CN114287431B

CN114287431B - 一种含复合糖和复合氨基酸的植物免疫诱抗剂的农业用途

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Publication number: CN114287431B
Application number: CN202210023976.5A
Authority: CN
Inventors: 刘永山; 杨国娣
Original assignee: Guangzhou Haofeng Biotechnology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Haofeng Biotechnology Co ltd
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2042-01-11
Also published as: CN114287431A

Abstract

本发明涉及一种含复合糖和复合氨基酸的植物免疫诱抗剂，所述复合糖含有褐藻胶寡糖和壳聚糖；所述复合氨基酸含有精氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸。本发明的植物免疫诱抗剂可以促进植物生长、诱导植物产生广谱的抗性、增强植物的自身防卫能力、抑制多种植物病原微生物的生长，而且其无毒并可为微生物降解，对环境不会产生污染。本发明还涉及所述植物免疫诱抗剂在促进植物生长和诱导植物抗病方面的应用。

Description

一种含复合糖和复合氨基酸的植物免疫诱抗剂的农业用途

技术领域

本发明属于农药技术领域，具体涉及一种以褐藻胶寡糖、壳聚糖及氨基酸为主要原料的复合糖和复合氨基酸的植物免疫诱抗剂。

背景技术

植物免疫诱抗剂也叫植物疫苗，是一类新型生物农药，对人畜无害，不污染环境，可降低农药残留。在诱导植物抗病方面具有系统性、广谱性、持续性、安全性等优点，对病害既具有预防作用，还可增加产量、改善产品品质。2016年罗明的研究表明，采用叶面喷施0.5％几丁聚糖可溶性液剂的方式防治白粉病具有较好的防效。目前，国内已经在农业部农药检定所获得正式登记的植物免疫诱抗剂主要有康壮素(蛋白质激发子)、益微菌(枯草芽孢杆菌)、壳寡糖和脱落酸等药物品种。(王胤,李锦,张欣颖,等.植物免疫诱抗剂对黄瓜白粉病的防治试验[J].蔬菜,2021(03):39-42.)

褐藻胶寡糖(Alginate oligosaccharides，AOS)是由褐藻中的褐藻胶通过氧化降解、酸水解或者裂合酶降解而得到的小分子量片段(李佳琪，2018)。经过多年研究发现褐藻胶寡糖在农业、医学等多个方面都具有重要的应用价值和研究意义，尤其在在农业方面，褐藻胶寡糖对经济作物有较好的应用效果。荆华(2018)等研究发现褐藻胶寡糖对水稻主要病害均有一定的防治效果，随着浓度增大，对稻瘟病、稻曲病、纹枯病防效增加。张运红(2019、2018)等发现褐藻胶寡糖灌根处理可改善小麦根系微环境、促进小麦对养分的吸收和利用，增加小麦产量。李佳琪(2018)等人研究发现适当浓度的褐藻胶寡糖可促进黄瓜幼苗生长，增加黄瓜幼苗株高，茎粗，株幅及鲜重。刘瑞志(2009)用0.05％～0.30％的褐藻胶寡糖处理经过干旱处理的番茄，发现0.20％褐藻胶寡糖处理的试验组诱导抗旱效果最好，可以提高番茄体内CAT、SOD、PAL和POD活力以及降低MDA含量。这说明褐藻胶寡糖可以作为一种诱导因子提高番茄植株的抗旱能力，保护番茄植株不受干旱伤害，是一种效果良好的抗旱诱抗剂。(李佳琪,汤洁,李明月,等.不同分子量的褐藻胶寡糖对黄瓜幼苗光合作用及生长的影响[J].中国农业大学学报,2018,23(09):53-59；荆华,王康健.海藻酸钠寡糖(AOS)对水稻主要病害防治效果初探[J].北方水稻,2018,48(03):22-24；张运红,和爱玲,姚健,等.海藻酸钠寡糖灌根处理对小麦根际土壤特性和养分吸收利用的影响[J].江西农业大学学报,2019,41(06):1054-1060；张运红,和爱玲,杨占平,等.海藻酸钠寡糖灌根处理对小麦光合特性、干物质积累和产量的影响[J].江西农业学报,2018,30(11):1-5；刘瑞志.褐藻胶寡糖促进植物生长与抗逆效应机理研究[D].青岛:中国海洋大学,2009)

壳聚糖(chitosan,CS)是天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，广泛存在于甲壳类动物、昆虫类、软体动物的壳以及真菌的细胞壁中，在地球上含量极为丰富，是一种具有无毒性、生物可降解性、良好的生物相容性、伤口愈合性以及止血剂的天然聚合物(苏庆席，2015)。壳聚糖的丰富储量为其的综合开发与利用提供了充分、廉价的保障，壳聚糖在医药、农药、组织工程、环保、农业、美容保健等多个领域均具有广阔的研究与应用(谭毛，2021)。壳聚糖应用于饲料添加、种子处理、土壤改良、水果保鲜等，具有植物适应性广、亲和性好、无毒副作用、对人畜无害，能够实现生物降解等优点(王希群，2008)。曹琪(2021)等研究发现壳聚糖施入苹果地后，土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均明显增加；同时，明显提高土壤多种酶活性。苹果幼树叶片中营养元素含量在不同时期均明显增加。徐卫红(2010)等发现，外源壳聚糖处理提高了大豆幼苗SOD活性，对盐胁迫下大豆幼苗体内活性氧淬灭、减少膜脂过氧化、降低细胞膜脂过氧化产物含量、缓解盐害有重要作用。李应心(2021)等研究发现一定浓度的壳聚糖能促进黄瓜种子的萌发。(苏庆席,苏忠亮.壳聚糖抑菌活性的研究进展[J].农产品加工,2015(1):66-68；谭毛,段亚玲,周梦春,等.壳聚糖的分析方法及其在农业领域中的应用进展[J].农药,2021,60(01):6-10+17；王希群,郭少华,林建军,等.壳聚糖生产肥料的原理、工艺及其在农业上的应用研究[J].农业科学,2008(8):75-80；曹琪,孟姝婷,桑金盛,等.壳聚糖对苹果幼树根区土壤养分活化及其养分吸收的影响[J].山东农业科学,2021,53(04):78-83；徐卫红，徐芬芬，俞晓风.壳聚糖对盐胁迫下大豆幼苗抗盐性的影响[J].湖北农业科学，2010(8):1859-1861；李应心,柳夏艳,孔令宇,曹浩轩,吕贻忠.四种有机活性物质对黄瓜种子萌发的影响[J].腐植酸,2021(04):13-19.)

氨基酸，是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物。在农业生产过程中使用氨基酸可以改变土壤结构，有助于提高土壤保水保肥的能力。氨基酸还能促进土壤微生物的活动，增加土壤微生物的数量，增强土壤酶的活性。同时氨基酸对化学肥料有增效作用。其中赖氨酸具有增强叶绿素合成，增加耐旱性的作用；苯丙氨酸可以促进木质素的合成；精氨酸可以增强根系发育，提高作物的抗盐胁迫能力，是植物内源激素多胺合成的前体。张小龙(2021)等试验发现在常规施肥的基础上，追施“含氨基酸水溶肥料”可以提高哈密瓜坐果率和单瓜重，从而增加哈密瓜产量。曹焱研究发现当氨基酸水溶肥喷施浓度为0.1％时，有利于草莓叶片丙二醛含量的降低，促进脯氨酸含量的积累，提高过氧化物酶和过氧化氢酶活性。(张小龙,古丽夏提,黄国飞,王晓春.含氨基酸水溶肥料在哈密瓜上的田间试验[J].新疆农业科技,2021(05):27-28；曹焱.氨基酸水溶肥对草莓生理特性的影响[J].农业科技与信息,2021(16):42-44.)

将复合糖和复合氨基酸进行复配优化，是提高药剂植物免疫诱抗剂的重要途径，且加入不同的氨基酸其诱抗效果也表现出较大差异。目前尚未发现有将复合糖(褐藻胶寡糖、壳聚糖)和复合氨基酸进行复配并用于农业用途的相关研究。

发明内容

本发明的目的是提供以复合糖(褐藻胶寡糖、壳聚糖)以及复合氨基酸(精氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸)为主要原料的植物免疫诱抗剂，以及该免疫诱抗剂用于促进植物生长，诱导植物抗病的应用。

本发明一方面涉及一种植物免疫诱抗剂，所述植物免疫诱抗剂有效成分为复合糖和复合氨基酸，二者的重量比为1:3至3:1，优选为1:2至2:1，最优选为15:14。

在本发明的植物免疫诱抗剂中，其中所述复合糖的重量百分含量为20-40％，优选为30％。所述复合氨基酸的重量百分含量为15-30％，优选为28％。

其中，所述复合糖含有褐藻胶寡糖和壳聚糖，二者的重量比为2:1-1:2，优选为2:1。

所述复合氨基酸含有精氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸，三者的重量比为1-10:1-20:1，优选为1-7:1-20:1，例如1:2:1、7:20:1、1:1:1，最优选为1:2:1。

在本发明一种优选的实施方式中，所述复合糖仅由褐藻胶寡糖和壳聚糖组成；所述复合氨基酸仅由精氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸；各自组分比例如上所述。

在本发明的一种优选的实施方式中，各有效成分的重量百分含量优选为：褐藻胶寡糖20％、壳聚糖10％、精氨酸7％、苯丙氨酸14％、赖氨酸7％，其余为任选的助剂和余量的溶剂(如水等)。

在本发明优选的实施方式中，所述褐藻胶寡糖的平均分子量为609.25Da的范围；所用的壳聚糖的平均分子量为39.47kDa的范围。

本发明的该植物免疫诱抗剂可以和农业上常用的助剂、溶剂混合制成常规农业剂型，例如水剂、可溶液剂等，其具体制备方法参照植物免疫诱抗剂上常规的方法来制备。

本发明另一方面涉及所述植物免疫诱抗剂用于促进植物生长的用途，其中，所述植物免疫诱抗剂如上所述。所述植物包括：番茄(Lycopersicon esculentum)、黄瓜(Cucumis sativus L.)、小麦(Triticum aestivum L.)、玉米(Zea mays L.)、水稻(Oryzasativa L.)、大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)。优选为番茄(Lycopersicon esculentum)。

所述促进植物生长包括促进植物株高、茎粗和根长方面的生长。

本发明另一方面涉及所述植物免疫诱抗剂用于诱导植物抗病方面的用途。其中，所述植物免疫诱抗剂如上所述。可诱导抗病的植物为番茄，可诱导抗病的具体病害包括：番茄黄化曲叶病(番茄黄化曲叶病毒(Tomato Yellow Leaf Curl Virus，TYLCV)引起)、番茄灰霉病(番茄灰霉病菌(Botrytis cinereal)引起)、番茄晚疫病(番茄晚疫病菌(Phytophthora infestans)引起)。

本发明另一方面涉及所述植物免疫诱抗剂同时促进植物生长和诱导植物抗病的用途，其中，所述植物免疫诱抗剂、植物以及植物病害的定义如上所述。

在本发明所述的用途中，所述植物免疫诱抗剂通过喷雾施用至植物的地上部分，用量为30-60g有效成分/亩，优选为40g有效成分/亩。

除非另有说明，本说明书中的“％”均为“重量百分比”。

与现有技术相比，本发明具有下述优点：

本发明的植物免疫诱抗剂绿色环保对环境安全。

本发明中复合糖和复合氨基酸的组合，在促进植物生长、诱导植物抗病方面，相对于二者单独使用产生了协同作用，在适宜浓度下可以促进植物生长，对番茄黄化曲叶病、番茄灰霉病、番茄晚疫病具有较高的诱抗作用，因此，该含复合糖和氨基酸植物免疫诱抗剂在植物免疫诱抗剂领域应用前景广泛。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，本发明用以下具体实例进行说明，但本发明不局限于这些具体实施例。

本发明下述实施例所用的褐藻胶寡糖购自青岛博智汇力生物科技有限公司，其平均分子量为609.25Da；所用的壳聚糖购自山东奥康生物科技有限公司，其平均分子量为39.47kDa；所述精氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸以及农乳600均通过市售获得。

一、制备实施例

制备了如下所述的本发明植物诱抗剂实施例1-3，以及对比例1-2，以及清水为空白对照。具体实施例配方如表1。

表1不同实施例配方

处理

褐藻胶寡糖

壳聚糖

精氨酸

苯丙氨酸

赖氨酸

农乳600

水

实施例1

20wt％

10wt％

7wt％

14wt％

7wt％

5wt％

补足

实施例2

20wt％

10wt％

7wt％

20wt％

1wt％

5wt％

补足

实施例3

20wt％

10wt％

9.33wt％

5wt％

补足

对比例1

20wt％

10wt％

-

5wt％

补足

对比例2

-

7wt％

14wt％

7wt％

5wt％

补足

清水

-

补足

二、复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂的促进植物生长活性

1.试验方法

采用田间试验测定复合糖和氨基酸植物免疫诱抗剂对番茄(Lycopersiconesculentum)、黄瓜(Cucumis sativus L.)、小麦(Triticum aestivum L.)、玉米(Zea maysL.)、水稻(Oryza sativa L.)、大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)植物生长的影响。作物种子均由四川农业大学无公害农药研究实验室提供。

试验共设置6个处理组(表1)，其中以对比例1-2和清水作为对照。每组4个重复，共计24个小区，各小区水肥条件、栽培管理条件一致，小区面积约20m²，随机区组排列。将各实施例和对比例用水配制成喷雾溶液，每7d喷洒1次，共喷洒3次，使用喷雾器均匀施药，各试验小区用水量均为1.3L。对比例1-2和实施例1-3处理每次喷雾各小区用量为1.2g有效成分，折合为40g有效成分/亩。采用随机取样法，每个小区选取10株植株，记录第一次施药前和第三次施药后7天植株的株度、茎粗及根长，使用EXCEL进行数据统计，计算变化量平均值，使用DPS6.0邓肯氏新复极差法进行差异显著性分析。

2.试验结果

所述植物免疫诱抗剂对各植物的促进植物生长情况见下表2-7。

表2复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂处理后番茄植株株高、茎粗、根长的变化

注：小写字母表示同列数据在0.05水平上的差异显著性，相同字母表示差异不显著。下列表格相同。

表3复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂处理后黄瓜植株株高、茎粗、根长的变化

	根长cm	茎粗cm	株高cm
				实施例1	8.93a	0.42a	15.07a
实施例2	5.64d	0.35b	13.12c
				实施例3	7.63b	0.38b	13.83b
对比例1	6.25c	0.25c	10.04d
				对比例2	6.12c	0.24c	10.02d
清水	3.17e	0.24c	9.96d

表4复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂处理后小麦植株株高、茎粗、根长的变化

	根长cm	茎粗cm	株高cm
				实施例1	6.05a	0.20a	18.37a
实施例2	5.06b	0.15a	17.12b
				实施例3	5.31b	0.15a	17.81a
对比例1	4.72c	0.14a	16.69b
				对比例2	4.68c	0.14a	16.62b
清水	3.53c	0.12c	14.12c

表5复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂处理后玉米植株株高、茎粗、根长的变化

	根长cm	茎粗cm	株高cm
				实施例1	12.12a	0.68a	20.57a
实施例2	8.14c	0.54b	18.68c
				实施例3	9.28b	0.6b	19.67b
对比例1	8.85c	0.48c	18.75c
				对比例2	8.73c	0.49c	18.62d
清水	5.22d	0.41d	17.31d

表6复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂处理后水稻植株株高、茎粗、根长的变化

	根长cm	茎粗cm	株高cm
				实施例1	23.35a	0.57a	39.08a
实施例2	20.13b	0.45b	36.39b
				实施例3	20.56b	0.49b	37.85b
对比例1	18.72c	0.39c	34.69c
				对比例2	18.57c	0.39c	34.61c
清水	18.13c	0.37c	34.59c

表7复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂处理后大豆植株株高、茎粗、根长的变化

	根长cm	茎粗cm	株高cm
				实施例1	5.03a	0.28a	10.28a
实施例2	4.03b	0.25a	9.02b
				实施例3	4.48b	0.26a	9.28b
对比例1	3.32c	0.21b	8.73bc
				对比例2	3.28c	0.21b	8.71bc
清水	3.03c	0.2b	8.51c

表2至表7的结果表明，复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂对番茄、黄瓜、小麦、玉米、水稻、大豆的植株生长均有明显的促进作用。同一实施例对不同植物生长的促进作用有差异，其中对番茄植株株高的促进作用最佳。同种植物不同实施例的促进效果也有差异。其中含有不同比例氨基酸的实施例1、2和3的促进生长的效果优于仅含复合糖的对比例1和以及仅含复合氨基酸的对比例2，说明发明中复合糖和复合氨基酸的组合产生了协同作用。另外，复合氨基酸比例为1:2:1的实施例1促进植株生长的效果优于实施例2和3。综上，复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂在一定浓度范围内能使植株株体高大，茎秆粗壮，根系增长作物生长创造了较为理想的条件。

三、复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂的诱导抗病活性

1.试验方法

将番茄材料种子用10％次氯酸钠溶液浸泡10min，播种于50孔的育苗穴盘中，置于温室培养，当番茄幼苗长出1～2片真叶时，将其定植于大棚中。培育两天后开始施药。试验共设置6个处理组(表1)，其中以对比例1-2和清水作为对照。每组4个重复，共计20个小区，各小区水肥条件、栽培管理条件一致，小区面积约20m²，随机区组排列。将各实施例和对比例用水配制成喷雾溶液，每7d喷洒1次，共喷洒3次，使用喷雾器均匀施药，各试验小区用水量均为1.3L。对比例1-2和实施例1-3处理每次喷雾各小区用量为1.2g有效成分。第三次施药后7天对番茄植株进行病害接种，根据不同的病害，选择合适的接种方法，接种后14d调查发病情况。

(1)番茄黄化曲叶病毒(Tomato Yellow Leaf Curl Virus，TYLCV)接种方法：选取4-5片真叶的番茄幼苗，接种带TYLCV病毒烟的粉虱，每棵植株上的烟粉虱数量为40头。接种后14d调查发病情况。

黄化曲叶病分级标准，参考LAPIDOT等的方法(MOSHE LAPIDOT and MICHAELFRIEDMANN.Breeding for resistance to whitefly-transmitted geminiviruses[J].Annals of Applied Biology,2002,140(2):109-127.)：

0级：无症状

1级：顶端叶片轻微黄化

2级：顶端叶片变黄并发生轻微卷曲

3级：大面积叶片黄化、卷曲、皱缩，但植株未停止生长

4级：植株严重矮缩、黄化、皱缩并停止生长

(2)番茄灰霉病接种方法：选取生长情况相近的具有三出复叶的番茄幼苗，采用喷雾法在叶片表面接种孢子浓度为1×10⁶CFU/mL的番茄灰霉菌孢子悬浮液10mL。接种后14d调查发病情况。

参考《农药田间试验准则(一)杀菌剂防治蔬菜灰霉病》，每小区5点取样，每点调查2株的全部叶片，以叶片为单位进行分级记录。分级方法为:

分级标准:

0级:无病斑；

1级:单叶片有病斑1-3个；

3级:单叶片有病斑4～6个；

5级:单叶片有病斑7～10个；

7级:单叶片有病斑11～20个，部分密集成片；

9级:单叶片有病斑密集占叶面积1/4以上。

(3)番茄晚疫病的接种方法：选取6-7片真叶的番茄幼苗，采用喷雾法接种孢子囊浓度为5×10⁴个/mL的菌液10mL。接种后14d调查发病情况。

以每片叶上病斑面积占整叶面积的百分率来分级。分级方法为:

0级：无病斑；

1级：病斑面积占整个叶片面积5％以下；

3级：病斑面积占整个叶片面积6％～10％；

5级：病斑面积占整个叶片面积11％～20％；

7级：病斑面积占整个叶片面积21％～50％；

9级：病斑面积占整个叶片面积51％以上。

使用DPS6.0邓肯氏新复极差法进行差异显著性分析。

2.试验结果

表8复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂处理后番茄植株病情指数及诱抗效果

表8的结果显示，实施例1-3所述的植物免疫诱抗剂对番茄黄化曲叶病、番茄灰霉病、番茄晚疫病均有较好的防治效果，其效果优于仅含复合糖对比例1和以及仅含复合氨基酸的对比例2，说明发明中复合糖和复合氨基酸的组合产生了协同作用。其中精氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸三者的重量1:2:1的实施例1的防治效果最佳，实施例1对番茄黄化曲叶病、番茄灰霉病、番茄晚疫病的防治效果分别为77.71％、69.26％和76.84％。综上，复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂可以诱导植物产生抗性、增强植物的自身防卫能力，有效的预防番茄黄化曲叶病、番茄灰霉病、番茄晚疫病。

本发明的一种复合糖和复合氨基酸植物免疫诱抗剂的用途已经通过具体的实例进行了描述，本领域技术人员可借鉴本发明内容，适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。

Claims

1.一种植物免疫诱抗剂，其特征在于，所述植物免疫诱抗剂含有复合糖和复合氨基酸，二者的重量比为1:2至2:1；

所述复合糖由褐藻胶寡糖和壳聚糖组成，二者的重量比为2:1-1:2；

所述复合氨基酸由精氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸组成，三者的重量比为1-10:1-20:1。

2.根据权利要求1所述的植物免疫诱抗剂，其特征在于，所述复合糖的重量百分含量为20-40％；所述复合氨基酸的重量百分含量为15-30％。

3.根据权利要求1或2所述的植物免疫诱抗剂，其特征在于，

所述褐藻胶寡糖的平均分子量为500-800Da的范围；

所用的壳聚糖的平均分子量为10.67-48.73kDa的范围。

4.权利要求1-3任一项所述的植物免疫诱抗剂用于促进植物生长的用途，其特征在于，所述植物包括：番茄(Lycopersicon esculentum)、黄瓜(Cucumis sativus L.)、小麦(Triticum aestivum L.)、玉米(Zea mays L.)、水稻(Oryza sativa L.)、大豆(Glycinemax(Linn.)Merr.)。

5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述植物优选番茄(Lycopersiconesculentum)；所述促进植物生长包括促进植物株高、茎粗和根长的生长。

6.权利要求1-3任一项所述的植物免疫诱抗剂用于诱导植物抗病的用途，其特征在于，所述可诱导抗病的植物为番茄，可诱导抗病的具体病害包括：番茄黄化曲叶病、番茄灰霉病、番茄晚疫病。