CN111454237B - 一种抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸，属于除草活性物质领域。本发明采用培养皿生物监测法研究曲酸溶液对受体植物黑麦草种子萌发和生长的影响，结果表明，曲酸溶液对黑麦草种子萌发表现出抑制作用，随着曲酸溶液浓度的增大抑制作用增强，曲酸溶液浓度100 ppm、200 ppm、400 ppm和800 ppm对黑麦草种子萌发的抑制率分别为14.16±3.60%、27.32±6.24%、35.42±4.37%和61.89±4.99%。曲酸溶液对黑麦草种子胚根生长表现出抑制作用，随着曲酸溶液浓度的增大抑制作用增强，曲酸溶液浓度100 ppm、200 ppm、400 ppm和800 ppm对黑麦草种子胚根生长的抑制率分别为14.36±4.04%、26.60±4.64%、43.60±3.23%和78.99±1.20%。曲酸能够有效的抑制黑麦草种子萌发和生长，其单体或者组合物可用于制备抑制黑麦草种子萌发和生长的产品。

Description

一种抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸
技术领域
本发明属于除草活性物质领域，涉及抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸，还涉及化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用。
背景技术
杂草是指生长在有害于人类生存和活动场地的植物，农业田间杂草与作物争夺养料、水分、阳光和空间，妨碍田间通风透光，从而降低了作物的产量和质量，许多杂草是致病微生物和害虫的中间寄主或寄宿地，会导致病、虫害的发生。农业田间杂草的处理主要是采用化学除草剂，化学除草剂的需求量、年增量增长显著。大量化学除草剂的使用不仅危及生态平衡和污染环境，而且化学除草剂残留已成为影响人类健康的重要因素，有证据表明化学除草剂残留与人类肿瘤、生殖和神经退行性发育障碍、慢性病等疾病密切相关。基于对生态环境安全和生物食品安全的关注，天然产物来源的除草剂因其活性成分多样、作用机制独特、不易引起靶标有害生物的抗药性以及对人畜等非靶标生物安全等优点而成为新型环境友好型除草剂的重要发展方向。开发天然产物来源的除草剂可以减轻农业生产中化学除草剂的使用，降低其在作物或土壤环境中的残留量，已成为解决农业可持续发展问题的热点研究领域，从天然产物探寻抑制杂草种子萌发和生长安全可靠的有效物质具有重要意义。
黑麦草作为绿化草坪和牧草引入中国，在草坪绿化和畜牧养殖等方面做出了贡献，但近年来黑麦草在田地里泛滥成灾，发生危害面积迅速扩大。本案发明人从毒副作用小的天然产物中寻找抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物，发现了化合物曲酸。曲酸化学名称为5-羟基-2-羟甲基-吡喃-4-酮，是微生物生长过程中经糖代谢产生的一种弱酸性化合物。研究结果表明曲酸具有抑菌能力、抗氧化性、与金属离子螯和等性质，曲酸已广泛用于食品的抗菌防腐；曲酸具有抑制酪氨酸酶活性的作用，有显著的美白作用；曲酸是生产头孢类抗生素的中间体；对人畜无毒、无公害农药杀虫剂的原料。经对现有技术文献检索，未见曲酸抑制黑麦草种子萌发和生长的文献报道，市场上也尚未见有与曲酸相关的除草制剂。
发明内容
本案发明人在从毒副作用小的天然产物中寻找抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物，发现了化合物曲酸对黑麦草种子萌发和生长显著的抑制作用，因而完成了本发明。
本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸，本发明另一目的是提供化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用。
为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的一种抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸，曲酸是如下结构式的化合物，
Figure GDA0002539172280000021
本发明的化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用。
进一步的，本发明的化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用，所述化合物曲酸的溶液浓度为400-800ppm。
优选的，本发明的化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用，所述化合物曲酸的溶液浓度为800ppm。
本发明采用培养皿生物监测法研究曲酸溶液对受体植物黑麦草种子萌发和生长的影响，以发芽率为指标考察曲酸溶液对黑麦草种子萌发的影响；以幼苗胚根长和胚轴长为指标考察曲酸溶液对黑麦草种子生长的影响。结果表明，曲酸溶液对黑麦草种子萌发表现出抑制作用，随着曲酸溶液浓度的增大抑制作用增强，曲酸溶液浓度100ppm、200ppm、400ppm和800ppm对黑麦草种子萌发的抑制率分别为14.16±3.60％、27.32±6.24％、35.42±4.37％和61.89±4.99％。曲酸溶液对黑麦草种子胚根生长表现出抑制作用，随着曲酸溶液浓度的增大抑制作用增强，曲酸溶液浓度100ppm、200ppm、400ppm和800ppm对黑麦草种子胚根生长的抑制率分别为14.36±4.04％、26.60±4.64％、43.60±3.23％和78.99±1.20％。上述结果表明化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用，特别是化合物曲酸的溶液浓度为800ppm在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用。也可以含有化合物曲酸的组合物在在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用。
本发明的一种抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸优点为对人畜无毒、不危及生态平衡和污染环境。
本发明还提供用本发明的抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸以及可接受的载体或赋形剂制备的产品。这些产品选自以下剂型：可湿性粉剂、颗粒剂、水剂、可溶性粉剂、片剂。
本发明的含有抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸的产品，在制备产品时可加入可接受的载体，所述产品可接受的载体来自：抗氧剂、鏊合剂、表面活性剂、填充剂、崩解剂、湿润剂、溶剂、pH调节剂等，常用载体如：甘露糖醇、右旋糖苷、乳糖、葡萄糖、山梨醇、木糖醇、水、硅衍生物、纤维素、纤维素衍生物、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、甘油、吐温80、琼脂、碳酸钙、聚乙二醇、环糊精、磷脂类材料、滑石粉、硬脂酸镁、硬脂酸钙等。
以下通过具体实施例对本发明作进一步的说明，并非对本发明的限定，依照本领域公知的现有技术，本发明的实施方式并不限于具体实施例。
附图说明
图1是化合物曲酸对黑麦草根和茎生长影响分析图。
具体实施方式
实施例1
化合物曲酸对黑麦草种子萌发的影响
不同浓度曲酸溶液的制备分别称取适量的曲酸，用蒸馏水溶解，配置0ppm(蒸馏水，空白对照)、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸溶液。
受试黑麦草种子处理选取籽粒饱满、大小均一、无病虫害的黑麦草种子，用10％的次氯酸钠消毒10分钟，用蒸馏水清洗5次，置于滤纸上，在无菌操作台中挥干，备用。
黑麦草种子萌发测定采用培养皿滤纸法。培养皿底部垫上双层滤纸，经高温灭菌后，分别加浓度为0ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸水溶液6ml，0ppm浓度组为对照组，其余浓度组作为实验组，分别在每个培养皿中摆放黑麦草种子30粒，不同浓度组分别设置三平行，将培养皿置智能人工培养箱(光照强度为3000lx、光照时间为12h、温度为25±1℃、湿度为80％RH)中培养24h，观察发芽数(胚根突破种皮1mm)，观察48h。计算发芽率和发芽抑制率。结果见表1。
表1 化合物曲酸对黑麦草种子萌发的影响
化合物曲酸浓度(ppm) 黑麦草种子萌发率(％) 萌发抑制率(％)
0 53.33±3.33 -
100 45.78±1.92 14.16±3.60*
200 38.76±3.33 27.32±6.24**
400 34.44±2.33 35.42±4.37**
800 20.32±2.66 61.89±4.99**
*与对照组比较P<0.05，**与对照组比较P<0.05
实施例2
化合物曲酸对黑麦草种子生长的影响
不同浓度曲酸溶液的制备分别称取适量的曲酸，用蒸馏水溶解，配置0ppm(蒸馏水，空白对照)、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸溶液。
受试黑麦草种子处理选取籽粒饱满、大小均一、无病虫害的黑麦草种子，用10％的次氯酸钠消毒10分钟，用蒸馏水清洗5次，置于滤纸上，在无菌操作台中挥干，备用。
黑麦草种子生长测定
采用培养皿滤纸法。培养皿底部垫上双层滤纸，经高温灭菌后，分别加浓度为0ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸水溶液6ml，0ppm浓度组为对照组，其余浓度组作为实验组，分别在每个培养皿中摆放已萌发的黑麦草种子30粒，不同浓度组分别设置三平行，将培养皿置智能人工培养箱(光照强度为3000lx、光照时间为12h、温度为25±1℃、湿度为80％RH)中培养3天，测量胚根长和胚轴长，计算抑制率。结果见表2和图1。
表2 化合物曲酸对黑麦草种子生长的影响
Figure GDA0002539172280000041
*与对照组比较P<0.05，**与对照组比较P<0.05
实施例3
化合物曲酸对稗草种子萌发的影响
不同浓度曲酸溶液的制备分别称取适量的曲酸，用蒸馏水溶解，配置0ppm(蒸馏水，空白对照)、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸溶液。
受试稗草种子处理选取籽粒饱满、大小均一、无病虫害的稗草种子，用10％的次氯酸钠消毒10分钟，用蒸馏水清洗5次，置于滤纸上，在无菌操作台中挥干，备用。
稗草种子萌发测定采用培养皿滤纸法。培养皿底部垫上双层滤纸，经高温灭菌后，分别加浓度为0ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸水溶液6ml，0ppm浓度组为对照组，其余浓度组作为实验组，分别在每个培养皿中摆放稗草种子30粒，不同浓度组分别设置三平行，将培养皿置智能人工培养箱(光照强度为3000lx、光照时间为12h、温度为25±1℃、湿度为80％RH)中培养24h，观察发芽数(胚根突破种皮1mm)，观察48h。计算发芽率和发芽抑制率。结果见表3。
表3 化合物曲酸对稗草种子萌发的影响
Figure GDA0002539172280000042
Figure GDA0002539172280000051
*与对照组比较P<0.05，**与对照组比较P<0.05
实施例4
化合物曲酸对稗草种子生长的影响
不同浓度曲酸溶液的制备分别称取适量的曲酸，用蒸馏水溶解，配置0ppm(蒸馏水，空白对照)、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸溶液。
受试稗草种子处理选取籽粒饱满、大小均一、无病虫害的稗草种子，用10％的次氯酸钠消毒10分钟，用蒸馏水清洗5次，置于滤纸上，在无菌操作台中挥干，备用。
稗草种子生长测定
采用培养皿滤纸法。培养皿底部垫上双层滤纸，经高温灭菌后，分别加浓度为0ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸水溶液6ml，0ppm浓度组为对照组，其余浓度组作为实验组，分别在每个培养皿中摆放已萌发的稗草种子30粒，不同浓度组分别设置三平行，将培养皿置智能人工培养箱(光照强度为3000lx、光照时间为12h、温度为25±1℃、湿度为80％RH)中培养3天，测量胚根长和胚轴长，计算抑制率。结果见表4。
表4 化合物曲酸对稗草种子生长的影响
Figure GDA0002539172280000052
*与对照组比较P<0.05，**与对照组比较P<0.05
实施例5
化合物曲酸对紫花苜蓿种子萌发的影响
不同浓度曲酸溶液的制备分别称取适量的曲酸，用蒸馏水溶解，配置0ppm(蒸馏水，空白对照)、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸溶液。
受试稗草种子处理选取籽粒饱满、大小均一、无病虫害的紫花苜蓿种子，用10％的次氯酸钠消毒10分钟，用蒸馏水清洗5次，置于滤纸上，在无菌操作台中挥干，备用。
稗草种子萌发测定采用培养皿滤纸法。培养皿底部垫上双层滤纸，经高温灭菌后，分别加浓度为0ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸水溶液6ml，0ppm浓度组为对照组，其余浓度组作为实验组，分别在每个培养皿中摆放紫花苜蓿种子30粒，不同浓度组分别设置三平行，将培养皿置智能人工培养箱(光照强度为3000lx、光照时间为12h、温度为25±1℃、湿度为80％RH)中培养24h，观察发芽数(胚根突破种皮1mm)，观察48h。计算发芽率和发芽抑制率。结果见表5。
表5 化合物曲酸对紫花苜蓿种子萌发的影响
化合物曲酸浓度(ppm) 稗草种子萌发率(％) 萌发抑制率(％)
0 86.67±3.33 -
100 84.44±5.09 2.57±6.45
200 76.67±3.33 11.54±3.84
400 76.67±3.33 11.54±3.84
800 74.44±5.09 14.11±5.87
实施例6
化合物曲酸对紫花苜蓿种子生长的影响
不同浓度曲酸溶液的制备分别称取适量的曲酸，用蒸馏水溶解，配置0ppm(蒸馏水，空白对照)、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸溶液。
受试紫花苜蓿种子处理选取籽粒饱满、大小均一、无病虫害的稗草种子，用10％的次氯酸钠消毒10分钟，用蒸馏水清洗5次，置于滤纸上，在无菌操作台中挥干，备用。
稗草种子生长测定
采用培养皿滤纸法。培养皿底部垫上双层滤纸，经高温灭菌后，分别加浓度为0ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm的曲酸水溶液6ml，0ppm浓度组为对照组，其余浓度组作为实验组，分别在每个培养皿中摆放已萌发的紫花苜蓿种子30粒，不同浓度组分别设置三平行，将培养皿置智能人工培养箱(光照强度为3000lx、光照时间为12h、温度为25±1℃、湿度为80％RH)中培养3天，测量胚根长和胚轴长，计算抑制率。结果见表6。
表6 化合物曲酸对紫花苜蓿种子生长的影响
Figure GDA0002539172280000061
Figure GDA0002539172280000071
**与对照组比较P<0.05
实施例7
抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸以及可接受的载体或赋形剂制备的产品。这些产品选自以下剂型：可湿性粉剂、颗粒剂、水剂、可溶性粉剂、片剂。在制备产品时可加入可接受的载体，所述产品可接受的载体来自：抗氧剂、鏊合剂、表面活性剂、填充剂、崩解剂、湿润剂、溶剂、pH调节剂等，常用载体如：甘露糖醇、右旋糖苷、乳糖、葡萄糖、山梨醇、木糖醇、水、硅衍生物、纤维素、纤维素衍生物、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、甘油、吐温80、琼脂、碳酸钙、聚乙二醇、环糊精、磷脂类材料、滑石粉、硬脂酸镁、硬脂酸钙等。上述制备工艺均为本领域常规操作，在此不加赘述。
实施例8
抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸为原料制得的产品不仅包括单独使用抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸的产品，还包括添加抑制黑麦草种子萌发和生长的化合物曲酸作为活性成分的产品。

Claims (4)

1.化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用，其特征在于，所述曲酸是如下结构式的化合物，
Figure FDA0004038119780000011
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用，所述化合物曲酸的溶液浓度为400-800ppm。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述化合物曲酸在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用，所述化合物曲酸的溶液浓度为800ppm。
4.含有权利要求1所述的化合物曲酸的组合物在制备抑制黑麦草种子萌发和生长产品中的应用。
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