CN112369416B - 一种增加植物系统抗性的土壤微生物益生元组合物及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增加植物系统抗性的土壤微生物益生元组合物及其应用。所述的土壤微生物益生元组合物由癸酸、十二烷酸、十三烷酸、十五烷酸、棕榈油酸、十六烷酸、十八酸、花生酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、色氨酸、鸟氨酸、丙氨酸和天冬氨酸组成。施用后可提高土壤中假单孢菌的数量两个数量级以上，显著提高植物系统抗性，降低发病率。该配方产品适合果蔬等草本作物施用。

Description

一种增加植物系统抗性的土壤微生物益生元组合物及其应用

分案说明

本发明是申请号为2019106007488,申请日为2019-07-04,发明名称为:一 种调控土壤微生物增加植物系统抗性降低发病率的益生元配方产品的中国发明 专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于农用化学品技术领域，涉及一种土壤微生物群落调理剂及其使用 方法。

背景技术

我国经济作物的种植面积逐年增加，连作和集约化种植带来可观经济价值的 同时，也给土壤带来了沉重的负荷。其中最显著的就是土壤连作障碍频发，土传 病害严重，外源有益菌添加存活难；究其根源为土壤微生物群落失衡、有益菌丰 度下降。部分农民为了获得较高的经济价值而继续连作，只得投入大量的农业化 学品，导致食品安全事故的频发的同时也加剧了土壤微生物群落的破坏，从而使 得连作障碍进入恶性循环。近年来，微生物制剂尤其是生物有机肥的发展为设施 农业的可持续发展提供了一定的帮助。然而微生物产品仍旧存在外源菌株定殖难 带来的效果不稳定等现象。土壤中本身存在大量有益或无害的微生物，调动土壤 自身有益微生物相较于添加外源微生物帮助作物抗病，必将极大提高抗病效率、 降低成本。

如何调动土壤自身有益微生物一直是摆在土壤学家和植保学家面前的难题。 筛选和发现能提高土壤有益菌丰度的物料或制剂是解决这一问题的关键。其实， 在自然界植物面对病原菌入侵时，会改变根际化学环境从而招募根际有益菌，有 益菌通过在根表形成生物膜、分泌抗菌物质、与病原菌竞争营养等方式协助植物 抵御病原菌的入侵。根系分泌物是植物通过根系向根际释放的所有有机物和无机 离子的总称，是植物改变根际化学环境的重要手段。因此，植物根系分泌物可以 作为挖掘益生元制剂的资源库，即通过寻找可促进有益微生物类群生长的物质， 对土壤微生物群落进行定向调控，使之具有帮助植物抵御病原菌入侵的功能。

假单孢菌是一类土壤中常见的微生物，也是植物根际最普遍的微生物类群， 具有分布广、数量多、营养简单、繁殖快、竞争定殖力强的特点。目前报道的许 多假单孢菌株能产生包括2,4-二乙酰基苯三酚(2,4-DAPG)在内的活性物质抵抗 多种植物病害，还能诱导植物系统抗性，提高作物抵抗病原菌的能力。

发明内容

本发明目的在于针对土壤微生物群落失衡、有益菌丰度下降，且外源有益菌 添加存活难的问题，开发出一种增加土壤中假单孢菌丰度以提高植物抗病性的根 际益生元配方。施用后，土壤中假单孢数量提高两个数量级，显著降低植物发病 率。

一种增加植物系统抗性的土壤微生物益生元组合物，所述的土壤微生物益生 元组合物由长链脂肪酸类物质和氨基酸类物质组成；所述的脂肪酸类物质选自癸 酸、十二烷酸、十三烷酸、十五烷酸、棕榈油酸、十六烷酸、十八酸、花生酸中 的任意一种或多种；所述的氨基酸类物质选自异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、脯氨 酸、色氨酸、鸟氨酸、丙氨酸和天冬氨酸中的任意一种或多种。

所述的脂肪酸类物质优选十三烷酸、十五烷酸、棕榈油酸、十六烷酸、十八 酸、花生酸中的任意一种或多种；所述的氨基酸类物质优选异亮氨酸、亮氨酸、 蛋氨酸、脯氨酸、色氨酸、鸟氨酸中的任意一种或多种。

所述的土壤微生物益生元组合物优选由异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、 色氨酸、鸟氨酸、十三烷酸、十五烷酸、棕榈油酸、十六烷酸、十八酸、花生酸 组成。

所述的土壤微生物益生元组合物优选由亮氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、色氨酸、 鸟氨酸、十五烷酸、棕榈油酸、十六烷酸、十八酸、花生酸组成。

所述的土壤微生物益生元组合物优选由亮氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、色氨酸、 鸟氨酸、天冬氨酸、十二烷酸、十三烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十八酸、花生 酸组成。

所述的土壤微生物益生元组合物优选由癸酸、十二烷酸、十三烷酸、十五烷 酸、棕榈油酸、十六烷酸、十八酸、花生酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、脯氨 酸、色氨酸、鸟氨酸、丙氨酸和天冬氨酸组成。

所述的土壤微生物益生元组合物中每一种脂肪酸或氨基酸的浓度优选 5～20mmol/L，进一步优选10mmol/L。

本发明所述的益生元组合物的制备方法，将配方中的成分配制成水溶液， 水溶液中每一种脂肪酸或氨基酸的浓度为5～20mmol/L，优选10mmol/L。

本发明所述的益生元组合物在提高土壤中假单孢菌丰度，增强植物系统抗 性、降低植物发病率中的应用

所述的应用,优选所述的益生元组合物于移苗或播种一个月前施用，每亩施 用12～18kg，每周施用1～2次，连续施用四周。

有益效果：

本专利发明将筛选得到提高土壤中假单孢菌丰度的物质配制成益生元制剂。 该益生元制剂能够迅速提高土壤中假单孢菌丰度从而诱导植物产生系统抗性，降 低病原菌入侵是植物的发病率。

使用该发明生产的根际益生元产品，具有使用方便、成本低、防病效果好 的优点，适合果蔬以及花卉等经济作物种植大面积使用。本发明的应用，对于保 障设施农业的可持续发展、减少农药等化学品的投入、保护生态环境、提高农产 品品质都具有重要意义。

本发明与目前市场上流通产品相比较存在以下优点：

1)本发明降低产品的生产原料成本，提高产品市场竞争力。

2)本发明所使用的均为普通化工产品，原料易得。

3)本发明产品使用方便，可随水肥一起使用。

4)本发明产品在移苗前使用，土壤中假单孢菌数量提高两个数量级以上，并且 能够显著降低作物发病率。

附图说明：

图1不同物质组合对土壤中假单孢菌的数量的影响

A为氨基酸,B为脂肪酸,C为有机酸,D为糖类

图2施用益生元对土壤中假单孢菌的数量的影响

图3施用益生元帮助拟南芥对地上部病害的抵御作用

图4益生元培养的假单孢菌帮助拟南芥对地上部病害的抵御作用

图5施用益生元帮助番茄抵御青枯菌入侵

具体实施方式：

实施例1.益生元配方的获得

将病原菌接种到拟南芥叶片中，进行侵染培养。一周后测定健康植株和病 原菌侵染植物的根系分泌物代谢组。结果发现接种病原菌后，根系分泌物中癸酸、 十二烷酸、十三烷酸、十五烷酸、棕榈油酸、十六烷酸、十八酸、花生酸、异亮 氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、色氨酸、鸟氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、草酰乙 酸、柠檬酸、顺乌头酸、酮戊二酸、琥珀酸、苹果酸、麦芽糖、核糖、葡萄糖、 蔗糖、果糖和木糖，共28种物质组分存在差异。细分后发现，这28种物质分属 4类，即长链脂肪酸(癸酸、十二烷酸、十三烷酸、十五烷酸、棕榈油酸、十六 烷酸、十八酸和花生酸)，氨基酸(异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、色氨 酸、鸟氨酸、丙氨酸和天冬氨酸)，有机酸(草酰乙酸、柠檬酸、顺乌头酸、酮 戊二酸、琥珀酸和苹果酸)，和糖类(麦芽糖、核糖、葡萄糖、蔗糖、果糖和木 糖)。进一步研究发现，这四类物质种，脂肪酸和氨基酸在接种病原菌样品中的 含量显著高于健康样品，而糖类和有机酸在健康样品中的含量显著高于发病样品。 因此，将这四类物质单独或者两类组合或三类或四类组合进行下一步的筛选。

将四类物质单独或者两类组合或三类或四类组合配成各浓度为10mmol/L 的水溶液。将各溶液添加到土壤中使其终浓度达到1μmol/kg。每周添加两次， 连续处理四周。对照处理添加等量的无菌水。处理结束后，提取土壤DNA，用定 量PCR技术检测添加益生元和对照土壤样品中假单孢样品的数量。如图1所示， 脂肪酸和氨基酸的组合处理后的土壤中假单孢数量显著高于其他处理，相比于对 照，可提高一个数量级。而有机酸、糖类和有机酸组合的处理显著低于其他处理。 同时发现，单独的脂肪酸或者单独的氨基酸也不能提高土壤中假单胞菌的数量。 因此，初步确定益生元产品由这脂肪酸和氨基酸这两类物质组成。

实施例2.益生元配方的进一步优选

将8种氨基酸中的任一种或多种与8种脂肪酸中的任一种或多种组合，配 制成溶液后按照上述要求添加到土壤中。结果显示，任一种上述的氨基酸配合任 一种上述的脂肪酸均能提高土壤假单孢菌的丰度。当益生元中所含氨基酸的种类 和脂肪酸的种类分别达到5种(包含5种)以上时，其效果与全部16种物质的 效果没有显著差异，如图2所示了三个包含10种以上物质的优选配方(三个配 方见表1)及全部16种物质的配方对土壤中假单孢丰度的提升作用。

表1三种优选的益生元配方

实施例3.用益生元后的土壤帮助植物抵御病原菌入侵

3.1施用益生元后的土壤帮助拟南芥抵御地上部病原菌入侵

将提前育好的拟南芥分别种植于施用上述几个益生元配方后的土壤中，两周 后在拟南芥叶部接种病原菌。接种7天后计算发病率。结果如图3所示，施用4 种益生元的土壤，植物的发病率在20％左右，而不施用该产品的对照处理发病率 在60％以上。表明该产品能够帮助植物抵御病原菌的入侵、显著降低发病率。

3.2施用益生元后土壤中假单孢菌的分离

通过稀释涂布的方法，分离纯化得到12株假单孢菌。将这12株菌回接到拟 南芥的根部培养。参照上述发病率实验验证其诱导植物抗病性从而抵御病原菌入 侵的作用。结果如图4所示，所分离得到的12株菌均能帮助植物降低发病率植40％以下，其中有两株菌处理后的发病率低至10％以下，而对照的发病率在60％ 左右。表明，该益生元产品培育的土壤假单胞菌可以有效帮助植物抵御病原菌的 入侵。

实施例4.施用益生元后的土壤帮助番茄抵御青枯菌的入侵

将提前育好的拟南芥分别种植于施用上述4个益生元配方后的土壤中，一周 后在番茄根部接种青枯病病原菌(茄科劳尔氏菌)。接种14天后涂布计数病原菌 的数量。结果如图5所示，施用该两种益生元的土壤种植番茄后，病原菌数量相 比于对照降低一个数量级。表明该两种益生元产品能够帮助番茄抵御茄科劳尔氏 菌的入侵、显著降低根际病原菌的数量。

土壤处理实验表明，本益生元配方能显著促进土壤中假单胞菌的数量，且该 被促进的假单孢菌能够提高植物系统抗性，降低发病率。同时，施用该益生元产 品能够显著降低番茄青枯病的发病率。通过验证本益生元产品对模式作物拟南芥 的地上部病害和番茄的地下部病害研究表明，该产品能够通过提高土壤中假单孢 菌的数量达到降低植物发病率的目的。

本发明中所述的脂肪酸均为顺式脂肪酸，所述的氨基酸均为L型氨基酸。

Claims (7)

1.一种增加植物系统抗性的土壤微生物益生元组合物，其特征在于所述的土壤微生物益生元组合物由癸酸、十二烷酸、十三烷酸、十五烷酸、棕榈油酸、十六烷酸、十八酸、花生酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、色氨酸、鸟氨酸、丙氨酸和天冬氨酸组成。

2.根据权利要求1所述的益生元组合物，其特征在于所述的土壤微生物益生元组合物中每一种脂肪酸或氨基酸的浓度为5～20mmol/L。

3.根据权利要求2所述的益生元组合物，其特征在于所述的土壤微生物益生元组合物中每一种脂肪酸或氨基酸的浓度为10mmol/L。

4.权利要求1所述的益生元组合物的制备方法，其特征在于将配方中的成分配制成水溶液，水溶液中每一种脂肪酸或氨基酸的浓度为5～20mmol/L。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于水溶液中每一种脂肪酸或氨基酸的浓度为10mmol/L。

6.权利要求1所述的益生元组合物在提高土壤中假单孢菌丰度，增强植物系统抗性、降低植物发病率中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的益生元组合物于移苗或播种一个月前施用，每亩施用12～18kg，每周施用1～2次，连续施用四周。

Images