CN113080194B - 樱花素作为激发子在诱导农作物抗虫中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了樱花素作为激发子在诱导农作物抗虫中的应用，属于生物农药技术领域。本发明以樱花素作为激发子诱导水稻，我们意外发现添加樱花素作为激发子的水稻植株和对照植株相比，其抗稻飞虱能力明显高于对照组，通过进一步对试验植株进行稻飞虱偏好性统计，对水稻所分泌的蜜露含量、植株存活率进行分析，发现在水稻中添加樱花素作为激发子可以有效提高水稻的抗虫性。根吸试验和涂抹试验证明，本发明提供的樱花素在浓度为0.02～0.1mg/L，尤其是0.02mg/L时作为激发子诱导水稻抗稻飞虱的效果更好。

Description

樱花素作为激发子在诱导农作物抗虫中的应用

技术领域

本发明属于生物农药技术领域，特别涉及樱花素作为激发子在诱导农作物抗虫中的应用。

背景技术

稻飞虱属于半翅目飞虱科(Delphacidae)，是一种特有的刺吸式水稻害虫，其生长速率快和环境适应能力强。此外，它还具有个体小、繁殖能力强、易发生变异、易大面积爆发、远距离迁飞等特点。自20世纪60年代以来，稻飞虱作为亚洲和东南亚水稻种植区破坏性最大的害虫之一，导致亚洲国家的水稻生产遭受重大损失，已发展成为影响我国水稻产量的首要害虫。稻飞虱作为水稻特有的食草动物，已经进化出多种不同的生物类型，可以快速适应和破坏水稻品种的抗性，其中稻飞虱对新烟碱类杀虫剂具有较高的抗性，使其更加难以防控。为了科学、高效、系统地防控水稻稻飞虱危害的发生，保证水稻生产的安全，越来越多的科学家把焦点转向植物内源性毒素，然而目前关于通过激活植物内源性毒素来激活植物的防御体系，进而提高植株抗虫方面的应用相对较少。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供樱花素作为激发子在诱导农作物抗虫中的应用。

本发明的另一目的在于提供樱花素在制备生物农药中的用途。

本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：

樱花素作为激发子在诱导农作物抗虫中的应用。

所述的农作物优选为水稻、小麦和玉米中的至少一种；更优选为水稻。

所述的虫优选为稻飞虱；进一步优选为褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱中的至少一种；更优选为褐飞虱。

所述的诱导农作物抗虫的方法优选包括但不限于根吸法、涂抹法和喷施法中的至少一种。

通过上述方法能够有效抑制稻飞虱刺激水稻产生分泌蜜露，进而提高水稻存活率。

所述的根吸法优选包括如下步骤：将樱花素置于农作物的培养基质中。

所述的培养基质优选包括但不限于固体培养基质和液体培养基质中的至少一种。

当培养基质为液体培养基质时，樱花素的添加量优选为0.002～0.1mg/mL；进一步为0.02～0.1mg/mL。

所述的液体培养基质优选为国际水稻配方营养液。

所述的涂抹法优选包括如下步骤：将樱花素溶液涂抹在农作物茎秆上。

所述的樱花素溶液中樱花素的含量优选为0.002～0.1mg/mL；进一步优选为0.02～0.1mg/mL；更优选为0.02mg/mL。

所述的樱花素溶液通过将樱花素加入到国际水稻配方营养液中得到。

所述的国际水稻配方营养液优选包括N源、P源、K源、Ca源、Mg源、钠盐、铁盐和微量元素；所述的国际水稻配方营养液优选由以下方法制备得到：每升水溶液中加入142.875mgNH₄NO₃、63mg NaH₂PO₄·2H₂O、111.625mg K₂SO₄、79.1mg CaCl₂、506.25mg MgSO₄·7H₂O、1.76125mg MnSO₄·4H₂O、0.12675mg Na₂MoO₄·2H₂O、1.1675mg H₃BO₃、0.04375mg ZnSO₄·7H₂O、0.03875mg CuSO₄·5H₂O、EDTA-Na₂ 14.9mg和11.14mg FeSO₄·7H₂O，混合均匀后，调节pH至5.8，即得国际水稻配方营养液。

所述的农作物优选为水稻；更优选为2～6周龄的水稻。

所述的樱花素溶液的涂抹量优选为：每株农作物茎秆涂抹1～3mL樱花素溶液。

樱花素在制备生物农药中的用途，所述的生物农药为用于提高农作物抗虫能力的农药。

所述的农作物优选为水稻。

所述的虫优选为稻飞虱；进一步优选为褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱中的至少一种；更优选为褐飞虱。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明以樱花素作为激发子诱导水稻，我们意外发现添加樱花素作为激发子的水稻植株和对照植株相比，其抗稻飞虱能力明显高于对照组，通过进一步对试验植株进行稻飞虱偏好性统计，对水稻所分泌的蜜露含量、植株存活率进行分析，发现在水稻中添加樱花素作为激发子可以有效提高水稻的抗虫性。樱花素是一种安全、高效、低毒的黄酮类毒素，是一种具有潜在开发价值的天然植物激发子。

(2)本发明公开了樱花素作为激发子在防治水稻虫害中的应用，试验证明樱花素作为激发子具有增强水稻抗稻飞虱的功能。该化合物作为激发子在0mg/mL、0.02mg/mL和0.1mg/mL浓度下诱导后水稻植株感染稻飞虱的存活率分别是33.33％、83.33％和72.22％，表明樱花素作为激发子诱导水稻抗虫害具有良好的应用潜力，因此本发明为研究与开发新的抗虫害方法提供了新思路，为开发和利用植物内源性毒素的创制新型无公害植物源农药奠定基础。

(2)本发明以樱花素作为激发子能够增强水稻对稻飞虱的抗性。

(3)根吸试验和涂抹试验证明，本发明提供的樱花素在浓度为0.02～0.1mg/L，尤其是0.02mg/L时作为激发子诱导水稻抗稻飞虱的效果更好。

附图说明

图1为根吸法中樱花素作为激发子诱导水稻抗稻飞虱的影响结果图；其中，图a为添加不同浓度的樱花素诱导后褐飞虱感染植株的表型变化结果图；图b为添加不同浓度的樱花素诱导后褐飞虱感染植株的存活率结果图；图c为添加不同浓度的樱花素诱导褐飞虱感染水稻第7天后所分泌的蜜露总含量结果图；图d为感染期间褐飞虱对添加不同浓度樱花素诱导后的水稻植株的偏好性数量统计结果图。

图2为涂抹法樱花素作为激发子诱导水稻抗稻飞虱的影响结果图；其中，图a为感染期间褐飞虱对添加不同浓度樱花素诱导后的水稻植株的偏好性数量统计结果图；图b为添加不同浓度樱花素诱导后，褐飞虱感染的水稻植株的提取液颜色的变化结果图；图c为添加不同浓度的樱花素诱导后褐飞虱感染植株的表型变化结果图；图d为添加不同浓度的樱花素诱导褐飞虱感染水稻第7天后所分泌的蜜露总含量结果图。

图3为不同浓度的樱花素溶液对稻飞虱的毒杀效果。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

1.试验材料

樱花素购于云南西力生物技术股份有限公司。

国际水稻配方营养液组分：

N源(114.3×10^-3g/mL NH₄NO₃溶液)：NH₄NO₃ 22.86g溶于200mL水中制得；

P源(50.4×10^-3g/mL NaH₂PO₄·2H₂O溶液)：NaH₂PO₄·2H₂O 10.08g溶于200mL水中制得；

K源(89.3×10^-3g/mL K₂SO₄溶液)：K₂SO₄ 17.86g溶于200mL水中制得；

Ca源(31.64×10^-3g/mL CaCl₂溶液)：CaCl₂ 6.328g溶于200mL水中制得；

Mg源(405×10^-3g/mL MgSO₄·7H₂O溶液)：MgSO₄·7H₂O 81g溶于200mL水中制得；

微量元素：MnSO₄·4H₂O 0.7045g，Na₂MoO₄·2H₂O 0.0507g，H₃BO₃ 0.467g，ZnSO₄·7H₂O0.0175g，CuSO₄·5H₂O 0.0155g全部溶于500mL水中制得，即MnSO₄·4H₂O溶液1.409×10^-3g/mL、Na₂MoO₄·2H₂O溶液0.1014×10^-3g/mL、H₃BO₃溶液0.934×10^-3g/mL、ZnSO₄·7H₂O溶液0.035×10^-3g/mL、CuSO₄·5H₂O溶液0.031×10^-3g/mL；

钠盐、铁盐：EDTA-Na₂ 3.725g，FeSO₄·7H₂O 2.785g一起溶于500mL水中制得，即EDTA-Na₂溶液7.45×10^-3g/mL、FeSO₄·7H₂O溶液5.57×10^-3g/mL；

每4L水中加5mL N源、5mL P源、5mL K源、10mL Ca源、5mL Mg源、5mL微量元素和8mL铁盐混合均匀后，调节pH至5.8，即为国际水稻配方营养液。

供试水稻：粳稻品种日本晴Nipponbare(即粳稻Nipponbare)，购于广东华农大种业有限公司。

(1)采用根吸法验证樱花素作为激发子诱导水稻抗稻飞虱(BPH)的活性

本试验以种植于国际水稻配方营养液中培养3周左右的粳稻Nipponbare为材料，设置1、2、3、4个组，每组6个重复，在含有20mL国际水稻配方营养液里分别加入不同量的樱花素，配置成最终浓度分别是0mg/mL、0.02mg/mL、0.1mg/mL的樱花素溶液。另外还添加一个对照组CK(不加樱花素和褐飞虱，验证溶剂及环境条件对植株的正常生长是否有影响)，具体步骤为：将长势一致的粳稻Nipponbare放置于装有20mL培养基(含有上述不同浓度的樱花素溶液)的100mL试管中静置于培养箱中培养，培养条件是：温度26±2℃、相对湿度(RH)70％，亮/暗光周期＝14:10小时。在1、2、3组中的每个植株上分别加入20只褐飞虱成虫(BPH)。

结果如图1所示。

图1a为添加不同浓度的樱花素诱导后褐飞虱感染植株表型变化，从图中可以看出添加了樱花素的植株对褐飞虱的抗性比添加0mg/mL樱花素植株的更强，其中樱花素浓度在0.02mg/mL时抗性最强，0.1mg/mL次之；图1b为添加不同浓度的樱花素诱导褐飞虱感染植株存活率比较，统计结果显示添加樱花素的植株对褐飞虱的抗性更强；樱花素作为激发子在0mg/mL、0.02mg/mL和0.1mg/mL浓度下诱导后水稻植株感染稻飞虱的存活率分别是33.33％、83.33％和72.22％，表明樱花素作为激发子诱导水稻抗虫害具有良好的应用潜力。图1c为添加不同浓度的樱花素诱导褐飞虱感染水稻第7天后所分泌的蜜露总含量，从图中可以看出添加0mg/mL樱花素植株上的褐飞虱分泌的蜜露是最多的，其次是添加0.1mg/mL樱花素所对应植株分泌的蜜露，最少的是添加0.02mg/mL樱花素所对应植株上褐飞虱所分泌的蜜露，间接也说明了添加樱花素后植株对褐飞虱的抗性更强；图1d为感染期间褐飞虱对添加不同浓度樱花素诱导后的偏好性数量统计，从图中可以看出，褐飞虱在添加樱花素植株上的数量是低于添加0mg/mL樱花素植株的，也说明添加樱花素可以增强植株对褐飞虱的抗性。

(2)采用涂抹法验证樱花素作为激发子诱导水稻抗稻飞虱(BPH)的活性

本试验也是以种植于国际水稻配方营养液中培养3周左右的粳稻Nipponbare为材料，设置1、2、3个组，每组6个重复，在含有20mL国际水稻配方营养液里分别加入不同量的樱花素，配置成终浓度分别是0mg/mL、0.02mg/mL、0.1mg/mL，然后用棉花分别蘸取2mL上述不同浓度的樱花素溶液涂抹在长势一致的粳稻Nipponbare茎秆上，于培养箱中静置培养，培养条件是：温度26±2℃、相对湿度(RH)70％，亮/暗光周期＝14:10小时。在1、2、3组中的每个植株上分别加入20只褐飞虱，共需要360只褐飞虱(BPH)进行试验。

实验结果如图2所示。

图2a为感染期间褐飞虱对添加不同浓度樱花素诱导后的水稻植株的偏好性数量统计；图2b为添加不同浓度樱花素诱导后褐飞虱感染的水稻植株的提取液颜色的变化；图2c为添加不同浓度的樱花素诱导后褐飞虱感染植株表型变化；图2d为添加不同浓度的樱花素诱导褐飞虱感染水稻第7天后所分泌的蜜露总含量，从以上结果分析可以看出，用蘸取涂抹方式添加樱花素以后也能增强水稻对褐飞虱的抗性。

(3)采用樱花素触杀稻飞虱试验验证樱花素的毒性

本试验是以成虫稻飞虱为试验材料，取在粳稻Nipponbare上饲养的40只稻飞虱放置于用滤纸铺好并用蒸馏水润湿的培养皿中，然后立即用网袋将培养皿罩住，防止稻飞虱逃出，将樱花素用甲醇配置成1mg/mL的母液，用蒸馏水将其分别稀释为5mg/L、20mg/L，均匀地喷洒在稻飞虱身体表面，分别在不同的时间记录稻飞虱的死亡率。

结果如图3所示。

图3说明樱花素本身对稻飞虱没有明显毒杀活性。分别用0，5mg/L、20mg/L的樱花素喷洒稻飞虱后，0-3小时之间，稻飞虱的死亡数量没有显著的变化，添加5mg/L、20mg/L的樱花素和添加0mg/mL樱花素时稻飞虱的死亡数量相当，说明樱花素本身对稻飞虱是无毒的，而是通过激活植物防御体系来提高抗稻飞虱的能力。

试验结果总结

本发明通过根吸法和涂抹法两个试验以樱花素作为激发子诱导水稻发现，在不同浓度下：0mg/mL，0.02mg/mL，0.1mg/mL；浓度为0.02mg/mL，0.1mg/mL的樱花素作为激发子时水稻均具有抗稻飞虱能力，其中在浓度为0.02mg/mL的樱花素作为激发子时水稻抗稻飞虱能力最强；因此，樱花素能够作为激发子在水稻抗虫害中进行应用。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.樱花素作为激发子在诱导农作物抗虫中的应用，其特征在于，

所述的诱导农作物抗虫的方法包括但不限于根吸法、涂抹法和喷施法中的至少一种；

所述的根吸法包括如下步骤：将樱花素置于农作物的培养基质中；

所述的培养基质为液体培养基质，此时樱花素的添加量为0.02mg/mL；

所述的农作物为水稻；所述的虫为稻飞虱；

所述的液体培养基质为国际水稻配方营养液；

所述的涂抹法包括如下步骤：将樱花素溶液涂抹在农作物茎秆上；

其中，所述的樱花素溶液中樱花素的含量为0.02 mg/mL；

所述的樱花素溶液通过将樱花素加入到国际水稻配方营养液中得到；

所述的樱花素溶液的涂抹量为：每株农作物茎秆涂抹1～3 mL樱花素溶液。

2.樱花素在制备生物农药中的用途，其特征在于，所述的生物农药为用于提高农作物抗稻飞虱能力的农药。

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