CN114903057B - 一种提高农作物抗逆性的植物调节剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提高农作物抗逆性的植物调节剂及其制备方法和应用。所述植物调节剂的活性成分包括苋科植物反枝苋提取物，所述反枝苋提取物的获取原料优选为反枝苋的根或茎。本发明提供的植物调节剂能够显著提高大田作物在高温、低温、盐碱以及干旱等非生物胁迫因素条件下的耐受性，可以有效提高大田作物的发芽率与幼苗存活率，显著降低在非生物胁迫因素条件下的产量损失。

Description

一种提高农作物抗逆性的植物调节剂

技术领域

本发明属农业技术领域，具体涉及一种可提高农作物抗逆性的植物调节剂及其制备方法和应用。

背景技术

农作物在生长过程中，除了需要应对病原菌、害虫、杂草及鼠类等有害生物威胁之外，还面临着日益严重的干旱、高温、低温、土壤盐碱化等非生物因素的威胁。高温和冻害往往会造成小麦、水稻及玉米等大田作物严重减产，如小麦灌浆期因高温引起的干热风可导致减产20％。根据联合国粮农组织统计，全世界有近10亿公顷盐碱地，现有耕地中由于灌溉不当造成的次生盐碱地面积也在不断扩大。

现代农药工业的发展为有害生物治理提供了可靠的技术保障，但人类对于非生物因素胁迫可采取的治理策略还相对有限。采用合理的技术手段提高作物的抗逆性，增强作物对高温、低温、盐碱和干旱等非生物因素胁迫的耐受性，可以有效降低或避免作物因非生物因素胁迫造成的不利影响，确保作物在非生物因素胁迫中的产量，对于保障粮食安全具有重大的战略价值。

反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)，别名西风谷、野苋菜，属双子叶植物纲，苋科，苋属，在我国南北各省区均有广泛分布。反枝苋具有很高的营养价值，嫩叶可作蔬菜食用，种子及全株均可入药，能祛风湿、清肝火。反枝苋也是重要的饲料，可青饲，也可晒干后冬季饲用。不同于现有技术对反枝苋用途或作用的认知，本专利发明人创造性地发现反枝苋提取物可有效提高农作物抗逆性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可提高农作物抗逆性的植物调节剂，该调节剂可以显著提高农作物对干旱、高温、低温以及盐碱条件下的耐受性，改善出土幼苗生长状况，提高作物产量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种提高农作物抗逆性的植物调节剂，其组分包括苋科植物反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)的提取物。

具体的，所述植物调节剂可以是单一地含有所述反枝苋提取物；或是所述反枝苋提取物与助剂、载体等的混合物或组合物；或是所述反枝苋提取物与另外其他活性成分的组合物。

所述反枝苋提取物为反枝苋植株根的提取物，或为反枝苋植株茎的提取物，或为反枝苋植株全株的提取物。优选的，所述反枝苋提取物是以反枝苋的根或/和茎为原料制备。

关于所述反枝苋提取物的制备方法，本发明对反枝苋提取物的制备方法并不做特别的限定。本发明提供的反枝苋提取物以反枝苋植株(包含茎、叶和根)为原料，经晾干后，可以通过水浸提、有机溶剂浸提、超临界流体萃取或是其它常规的方式获得。

有机溶剂浸提可以作为获取所述反枝苋提取物的优选方式之一，其操作过程大致如下：干燥后的反枝苋，用有机溶剂浸提所得反枝苋粉碎物(切割段)，回收浸提液中的有机溶剂，得到所述反枝苋提取物的浓缩液，即得所述反枝苋提取物。本发明所述有机溶剂优选为甲醇、乙醇、氯仿、丙酮、乙酸乙酯中的一种或是其混合物，或其它可以获得所述反枝苋提取物的有机溶剂。

超临界流体萃取同样可以作为获取所述反枝苋提取物的优选方式之一，其操作过程大致如下：将粉碎干燥后的反枝苋置于萃取釜中，萃取剂选用二氧化碳，萃取压力5～30MPa，萃取温度20～60℃，萃取时间0.5～6h，萃取完成后减压回收二氧化碳，即得所述反枝苋提取物。

基于目前现有技术和制备成本的考虑，本发明倾向给出所述反枝苋提取物的制备方法为溶剂回流提取方法，或为溶剂浸渍方法。

具体地，本发明公开的所述反枝苋提取物的制备方法步骤为：将粉碎干燥后的反枝苋根或茎置于提取罐中，加入8～10倍重量的甲醇或乙醇，回流提取6～8小时或室温下浸渍24～48小时，放出滤液至浓缩罐中，减压回收溶剂得到反枝苋提取物。

优选的，所述溶剂为甲醇或乙醇中的任一种，甲醇或乙醇的质量分数为20％～100％。

本发明还进一步请求保护反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)提取物，或所述植物调节剂在调节植物生长方面的应用。所述植物调节剂的组分含有反枝苋(Amaranthusretroflexus L.)提取物。

基于生物试验结果证实，所述反枝苋提取物，或含所述反枝苋提取物的植物调节剂可以用于增强植物抗逆性。优选的，所述反枝苋提取物，或含所述反枝苋提取物的植物调节剂可以用于增强大田作物的抗逆性。

具体的，对于小麦、水稻等大田作物，本发明所述反枝苋提取物或植物调节剂以100～5000mg/L的浓度采用播前浸种处理，或种子包衣处理，或者茎叶喷雾处理，以提高干旱或盐碱条件下的出苗率，增强出土幼苗对低温和高温的适应能力，改善幼苗生长状况。

优选的，本发明所述植物调节剂可以采用播种前浸种的方式处理。具体步骤为：将反枝苋提取物加工成水剂，在播种前将植物调节剂水剂兑水稀释至100～5000mg/L，再进行浸种处理，晾干后播种。

优选的，本发明所述植物调节剂可以采用加工成种衣剂的方式处理，所述的种衣剂包括含量为0.01％～50％反枝苋提取物的固体制剂干粉剂、可分散粉剂、液体制剂液剂、乳剂或悬浮剂。至于农药制剂的加工，本领域的普通技术人员可以根据现有技术的教导，选用适宜的助剂或是载体，将反枝苋提取物或含反枝苋提取物的植物调节剂加工成便于施用的常规农药制剂。特别地，本领域的普通技术人员也可以将反枝苋提取物或含反枝苋提取物的植物调节剂加工成(纳米)微胶囊制剂。这种制剂剂型具有缓释特性，可以取得较长的持效期。

优选的，本发明所述植物调节剂可以加工成农业上可接受的制剂，采用兑水稀释至100～5000mg/L喷雾的施用方式。进一步优选的，本发明提供的植物调节剂可以加工成乳油、水乳剂、悬浮剂、可溶性液剂等常规农药制剂。

通过实施本发明的技术方案，可以达到以下有益效果：

(1)所述植物调节剂对小麦、水稻等大田作物表现出增强抗逆性的效果。

(2)所述植物调节剂的生物活性具有多样性，可以提高小麦对高温胁迫的耐受能力，理论上可减少产量损失10.8％；可以提高小麦对干旱胁迫的耐受能力，发芽率提高42.4％以上，芽长与根长也有大幅提高；可以提高水稻对低温胁迫的耐受能力，低温处理后活苗率提高54.4％以上；可以提高小麦在盐碱环境下的耐受能力，发芽率提高46.5％以上。

(3)所述植物调节剂的有效成分来源于苋科植物反枝苋。反枝苋嫩叶可作为蔬菜食用，茎秆可作为饲料，对人畜安全，对环境友好。反枝苋在我国各省广泛分布，是夏季农田常见杂草，原料来源丰富，价格低廉。反枝苋提取物获取条件温和，工艺环保，具有很好的市场化开发前景。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案清楚、完整地进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例以反枝苋的根或茎为原料，制备所述反枝苋提取物。

(1)反枝苋提取物制备方式一

称取100g晾干粉碎的反枝苋根置于3L圆底烧瓶中，加入0.8kg60％乙醇，回流提取8h，减压浓缩脱除溶剂，即得反枝苋提取物。

(2)反枝苋提取物制备方式二

称取1kg晾干粉碎的反枝苋根置于20L渗滤桶中，加入10kg 60％甲醇，室温下浸泡48h，放出滤液，减压浓缩脱除溶剂，即得反枝苋提取物。

实施例2

本实施例测定了反枝苋根提取物诱导小麦植株增强对高温的耐受性。所用反枝苋根提取物的制备参见实施例1，以60％乙醇为溶剂。

试验于2021年在西北农林科技大学曹新庄试验站进行。试验地为砂壤土，肥力中等。供试冬小麦品种为西农979，整个生长期为常规管理。试验设4个处理，分别为对照CK，反枝苋提取物，高温和高温+反枝苋提取物，每个处理重复5次。小区面积为2m×3m，采用完全随机排列。处理时间为灌浆前期，用500mg/L的反枝苋提取物喷施，对照用清水喷施。

高温胁迫处理采用田间增温棚，用0.1mm无色透明聚乙烯塑料膜制成简易增温棚，棚高1.8m，其中两侧薄膜与小麦冠层距离为50cm，以保证通风良好，棚另外两侧底部开0.5m通风口，以利于气体交换。每天早上6时至下午18时盖棚，用温湿度计测定棚内外温度，棚内日最高温平均比棚外高4.2℃。待小麦成熟后，每个小区随机取五个点，每个点取3～5株完整的小麦采集数据。

单位面积理论产量＝单位面积穗数×穗粒数×千粒重。

试验结果如表1所示。

表1：高温胁迫下反枝苋提取物对小麦产量的影响

从表1可以看出，高温和常温不同处理的单株成穗数及穗粒数差异不显著，这是因为药剂处理时为灌浆期，单株成穗数及穗粒数均已固定。常温下空白对照和500mg/L反枝苋提取物处理的千粒重和理论产量之间差异也不显著，说明反枝苋常温下对灌浆无影响。高温胁迫环境下空白对照和反枝苋提取物处理千粒重和理论产量之间差异显著。与常温处理相比，高温胁迫下空白对照的理论产量减少20.4％，反枝苋提取物处理的理论产量减少9.6％，说明反枝苋提取物可以提高小麦对高温胁迫的耐受能力，有效减少了产量损失。

实施例3

本实施例测定了反枝苋根提取物种衣剂诱导小麦植株增强对干旱的耐受性。所用反枝苋根提取物的制备参见实施例1，以60％乙醇为溶剂。

供试冬小麦品种为西农979，选取均匀一致的小麦种子用10％过氧化氢浸泡消毒10min，再用蒸馏水冲洗5次。将冲洗后的种子用不同浓度的反枝苋提取物稀释液浸种12h，将浸泡后的种子转入到直径9cm的培养皿中，每个培养皿中放20粒小麦种子，重复三次。在每个培养皿中加入质量百分比为10％的PEG-6000溶液进行模拟干旱处理，每12h更换一次PEG-6000溶液，4天后调查种子的萌发情况，并统计小麦的根长和芽长，结果如表2所示。

表2：干旱胁迫下反枝苋提取物对小麦产量的影响

从表2可以看出，反枝苋提取物处理后显著增强了小麦对干旱的耐受能力，500、1000和1500mg/L的反枝苋提取物处理其发芽率均比对照有了明显提高，芽长和根长也有大幅度提高。

实施例4

本实施例测定了反枝苋根提取物诱导水稻植株增强对低温的耐受性。所用反枝苋根提取物的制备参见实施例1，以60％甲醇为溶剂。

以早稻品种湘早籼45号为供试材料，将浸种催芽的100粒芽谷播种于装有稻田土的培养盒中，在光照培养箱中培养至二叶一心期，将浓度为500、1000和1500mg/L的反枝苋提取物稀释液分别均匀喷洒于水稻幼苗植株上，然后移入光照培养箱中8℃培养5天，同时设置喷洒清水作为对照，每个处理设置5次重复，处理结束后在适温下恢复生长7天后记录活苗率，其结果如表3所示。

表3：低温胁迫下反枝苋提取物对水稻幼苗生长的影响

从表3结果可以看出，空白对照低温处理后水稻幼苗活苗率仅为13.6％，而500，1000和1500mg/L的反枝苋提取物稀释液处理后活苗率分别为68.0％，92.5％和90.8％，说明反枝苋提取物能够显著改善水稻幼苗对低温的耐受性。

实施例5

本实施例测定了反枝苋根提取物增强小麦对盐碱的耐受性。所用反枝苋根提取物的制备参见实施例1，以60％甲醇为溶剂。

供试冬小麦品种为西农979，选取均匀一致的小麦种子用10％过氧化氢浸泡消毒10min，再用蒸馏水冲洗5次。将冲洗后的种子用不同浓度的反枝苋提取物稀释液浸种12h，将浸泡后的种子播种于装有0.8％盐碱土(其中含0.5％氯化钠，0.3％碳酸钠)的花盆中，每盆放20粒小麦种子，播种后按常规方法培养，每个处理重复三次。清水浸种处理作为空白对照。播种10天后调查种子的萌发情况，并统计小麦的根长和芽长，结果如表4所示。

表4：反枝苋提取物对小麦耐盐碱性的影响

从表4结果可以看出，空白对照盐碱土中小麦发芽率仅为11.5％，而500，1000和1500mg/L的反枝苋提取物稀释液处理后发芽率分别为58.0％，92.4％和88.0％，说明反枝苋提取物能够显著改善小麦种子对于盐碱环境的耐受性。

以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验的情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。

Claims (2)

1.反枝苋（Amaranthus retroflexus L.）提取物在增强植物抗逆性中的应用，其特征在于，所述反枝苋提取物的制备方法为溶剂回流提取方法，或为溶剂浸渍方法；

所述溶剂为甲醇或乙醇中的任一种；

所述溶剂质量分数为60%；

所述植物抗逆性为植物在逆境下的抗性，所述逆境为高温、干旱、低温、盐碱；

所述植物为小麦或水稻。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述反枝苋（Amaranthus retroflexusL.）提取物用于播前浸种处理、种子包衣处理、茎叶喷雾处理。