病菌的抗性。这说明本发明的植物免疫诱抗剂可提高植物对卵菌的抗病性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.鸟嘌呤在制备植物免疫诱抗剂中的应用；

所述鸟嘌呤的结构式如下所示：

2.植物免疫诱抗剂在防治农作物卵菌类病害中的应用：

所述植物免疫诱抗剂是以鸟嘌呤为有效成分，所述鸟嘌呤的结构式如下：

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述植物免疫诱抗剂中还包含表面活性剂。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，按体积百分数计，所述植物免疫诱抗剂中包含0.03～0.05％的高效有机硅表面活性剂Silwet L-L77。

5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，农作物卵菌类病害为马铃薯晚疫病。

6.一种防治农作物卵菌类病害的方法，包括将植物免疫诱抗剂喷施于农作物叶片或者茎秆上的步骤；

所述植物免疫诱抗剂以鸟嘌呤为有效成分；

所述植物免疫诱抗剂中，鸟嘌呤使用浓度为5-150ng/ml。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述植物免疫诱抗剂中还包含：体积百分含量为0.03-0.05％的高效有机硅表面活性剂Silwet L-77。

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