CN115299436B - 癸二醇在促进植物根系生长中的应用 - Google Patents

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Abstract

癸二醇在促进植物根系生长中的应用，本发明提供的1,9‑癸二醇化合物能集脲酶抑制、硝化抑制、氨稳定及植物生长促进多功能于一体，实现了作用的综合化。1,9‑癸二醇不仅能通过调控土壤微生物活性而提高氮肥利用率和减少氮素损失，还可以通过影响PIN2介导的生长素运输途径直接促进植物主根生长和侧根数量。这为1,9‑癸二醇在新型氮肥或生物刺激剂产品开发中代替多种增效剂/刺激剂添加，减少能耗和成本提供了可能。

Description

癸二醇在促进植物根系生长中的应用
技术领域
本发明属于植物根系生长调节技术领域，具体涉及生物硝化抑制剂1,9-癸二醇在促进植物根系生长中的应用。
背景技术
在我国农业集约化以及高投入的生产模式下，氮肥利用率较低。相当部分的氮肥以氨（NH3），硝酸盐（NO3 -）以及温室气体氧化亚氮（N2O）等形式损失到环境中，造成生产成本增加，并加剧了生态环境污染。硝化作用是土壤氮循环的关键转化过程，与农田氮素损失密切相关。一些植物的根系能产生和分泌抑制硝化作用的物质，被称为生物硝化抑制剂，如果加以利用，是一种高效且环境友好的氮素管理对策。
生物硝化抑制剂能减少氮素损失使土壤中铵态氮增多，但土壤铵过量也可能对植物产生胁迫而抑制根系生长。因此，生物硝化抑制剂减少氮损失并不意味着对植物生长一定是促进作用。近期研究发现，生物硝化抑制剂能直接调控植株体内生理过程来抑制根系生长。比如高粱源生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸甲酯（MHPP）显著抑制了模式植物拟南芥和药用植物紫苏的根系生长。MHPP主要通过诱导一氧化氮累积及活性氧水平的升高，影响了根尖生长素的感受和响应，因而抑制了根尖分生区细胞的分裂及主根生长。高粱分泌的另外一种生物硝化抑制剂高粱醌（Sorgoleone）能抑制植物体内的光合作用。这些对植物生长的直接负面调控会影响生物硝化抑制剂未来的开发与应用，限制了生物硝化抑制剂的实用化。
1,9-癸二醇是发明人前期从水稻根系分泌物中发现的脂溶性生物硝化抑制剂，可在低浓度下抑制氮素的硝化过程(专利号201510926728.1)，并能同步延缓尿素水解(专利号202111309672.7)，减少氮素氨挥发损失(专利号202111309673.1)。但是，以往主要关注1,9-癸二醇调控土壤氮素转化和微生物活性中的应用，关于1,9-癸二醇在调节植物根系生长中的应用尚未公开。在农业生产中，筛选同时减少氮素损失且对植物生长直接有益的植物源功能物质，将大大推动绿色新型高效氮肥和生物刺激剂产品的研发，具有重要的现实意义。
发明内容
解决的技术问题：本发明针对上述技术问题，提供一种1,9-癸二醇在调节植物根系生长方面的应用，能集脲酶抑制、硝化抑制、氨稳定及植物生长调节剂多功能于一体，实现了作用的综合化。为农业生产中提高氮肥利用率与减少氮素损失，同时促进作物根系生长与抗逆性提供了简便有效的解决方案。
技术方案：1,9-癸二醇在促进植物根系生长中的应用。
1,9-癸二醇在促进植物主根根长和侧根数量中的应用。
优选的，上述1，9-癸二醇的添加浓度为50~200 μM。
1,9-癸二醇在促进植物根系生长素运输中的应用。
上述植物为拟南芥。
1,9-癸二醇在制备生物刺激剂中的应用。
根系生长调节剂，有效成分含有1,9-癸二醇。
有益效果：提供了1,9-癸二醇的多向调控作用，不仅能通过调控土壤微生物活性而提高氮肥利用率和减少氮素损失，还可以在合适的添加浓度下直接促进植物主根生长和侧根数量。这进一步拓宽了1,9-癸二醇的应用领域，提高了1,9-癸二醇的产业应用价值。1,9-癸二醇具有单分子多功能，一种物质能起到多种肥料增效剂和刺激剂添加的联合作用。在农业生产新型氮肥或刺激剂产品制备中可以代替多种增效剂/刺激剂添加，减少增效剂/刺激剂的种类，降低能耗和成本，同时降低多种增效剂/刺激剂添加对环境造成的潜在威胁。1,9-癸二醇能通过直接调控植株体内PIN2介导的生长素运输这一生理过程来促进根系生长，在应用时可作为增效剂或刺激剂喷施到植物上，而非同其他氮素增效剂施用到土壤中，更省工。
附图说明
图1为不同添加量1,9-癸二醇对植物主根生长的影响。
图2为不同添加量1,9-癸二醇对植物侧根生长的影响。
图3为1,9-癸二醇对拟南芥生长素输出载体PIN2 缺失突变体（pin2）主根生长的影响。
具体实施方式
实施例1：1,9-癸二醇对植物主根生长的影响
1.实验设计
1.1供试植物：植物材料为野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana L.) Columbia-0 生态型(Col-0)。
1.2供试试剂：1,9-癸二醇（C10H22O2）。
1.3实验处理：实验设置对照处理(CK) 和1,9-癸二醇处理。其中1,9-癸二醇设置6个终浓度，分别为50μM、100μM、150μM、200μM、400μM和800μM。编号分别为1,9-D-50、1,9-D-100、1,9-D-150、1,9-D-200、1,9-D-400、1,9-D-800。
1.4实验步骤：
先对种子进行消毒灭菌，置于含1% (w/v，g/mL) 琼脂粉和10% (w/v, g/mL) 蔗糖的MS培养基（Sigma-Aldrich，调pH 至5.80）中生长。培养板用Parafilm膜封口后垂直置于光照培养室中, 使根沿培养基表面垂直向下生长。培养室光周期为16 h/ 8 h, 温度(23±1) ℃, 光照强度为100 μmol·m-2·s-1。种子萌发5 d后, 选取长势较一致的苗移到添加了不同浓度1，9-癸二醇处理的MS培养基上, 处理5d后统计结果。各处理试验设置3次重复。主根伸长量的测定：移苗之后，在根尖位置做好标记(用记号笔点一个黑点)，5 天之后，用直尺测定主根伸长量。主根伸长量是指移至处理板后主根新增的长度。
1.5实验结果
与未添加1,9-癸二醇的对照（CK）相比，添加100μM、150μM和200μM的1,9-癸二醇处理显著促进了11.8%~32.6%的拟南芥主根生长，其中150μM处理时促进效果最好，而50μM1,9-癸二醇无显著促进效应（图1）。而且，随着浓度的增加促进率逐渐下降，在800μM时对主根生长还有抑制效果。
实施例2：1,9-癸二醇对植物侧根生长的影响
2.实验设计
2.1实验步骤：供试植物、供试试剂、实验处理和实验步骤同实施例1。
侧根数量的测定：移苗至添加了不同浓度1，9-癸二醇处理的MS培养基5天后，借助测量标尺, 裸眼观察计数成熟侧根的数量(侧根长度大于0.5 mm)。
2.2 实验结果
与未添加1,9-癸二醇的对照（CK）相比，50μM、100μM、150μM 和200μM 的1,9-癸二醇处理均显著促进了约16%的拟南芥的侧根数（图2）。随着浓度的增加，促进效果逐渐变小，400μM和800μM处理下对侧根生长无显著影响。结合主根的结果，150μM 1,9-癸二醇添加对拟南芥主根和侧根的促进效应最好。
实施例3：1,9-癸二醇对拟南芥生长素输出载体PIN2 缺失突变体（pin2）主根生长的影响
3.1供试植物：野生型拟南芥(Col-0)和拟南芥生长素输出载体PIN2 缺失突变体（pin2）。
3.2实验步骤：供试试剂和实验步骤同实施例1。实验处理为对照(CK) 和150μM 1,9-癸二醇处理。3天后，测定主根伸长量。
3.3实验结果
如图3所示，与实施例1中处理5天的结果类似，150μM 1,9-癸二醇处理显著促进了约34%的野生型Col-0主根伸长。而对拟南芥生长素输出载体PIN2 缺失突变体（pin2），与不添加的对照相比，150μM 1,9-癸二醇处理对主根生长无显著影响，表明PIN2介导的生长素运输过程参与了1,9-癸二醇对根系的调控过程，当PIN2蛋白缺失时，1,9-癸二醇处理对根系伸长的促进效应消失了。

Claims (3)

1.1,9-癸二醇在调控PIN2介导的生长素运输过程以促进植物根系生长中的应用，其特征在于，所述1,9-癸二醇通过调控PIN2介导的生长素运输过程来促进植物根系生长，所述1，9-癸二醇的添加浓度为100~200 μM。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述促进植物根系生长为促进植物主根根长和侧根数量。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物为拟南芥。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105439782A (zh) * 2015-12-14 2016-03-30 中国科学院南京土壤研究所 癸二醇作为硝化抑制剂的应用
CN105517435A (zh) * 2013-06-05 2016-04-20 阿格洛法士公司 抗微生物的化合物和组合物
PH12011000436A1 (en) * 2011-12-27 2017-02-20 Benguet State University Process for controling shoot growth and increasing tuber formation of potato
WO2021115916A1 (en) * 2019-12-13 2021-06-17 BASF Agro B.V. Suspension concentrate
CN114230416A (zh) * 2021-11-06 2022-03-25 中国科学院南京土壤研究所 1,9-癸二醇在抑制土壤氨挥发中的应用
CN114230415A (zh) * 2021-11-06 2022-03-25 中国科学院南京土壤研究所 1,9-癸二醇在延缓尿素水解中的应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2356977B1 (de) * 2011-02-02 2017-12-27 Symrise AG Zubereitungen mit Holzextrakten von Gleditschien

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PH12011000436A1 (en) * 2011-12-27 2017-02-20 Benguet State University Process for controling shoot growth and increasing tuber formation of potato
CN105517435A (zh) * 2013-06-05 2016-04-20 阿格洛法士公司 抗微生物的化合物和组合物
CN105439782A (zh) * 2015-12-14 2016-03-30 中国科学院南京土壤研究所 癸二醇作为硝化抑制剂的应用
WO2021115916A1 (en) * 2019-12-13 2021-06-17 BASF Agro B.V. Suspension concentrate
CN114230416A (zh) * 2021-11-06 2022-03-25 中国科学院南京土壤研究所 1,9-癸二醇在抑制土壤氨挥发中的应用
CN114230415A (zh) * 2021-11-06 2022-03-25 中国科学院南京土壤研究所 1,9-癸二醇在延缓尿素水解中的应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2016年中国植物科学若干领域重要研究进展;王小菁 等;《植物学报》;第52卷(第4期);第394–452页 *
Biological nitrification inhibition by rice root exudates and its relationship with nitrogen-use efficiency;Li Sun et al.;《The New phytologist》(第3期);第646-656页 *
高铵胁迫对拟南芥幼苗侧根生长的影响及机制探索;李青;李保海;施卫明;;土壤(第03期);第374-380页 *

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