CN115281192A - 一种提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的制剂和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用硬脂酰乙醇胺提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的方法，所述的蔬菜作物包括番茄。硬脂酰乙醇胺能够增加蔬菜作物叶片中的叶绿素含量，提高光合速率，增加茎粗；并且能够通过调节脱落酸(ABA)合成基因NCED1以及降解基因CYP707A2表达来提高蔬菜作物对干旱胁迫的抗性，进而降低干旱对蔬菜作物造成的伤害。本发明还公开了一种提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的制剂，所述的制剂成分包括硬脂酰乙醇胺、分散剂、稳定剂和其他助剂，其他助剂包括润湿剂、消泡剂、防腐剂或防冻剂中的至少一种。利用本发明方法或制剂提高蔬菜作物光合速率、促进生长、以及提高抗旱性简单易行，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及植物化学保护领域，具体涉及一种提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的制剂和方法。
背景技术
干旱会导致农业生产的极大损失，发展节水灌溉、提高用水效率是缓解用水矛盾、保障农业生产的根本措施。提高植物抗旱性可以充分提高农业栽培中水分的利用效率；在不影响植物生长品质的前提下，减少水分施用是生产所需的。
目前提高植物抗旱性的方法主要有改善栽培方法、外源应用激素、筛选抗性品种等。相较于以上方法，抗旱化学制剂的施用更加简单便捷，见效快，成本低。但现有技术中的抗旱化学制剂有些单一使用效果不理想，需要与其他物质配合使用。因此，开发效果优异稳定的抗旱化学制剂是当前研究中亟待解决的问题。
公开号为CN111972202A的中国专利文献公开了一种提高板栗抗旱性能的方法，该发明利用2％～6％甲基乙二醛、15％～35微量元素螯合物、10％～20％黄腐酸以及25～40％水溶剂形成的混合溶液来提高板栗抗旱性能。
番茄是我国种植最广泛的蔬菜作物之一，富含多种营养元素，受到广大消费者的喜爱。番茄产量逐年上升，在世界农业生产中占据重要地位。番茄适宜的土壤湿度为60％～70％，当干旱胁迫发生时，对番茄的影响主要体现在：光合效率下降，干物质积累减少，生长受阻，产量与品质下降。因此，研究开发一种能够提高蔬菜作物光合效率并增强其抗旱性的化学制剂对番茄生产是具有重要现实意义的。
硬脂酰乙醇胺(英文名称:Stearoyl ethanolamide，简称:SEA)，相对分子质量为327.55g/mol，分子式为：C20H41NO2，化学式为：
硬脂酰乙醇胺是植物中天然存在的脂质化学活性物质，属于N-脂肪酰基乙醇胺(N-acylethanolamines,NAEs)家族中的一员。公开号为CN105191937A的中国专利文献公开了硬脂酰乙醇胺在提高植物灰霉病抗性中的应用，Blancaflor等报道了NAEs在植物抗病反应的信号转导、种子萌发、延缓切花衰老等方面发挥功能(N-Acylethanolamines:lipidmetabolites with functions in plant growth and development.The PlantJournal2014 79:568-583)。
发明内容
本发明发现硬脂酰乙醇胺能够增加蔬菜作物叶片中的叶绿素含量，提高光合速率，增加茎粗；并且能够通过调节脱落酸(ABA)合成基因NCED1(Solyc07g056570)以及降解基因CYP707A2(Solyc04g078900)表达来提高蔬菜作物对干旱胁迫的抗性，进而降低干旱对蔬菜作物造成的伤害。
基于以上发现，本发明提供了一种应用硬脂酰乙醇胺提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的方法。
优选的，利用包含硬脂酰乙醇胺的工作液对蔬菜作物进行喷施处理来提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性。
所述的蔬菜作物包括番茄。
优选的，所述的包含硬脂酰乙醇胺的工作液中，硬脂酰乙醇胺的浓度为20～50mgL-1。
本发明还提供了一种提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的制剂，所述的制剂的有效成分为硬脂酰乙醇胺。
优选的，所述的制剂成分包括硬脂酰乙醇胺、分散剂、稳定剂和其他助剂，制剂中，硬脂酰乙醇胺、分散剂、稳定剂和其他助剂的质量比为8-12：2-4：1-2：0.3-9。
优选的，所述的稳定剂为黄原胶和硅酸镁铝，所述的其他助剂包括润湿剂、消泡剂、防腐剂或防冻剂中的至少一种。
分散剂的主要成分为烷基萘磺酸盐、聚羧酸盐，可以起到阻止被分散的硬脂酰乙醇胺重新聚凝或产生沉淀的作用，保证制剂存储过程中的稳定性，改善制剂的分散性能。
黄原胶是一种无毒安全酸性细菌保外杂多糖，硅酸镁铝和黄原胶复配使用，协同发挥稳定体系的作用，可以显著地增加制剂的稳定性。
所述的其他助剂中，润湿剂的主要成分为烷基酚聚氧乙烯醚磺化物、脂肪酸酯，润湿剂可以降低液体表面能，改善制剂的润湿性，使其更好地铺展在植物叶片表面充分发挥效力；消泡剂主要成分为硅氧烷，可以消除制剂加工过程中出现的泡沫，避免泡沫影响制剂效果；防腐剂主要成分为卡松，可以保证制剂质量与有效周期；防冻剂的主要成分为乙二醇，起到降低冰点，防止结冰的作用。
进一步优选的，所述的制剂由如下组分组成：硬脂酰乙醇胺、分散剂、润湿剂、防冻剂乙二醇、硅酸镁铝、黄原胶、消泡剂、防腐剂和去离子水，质量比为9.5：3：3：5：1：0.25：0.3：0.3：77.65。在上述优选的组分及参数下，制剂的稳定性好，作用效果优异，有效成分更易被植株吸收。
所述的制剂的使用次数、浓度需根据植物的种类、生长状态、环境情况来确定。
所述的制剂应用时，将该制剂稀释后喷施于蔬菜作物的叶片表面，稀释后的体系中，硬脂酰乙醇胺的浓度为20～50mg L-1。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明利用已知化合物硬脂酰乙醇胺SEA提供了一种提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的方法。
(2)本发明中应用的硬脂酰乙醇胺为环境友好型物质。在植物体内，磷脂酶D将N-酰基磷脂酰乙醇胺(NAPE)水解为N-脂肪酰基乙醇胺NAEs，同时NAEs可以通过脂肪酸氨基水解酶FAAH水解为游离脂肪酸和乙醇胺，硬脂酰乙醇胺是NAEs家族中的一员，也即，硬脂酰乙醇胺的代谢过程在植物体内是天然存在的，长期使用硬脂酰乙醇胺不会对生物及环境造成危害。
(3)本发明以硬脂酰乙醇胺为主要成分制备的制剂，硬脂酰乙醇胺可以提高蔬菜作物叶片叶绿素含量，增强光合速率，显著增加植株茎粗；还可以通过调节植物体内的脱落酸信号途径，显著提高蔬菜作物的干旱抗性，减少干旱胁迫带来的经济损失，提高水分利用率。
(4)利用本发明方法提高蔬菜作物光合速率、促进生长、以及提高抗旱性简单易行，成本较低。
附图说明
图1为实施例2中制剂处理组与清水对照组的番茄叶片净光合速率对比图，其中，a，b代表不同处理间在5％水平上的差异显著。
图2为实施例3中制剂处理组与清水对照组的番茄茎粗和番茄叶片叶绿素含量对比图，其中，A为茎粗，B为叶片叶绿素含量；a，b代表不同处理间在5％水平上的差异显著。
图3为实施例4中制剂处理组与清水对照组的番茄叶片脱落酸合成及降解基因表达及抗旱性能比较；其中，A为番茄叶片脱落酸合成及降解基因表达量；B为相对电导率对比图，C为表型图；a，b代表不同处理间在5％水平上的差异显著。
具体实施方式
下面结合附图与实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。
实施例1
采用硬脂酰乙醇胺(杭州宇昊化工科技有限公司)、分散剂YH-302S(南京鸿利源化工有限公司)、润湿剂YH-107S(南京鸿利源化工有限公司)、润湿剂YH-108S(南京鸿利源化工有限公司)、防冻剂乙二醇、硅酸镁铝、黄原胶、消泡剂XB-02(南京鸿利源化工有限公司)、卡松防腐剂、去离子水按质量比9.5：3：2：1：5：1：0.25：0.3：0.3：77.65混匀，配制得到所述的制剂。
实施例2制剂处理对番茄光合速率的影响
取实施例1中的制剂5g，加清水10L混合均匀后硬脂酰乙醇胺的浓度为145μM，在傍晚均匀喷施于苗龄为五叶一心的‘Condine Red’番茄叶片表面，直至叶片湿润，持续喷施三天，以清水喷施的番茄植株作为对照。
设定光合仪光强为600μmol/m2/s，分别测定制剂处理组和清水对照组中番茄植株从上往下第一片完全展开的功能叶的净光合速率，结果如图1所示，与喷施清水的对照组相比，制剂处理组中番茄叶片的净光合速率提高了40.9％。
实施例3制剂处理对番茄茎粗及叶绿素含量的影响
取实施例1中的制剂5.5g，加清水20L混合均匀后硬脂酰乙醇胺的浓度为79.8μM，在傍晚均匀喷施于番茄叶片表面，直至叶片湿润，从番茄幼苗定植到大棚开始，每隔8天喷施一次，共喷施四次，以喷施清水的番茄植株作为对照。
定植后的第40天，使用游标卡尺，测定番茄植株地上2cm处茎粗，结果如图2中的A所示，制剂处理组的番茄茎粗相较于清水对照组提高了11.4％；使用手持式spad-502plus叶绿素含量测定仪测定番茄植株第一穗果上方第一片功能叶的叶绿素含量，结果如图2中的B所示，与对照组相比，制剂处理组的番茄叶片叶绿素含量提高了0.75％。
实施例4制剂处理对番茄抗旱性的影响
取实施例1中的制剂2.5g，加清水10L混合均匀后硬脂酰乙醇胺的浓度为72.5μM，在傍晚均匀喷施于苗龄为五叶一心的番茄叶片表面，直至叶片湿润，持续喷施两天，以喷施清水的番茄植株作为对照。
随机取制剂处理组和清水对照组的番茄叶片样品，利用美国Invitrogen公司生产的Trizol、Superseript II试剂盒进行RNA提取、纯化及cDNA反转录，然后利用美国AppliedBiosystems公司生产的Step ONE Plus Real-TimePCR System仪器及该公司的SYBR RT-PCR Kit荧光染料试剂盒对脱落酸(ABA)合成相关基因表达进行荧光定量PCR检测，发现经过本发明制剂处理过的植株叶片中ABA合成基因NCED1表达较对照组植株叶片显著提高，提高幅度在2倍左右；ABA降解基因CYP707A2表达较对照植株显著降低，降低至对照组的40％左右(图3中的A)。
对制剂处理组和清水对照组中的番茄植株分别进行正常水分供应和干旱胁迫处理，当制剂处理最后一天时，将正常水分供应组和干旱胁迫处理组同时浇水至饱和，之后对正常水分供应组植株正常浇水，干旱胁迫处理组不浇水，直至实验结束。
在对正常水分供应组植株处理的过程中，每隔1天用ZigWSN记录仪测量一次制剂处理组和清水对照组植株的相对土壤含水量(VWC)，并根据失水量补充少量水分使制剂处理组和清水对照组植株之间的VWC保持一致，直至实验结束；干旱胁迫处理组的整个干旱胁迫过程中控制相对土壤含水量从100％缓慢降低至30％左右，干旱胁迫时间为13天。
当有叶片出现萎蔫时，测定萎蔫叶片及同时期别组的叶片电导率：取叶片剪掉边缘，剪成均匀细条混匀后，称取0.2g叶片放入50mL离心管中，加入20mL ddH2O中，室温200rpm摇晃2h，测定电导率EL1，然后95℃水浴15min，冷却至室温后测定电导率EL2。电解质渗透率(EL)根据下列公式计算：
EL(％)＝EL1/EL2﹡100。
由图3中的B可知，本发明制剂处理明显增强了番茄植株的干旱胁迫抗性，制剂处理组植株的电解质渗透率明显低于对照植株。
干旱胁迫结束后，对干旱胁迫处理组中代表性的制剂处理植株和对照植株进行拍照，结果如图3中的C所示。干旱胁迫处理后，清水对照组植株出现严重萎蔫，而制剂处理组植株萎蔫程度较轻，抗干旱胁迫能力明显高于清水处理组，表明喷施以硬脂酰乙醇胺为有效成分的制剂能够提高番茄植株对干旱胁迫的耐性。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述的仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种应用硬脂酰乙醇胺提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用包含硬脂酰乙醇胺的工作液对蔬菜作物进行喷施处理来提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的蔬菜作物包括番茄。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的包含硬脂酰乙醇胺的工作液中，硬脂酰乙醇胺的浓度为20～50mg L-1。
5.一种提高蔬菜作物光合效率和/或抗旱性的制剂，其特征在于，所述的制剂的有效成分为硬脂酰乙醇胺。
6.根据权利要求5所述的制剂，其特征在于，所述的制剂成分包括硬脂酰乙醇胺、分散剂、稳定剂和其他助剂，制剂中，硬脂酰乙醇胺、分散剂、稳定剂和其他助剂的质量比为8-12：2-4：1-2：0.3-9。
7.根据权利要求6所述的制剂，其特征在于，所述的稳定剂为黄原胶和硅酸镁铝。
8.根据权利要求6所述的制剂，其特征在于，所述的其他助剂包括润湿剂、消泡剂、防腐剂或防冻剂中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的制剂，其特征在于，应用时，将所述的制剂稀释后喷施于蔬菜作物的叶片表面，稀释后的体系中，硬脂酰乙醇胺的浓度为20～50mg L-1。
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