CN112273386A

CN112273386A - 一种高粱抗盐栽培种衣剂

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Publication number: CN112273386A
Application number: CN202011170908.9A
Authority: CN
Inventors: 周宇飞; 邢艺凡; 陈小飞; 张瑞栋; 徐晓雪; 王艺陶; 王娜; 姜冰; 肖梦颖; 霍雅薇; 许文娟; 郭伟令; 苗叶
Original assignee: Shenyang Agricultural University
Current assignee: Shenyang Agricultural University
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2021-01-29

Abstract

本发明涉及种衣剂技术领域，具体涉及一种高粱抗盐栽培种衣剂及其制备方法。所述高粱抗盐栽培种衣剂，是由以下重量份的原料制成：水杨酸7.8‑72.4份、脯氨酸50‑300份、壳聚糖2000‑3000份、消泡剂1000‑2000份、警戒色200‑1500份。所述高粱抗盐栽培种衣剂的制备方法为：在一个开口的容器内，预先加入蒸馏水，按种衣剂原料配方组成比例称取水杨酸、脯氨酸、壳聚糖、消泡剂、警戒色加入容器内，进行搅拌，静置，获得高粱抗盐栽培种衣剂。本发明提供的种衣剂具有提高高粱种子的抗盐作用，提高出苗率，促进苗齐、苗壮。其生产成本低、制备方法简单，适于大规模推广应用。

Description

一种高粱抗盐栽培种衣剂

技术领域

本发明涉及种衣剂技术领域，具体涉及一种高粱抗盐栽培种衣剂及其制备方法。

背景技术

土壤盐渍化一直被视为制约我国农业生产和影响生态环境的主要问题。由于土壤存在着过量盐分，作物的生长、产量和品质都受到了不良影响。盐胁迫使作物种子在萌发过程中受到离子、渗透、水分等多重胁迫的影响，进而影响种子萌发和形态建成。提高作物的耐盐性，一是提高作物本身的耐盐性，二是通过外源调节物质提高作物的耐盐性，通过种子包衣是提高作物耐盐性的有效途径。

高粱是我国重要的旱地粮食作物之一，是重要的工业生产原料和牲畜饲料，与此同时它也是酿造名白酒的重要原料，其作用是其他作物所不能代替的。然而，高粱在种子萌发阶段和植株的生长过程中很容易受到各种病菌的侵害，如黑穗病菌、高粱尾孢菌、禾生炭疽菌等，严重地影响了高粱的产量与质量。除此以外，在我国东北、西北、华北的干旱、半干旱地区，降水量小，蒸发量大，溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚，这就形成土壤盐渍化。盐分在土壤中总是以离子形式存在，植物根系在吸收水分时溶解在水中的盐离子也被吸收而大量进入植物体内，使叶片含有大量的Na⁺和Cl^-，而高粱对盐敏感，不能有效地把吸收进细胞的盐离子集聚到液泡中，大量盐分在细胞中的积累引起原生质的凝固和光合色素的破坏，严重影响高粱的生长。高粱常种植于边际土地，易受到盐化土壤的影响，生产上常表现出一系列盐伤害症状，如出苗率低、出苗不整齐等。

目前广泛使用的传统高粱种衣剂基本为农药型试剂，含有有毒的杀菌剂，如适乐时、呋喃丹和福美双，虽然能有效减少真菌数目并提高种子质量，但是这些杀菌剂在土壤里会造成毒性累积、严重破坏生态环境的后果。此外，传统种衣剂不具有耐盐性，在土壤盐渍化地区不能起到促进高粱生长的作用。因此，研制出一种高粱抗盐栽培种衣剂，提高高粱种子盐胁迫下的萌发能力，对于提高盐渍化边际土地的利用，促进和稳定高粱生产具有重要的实践意义。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高粱抗盐栽培种衣剂及其制备方法。所述高粱抗盐栽培种衣剂具有提高高粱种子的抗盐作用，提高出苗率，促进苗齐、苗壮。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种高粱抗盐栽培种衣剂，是由以下重量份的原料制成：水杨酸7.8-72.4份、脯氨酸50-300份、壳聚糖2000-3000份、消泡剂1000-2000份、警戒色200-1500份。

优选地，所述高粱抗盐栽培种衣剂，是由以下重量份的原料制成：水杨酸7.8份、脯氨酸100份、壳聚糖2500份、消泡剂1500份、800份警戒色。

所述高粱抗盐栽培种衣剂的制备方法为：在一个开口的容器内，预先加入蒸馏水，按种衣剂原料配方组成比例称取水杨酸、脯氨酸、壳聚糖、消泡剂、警戒色加入容器内，进行搅拌，静置，获得高粱抗盐栽培种衣剂。

进一步地，所述蒸馏水与种衣剂原料的质量比为100：1。

所述高粱抗盐栽培种衣剂的应用方法为：播种前将抗盐栽培种衣剂种衣剂包裹在种子表面；将包衣的种子在室温的状态下进行揉搓、晾干，晾干后播种，所述的种子为抗盐栽培高粱品种。

进一步地，所述抗盐栽培种衣剂与种子的质量比为1:100-120。

本发明提供的高粱抗盐栽培种衣剂配方中各主要成分的部分作用如下。

水杨酸作为一种植物内源激素和信号物质在植物抗逆境胁迫过程中起重要作用，可以有效减轻NaCl胁迫对作物幼苗生长的抑制作用，并促进各器官生物量的积累和壮苗的形成，促进作物根系活力及养分的吸收。

脯氨酸因其分子量小、水溶性大、对细胞无毒副作用,是植株内最重要的有机渗透调节物质。

壳聚糖为成膜剂，具有良好的成膜效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下。

(1)本发明提供的高粱抗盐栽培种衣剂对盐胁迫下高粱种子的萌发有显著的促进作用，可以显著提高高粱种子的发芽率。

(2)本发明提供的高粱抗盐栽培种衣剂能有效提高高粱苗期SOD、POD、CAT酶活性，降低丙二醛含量、对提高高粱苗期的抗盐能力有显著作用。

(3)本发明提供的高粱抗盐栽培种衣剂不含有害农药成分，可降解，对环境无污染，有明显的环境效益。种衣剂的生产成本低、制备方法简单，适于大规模推广应用。

附图说明

图1响应面实验分析结果。

图2为本发明实施2中包衣和未包衣高粱种子。

图3为本发明实施2中包衣和未包衣高粱种子萌发效果。

图4为本发明实施2中包衣和未包衣高粱种子效果幼苗SOD活性变化。

图5为本发明实施2中包衣和未包衣高粱种子效果幼苗POD活性变化。

图6为本发明实施2中包衣和未包衣高粱种子效果幼苗CAT活性变化。

图7为本发明实施2中包衣和未包衣高粱种子效果幼苗MDA含量变化。

具体实施方式

下面将结合实施例和附图对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。以下实施中，高粱品种辽杂19来自辽宁省农业科学院高粱研究所。

实施例1种衣剂的包衣成分及比例筛选实验。

1、单一包衣剂的筛选。

选择五种外源试剂，包括抗坏血酸、褪黑素、油菜素内酯、水杨酸和脯氨酸，通过高粱萌发试验，测定发芽率、根长及芽长等指标。选取最佳试剂的最佳浓度，确定种衣剂的主要成分，测定结果见表1。

表1.盐胁迫下单一包衣剂对高粱萌发指标影响。

处理	发芽率(％)	根长(cm)	芽长(cm)
				CK<sub>1</sub>	71.11±0.19ab	11.94±0.86a	11.7±1.32a
CK<sub>2</sub>	63.33±0.03b	5.72±0.43c	5.12±1.03c
				S+A	75.00±0.05ab	6.50±0.31b	8.83±0.31b
S+M	73.33±0.05ab	7.33±0.50b	7.26±1.25b
				S+B	75.00±0.06ab	6.50±0.52b	6.81±1.22b
S+Y	93.33±0.033a	7.66±0.41b	9.86±0.56ab
				S+P	91.11±0.019a	6.96±0.46b	8.58±0.71b

注：1.CK₁为蒸馏水，CK₂为150mmol/L NaCl，S+A为150mmol/L NaCl+2.0mmol/L抗坏血酸，S+M为150mmol/L NaCl+200μmol/L褪黑素，S+B为150mmol/L NaCl+0.1mg/L油菜素内酯，S+Y为150mmol/L NaCl+362μmol/L水杨酸，S+P为150mmol/L NaCl+20mmol/L脯氨酸。不同小写字母表示不同处理间差异大于0.05显著水平(下同)。

由表1所示，在盐胁迫条件下，抗坏血酸(S+A)、褪黑素(S+M)、油菜素内酯(S+B)、水杨酸(S+Y)、脯氨酸(S+P)处理与其他处理相比均显著促进了种子的萌发，其中水杨酸、脯氨酸处理下高粱发芽率与CK2处理相比，其分别提高了47.4％、43.9％，差异达显著水平；抗坏血酸、褪黑素、油菜素内酯处理的高粱种子与CK2相比发芽率差异不显著；抗坏血酸、褪黑素、油菜素内酯、水杨酸、脯氨酸处理下根长与S相比显著升高，其分别升高了13.6％、28.1％、13.6％、33.9％、21.7％。抗坏血酸、褪黑素、油菜素内酯、水杨酸、脯氨酸处理下芽长与S相比显著升高，其分别提高了72.5％、41.8％、33％、92.6％、67.6％。可以看出经过水杨酸和脯氨酸处理的高粱发芽率、根长及芽长均显著高于抗坏血酸、油菜素内酯、褪黑素处理的高粱种子，因此，选用水杨酸和脯氨酸作为本试验种衣剂中的主要成分进行研究。

2、水杨酸和脯氨酸包衣剂复合浓度的优化。

应用Box-Behnken响应面法优化对水杨酸和脯氨酸复合包衣剂浓度进行优化，设置不同浓度梯度，见表2。

表2.水杨酸和脯氨酸试剂浓度配比。

有效试剂	-1.41(％)	-1(％)	0(％)	1(％)	1.41(％)
						水杨酸	0.0091	0.0181	0.0362	0.0543	0.0724
脯氨酸	0.5	0.1	0.15	0.2	0.3

不同浓度下，水杨酸和脯氨酸复合包衣剂对高粱萌发指标影响见表3。

表3.不同水杨酸和脯氨酸复配水平对高粱萌发指标的影响。

对表3中数据进行多元回归拟合，建立Y的二次响应回归方程：

Y＝0.706-0.085*A-0.096*B+0.027*AB-0.221*A²-0.0477*B²(A、B分别代表水杨酸和脯氨酸浓度)。

表4.回归模型的方差分析。

由表4可知，模型P<0.0001说明模型达到显著水平，失拟项P＝0.3253不显著(P>0.0001)，决定系数R2＝0.9344说明评价值变异中有93.44％是由变量引起的，矫正后决定系数R²adj＝0.9071，表明模型方程很好地拟合配方，试验误差小。

由图1进一步可知，响应面图曲面且开口朝下，说明响应值均存在极值，各因素最佳作用点都在试验设计范围内。通过回归方程(表4)的预测，得到种衣剂的最佳配方为：水杨酸的添加重量份为7.8份和脯氨酸的添加重量份为100份。

实施例2高粱抗盐栽培种衣剂制备方法。

1、制备方法。

一种高粱抗盐栽培种衣剂，是由以下重量份的原料制成：水杨酸7.8份、脯氨酸100份、壳聚糖2500份、消泡剂1500份、800份警戒色。

所述高粱抗盐栽培种衣剂的制备方法为：在一个开口的容器内，预先加入100份蒸馏水，按配方组成比例称取水杨酸、脯氨酸、壳聚糖、消泡剂、警戒色加入容器内，进行搅拌，静置，获得高粱抗盐栽培种衣剂。

实施例3实施例2提供的高粱抗盐栽培种衣剂效果。

2、供试材料。

高粱品种辽杂19。

3、种衣剂使用方法。

实施例2制得的抗盐栽培种衣剂进行高粱种子的手工包衣，种衣剂与种子的质量比为1：100，将包衣的种子在自然状态下揉搓、晾干。

4、检测指标与测定方法。

盐胁迫条件下种子发芽指标：挑选籽粒饱满的高粱种子，用次氯酸钠溶液(5％)消毒15min，用纯水冲净拭干，后置于铺好滤纸的培养皿中，每个培养皿放25粒种子，对种子进行标记。在培养皿中加入等量的蒸馏水，摆放好种子后置于人工气候箱中。从培养的第三天开始，统计法亚述，每两天补充一次蒸发掉的水分，测10天。在第10天时测定发芽率、芽长、根长等指标，每个培养皿取五个样品，取其平均值。将剩下的根和芽迅速储藏于超低温冰箱，待测植物保护酶。发芽以种子胚根达种子长，胚芽达种子长的二分之一为标准。

发芽率(％)＝7d(发芽数量/总数)×100％。

数据采用DPS进行方差分析，多重比较采用Duncan新复极差法(p＝0.05)。

试验结果见表5和图2-7。

表5.包衣与未包衣发芽率、根长、苗长的测定。

注：T：盐胁迫有包衣；CK1：无盐胁迫无包衣；CK2：盐胁迫无包衣；同一列中不同小写字母表示不同处理在p＝0.05的差异显著水平(Duncan)。

如表5所示，由CK1与CK2对比可以看出，盐胁迫显著降低高粱种子的发芽率、根长、苗长；由T与CK2对比可以看出，盐胁迫条件下，种衣剂包衣与不包衣相比，包衣显著提高了发芽率、根长、苗长；表明本发明的抗盐种衣剂包衣对盐胁迫下种子的萌发有显著作用，可以显著提高高粱种子的发芽率、根长、苗长。

超氧化物歧化酶(SOD)是机体内天然存在的超氧自由基清除因子,催化超氧自由基发生歧化反应，生成过氧化氢。过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)是植物活性抗氧系统中重要的酶，它们分别分解活性氧和自由基氧化产生的过氧化物和过氧化氢，在盐胁迫下条件下，活性氧自由基增加，加重了细胞膜的损伤，SOD、POD、CAT酶活性的增加，利于有效清除活性氧自由基，消除其对细胞的伤害，减少MDA的产生。丙二醛(MDA)含量的高低代表着种子质膜破坏的程度，其含量越高，表示质膜受到的损伤越重。

图4所示为包衣与未包衣对高粱种子苗期SOD活性的影响，由同一品种的不同处理可以看出，T比CK1中的高粱叶片SOD酶活性要高，当处于盐胁迫状态时，SOD酶活性会降低，而包衣处理后SOD酶活性显著提高。说明种衣剂中加入抗盐有效成分水杨酸和脯氨酸，能够显著提高盐胁迫下高粱种子苗期的SOD酶活性。

图5所示为包衣与未包衣对高粱种子苗期POD活性的影响，由同一品种的不同处理可以看出，T比CK1中的高粱叶片POD酶活性要高，当处于盐胁迫状态时，POD酶活性会降低，而包衣处理后POD酶活性显著提高，说明种衣剂中加入抗盐有效成分水杨酸和脯氨酸，能够显著提高盐胁迫下高粱种子苗期的POD酶活性。

图6所示为包衣与未包衣对高粱苗期CAT活性的影响，由同一品种的不同处理可以看出，T比CK1中的高粱叶片CAT酶活性要高，当处于盐胁迫状态时，CAT酶活性会降低，而包衣处理后CAT酶活性显著提高，说明种衣剂中加入抗盐有效成分水杨酸和脯氨酸，能够显著提高盐胁迫下高粱种子苗期的CAT酶活性。

图7所示为包衣与未包衣对高粱苗期MDA含量的影响，由同一品种的不同处理可以看出，T比CK1中的高粱叶片MDA含量低，当处于盐胁迫状态时，MDA含量会增加，而包衣处理后MDA含量显著降低，说明种衣剂中加入抗盐有效成分水杨酸和脯氨酸，能够显著降低盐胁迫下高粱种子苗期的MDA含量。

Claims

1.一种高粱抗盐栽培种衣剂，其特征在于，是由以下重量份的原料制成：水杨酸7.8-72.4份、脯氨酸50-300份、壳聚糖2000-3000份、消泡剂1000-2000份、警戒色 200-1500份。

2.如权利要求1所述的高粱抗盐栽培种衣剂，其特征在于，是由以下重量份的原料制成：水杨酸7.8份、脯氨酸100份、壳聚糖2500份、消泡剂1500份、800份警戒色。

3.如权利要求1所述的高粱抗盐栽培种衣剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：在一个开口的容器内，预先加入蒸馏水，按种衣剂原料配方组成比例称取水杨酸、脯氨酸、壳聚糖、消泡剂、警戒色加入容器内，进行搅拌，静置，获得高粱抗盐栽培种衣剂。

4.如权利要求3所述的高粱抗盐栽培种衣剂的制备方法，其特征在于，所述蒸馏水与种衣剂原料质量比为100：1。

5.如权利要求1所述的高粱抗盐栽培种衣剂的应用方法，其特征在于，具体操作为：播种前将抗盐栽培种衣剂包裹在种子表面；将包衣的种子在室温的状态下进行揉搓、晾干，晾干后播种，所述的种子为抗盐栽培高粱品种。

6.如权利要求1所述的高粱抗盐栽培种衣剂的应用方法，其特征在于，所述抗盐栽培种衣剂与种子的质量比为1:100-120。