CN115777712A - 提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂及其施用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂及其施用方法，涉及水稻功能性制剂技术领域。所述复配制剂包括质量比为1∶200～300的芸苔素内酯和S‑诱抗素。所述复配制剂的施用方式为喷施，喷施时间为水稻的分蘖期和破口期。本发明所提供的调节剂复配制剂平均可以提高水稻直链淀粉含量12％以上，最高可达13.75％，增加直/支比。
Description
技术领域
本发明涉及水稻功能性制剂技术领域，具体涉及的是一种提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂及其施用方法。
背景技术
直链淀粉是水稻谷粒中的天然抗性淀粉。抗性淀粉(resistant starch，RS)是近年来兴起的一类新型膳食纤维，又称抗酶解淀粉。抗性淀粉为无异味、持水性低、多孔性白色粉末，具有优良的食品加工性能。在面粉中添加不同含量的抗性淀粉，可以改善面条的亮度或者使面团变软更易塑形等。在面包制作过程中添加抗性淀粉可以使面包吸收更多的水分变得更加松软或者增加面包的粘合性、胶粘度和硬度。在油炸食品中添加抗性淀粉可改善食品的颜色和营养价值。同时，它也是一种在健康人体小肠内不能被消化吸收，但能在大肠中被细菌发酵或部分发酵代谢，产生短链脂肪酸、乳酸和少量气体的淀粉。它具有多种生理功能作用，抗性淀粉在摄入后5-7h后才发生代谢，既增加了饱腹感也降低了餐后血糖和胰岛素浓度。在进入大肠后被厌氧微生物发酵后产生丁酸，丁酸是大肠上皮细胞的主要能量底物之一，通过抑制细胞周期阶段阻碍肿瘤细胞的生长和增值，抑制其恶变从而预防结肠癌并提高排泄物中固醇的含量。因此，抗性淀粉可以降低血糖、降血脂和控制体重、有利于肠道健康、能促进矿物质的消化和吸收而增加营养。
鉴于三高(高血压、高血脂、高血糖)和肥胖呈现逐年上升的趋势和直链淀粉对于人体的好处，提高水稻谷粒中的直链淀粉含量，对于三高人群至关重要。那么如何提高水稻谷粒中的直链淀粉含量？
芸苔素内酯(Brassinolide，简称BR)是一种植物内源调节剂，是一类具有活性结构芸苔素类似物的总称，被视为第六类植物生长激素。它具有促进植物生长、提高植物抗逆抗病能力、改善植物生长品质等多方面功能。芸苔素内酯广泛应用于植物生长的各个阶段。应用芸苔素内酯处理水稻种子特别是陈化的种子，可以提高种子的萌发率(陈靓靓，2018)；在苗期，它可以促进根系的生长，使根数量增加(廖莎，2017)；同时，它还可以明显提高水稻的穗长、穗粒数和千粒重，使水稻产量增加(孙淑琴，2021)。此外，芸苔素内酯还可以提高作物对干旱(孙石昂，2019)、寒冷(武志峰，2021)和盐胁迫(王晨霞，2020)的抗性以及缓解甲咪唑烟酸(苏旺苍，2022)、苯唑·二甲钠(林瑞嫦，2022)、莠去津和硝磺草酮(朱晓明，2020)等除草剂药害对作物的影响。目前的研究表明，芸苔素内酯对于水稻谷粒直链淀粉的增加作用并不明显，陈甫雪(1999)用0.45mg/L芸苔素内酯处理水稻，增加直链淀粉含量-5％。孙建波(1999)报道，芸苔素内酯可增加稻米直链淀粉含量-4.87％。褚世海等(2016)用0.3-0.6mg/L的芸苔素内酯处理水稻，直链淀粉综合增加率为-1.32％～3.97％。王士强(2016)用2mg/L的芸苔素内酯处理KY131和KJD6两个品种的水稻，直链淀粉综合增加率为1.13％～3.69％。虽然在增加率上偶尔的试验表现出了一定的增加，但都不超过5％，整体与清水对照差异不显著。
S-诱抗素(S-abscisic acid)是天然脱落酸的通用名，能诱导并激活植物150多种抗性基因的表达，启动植物本身对逆境的抵抗或适应机制，增强植物抵抗不良环境的能力，被称为植物“抗逆诱导物质之王”、“调节剂中的调节剂”。S-诱抗素的应用主要为促进葡萄着色、增加作物抗逆性等。同样的，S-诱抗素也能促进水稻分蘖，增加分蘖数和产量。此外，S-诱抗素不仅能够调节作物的生长，还能提高部分杀菌剂的防治效果。李智念(2003)用13.2～52.8mg/L的S-诱抗素处理两种水稻，其直链淀粉含量增加率为-4.38％～1.25％。戴忠民(2008)用10mg/L的S-诱抗素处理两个品种的小麦，其直链淀粉的平均含量增加率为1.47％～1.95％。齐德强(2019)用5mg/L的S-诱抗素处理水稻，增加“龙稻21”水稻直链淀粉含量1.08％，增加“龙粳31”水稻直链淀粉含量-1.32％。申请号为CN110663691A的专利说明说公布了1.32～5.28mg/L的S-诱抗素处理水稻使得谷粒的直链淀粉含量增加率为-14.64％～-6.21％。申请号为201210181773.5的专利说明书公布了用低于20mg/L的S-诱抗素处理水稻使得水稻谷粒直链淀粉含量增加率为-6.64％～-6.04％。除了水稻之外，学者们也对小麦进行了研究。朱占华(2011)用5.28mg/L的S-诱抗素处理两个品种的小麦，XM856直链淀粉含量增加0.58％，YN19直链淀粉含量增加4.58％。张雪等(2020)用50～100mg/L的S-诱抗素处理小麦，其直链淀粉含量增加率为-3.47％～1.39％。
可见现有技术中，芸苔素内酯和S-诱抗素单独使用均不能明显提高水稻谷粒中的直链淀粉含量，如何有效提高水稻谷粒中的直链淀粉含量，仍然是亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明旨在提供一种提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂及其施用方法，用以解决现有技术无法有效提高水稻谷粒中直链淀粉含量的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂，所述复配制剂包括质量比为1∶200～300的芸苔素内酯和S-诱抗素。
作为优选地，所述芸苔素内酯和S-诱抗素的质量比为1∶245～255。
作为优选地，所述芸苔素内酯为28-表高芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯、24-表芸苔素内酯、混表芸苔素内酯、天然芸苔素内酯、丙酰芸苔素内酯中的一种或多种。
上述的提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂的施用方法，所述复配制剂的施用方式为喷施，以水为溶剂，芸苔素内酯和S-诱抗素的喷施总浓度为1～2.5mg/L，喷施时间为水稻的分蘖期和破口期。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的调节剂复配制剂平均可以提高水稻直链淀粉含量12％以上，最高可达13.75％，增加直/支比。除此之外，本发明的复配制剂还具有以下优势：
第一，本发明的复配制剂中，活性成分仅由芸苔素内酯和S-诱抗素两种组成，而不含有其他调节物质，效果显著且稳定，避免了更多种的活性成分之间形成彼此干扰导致总体效果不稳定。
第二，本发明的复配制剂用于对水稻进行喷雾使用，极大的方便了农业生产。
第三，本发明的复配制剂也为其他作物提高直链淀粉含量提供了一个新的途径。
附图说明
图1为直链淀粉含量与吸光度的标准曲线图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合各实施例对本发明作进一步说明，本发明的实现方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例1
本实施例考察的是不同比例复配制剂对水稻谷粒直链淀粉含量的影响，具体操作如下：
以24-表芸苔素内酯和S-诱抗素为研究对象，探索在不同比例下对水稻直链淀粉含量的影响，制剂设置6个比例，以单独S-诱抗素和单独芸苔素内酯为阳性对照，清水为空白对照，每个处理试验4个小区。试验设计如表1。
表1不同24-表芸苔素内酯与S-诱抗素比例试验设计
| 处理编号 | 处理 | 比例 | 使用剂量(mg/L) |
| 处理组1 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:150 | 1.25 |
| 处理组2 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:200 | 1.25 |
| 处理组3 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:230 | 1.25 |
| 处理组4 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:260 | 1.25 |
| 处理组5 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:290 | 1.25 |
| 处理组6 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:350 | 1.25 |
| 对照组1 | 24-表芸苔素内酯 | 0.02 | |
| 对照组2 | S-诱抗素 | 1.25 | |
| 对照组3 | 清水 | / | / |
选取一块水稻试验田，分成若干小区，中间设置保护行，将9个处理随机使用到划分的小区，每个处理重复4次。于水稻分蘖期和破口期各喷施一次。待水稻成熟后采收，测定直链淀粉含量。
实施例2
本实施例考察的是复配制剂不同用量对水稻谷粒直链淀粉含量的影响，具体操作如下：
以使用量最多的24-表芸苔素内酯与S-诱抗素复配说明其使用量，24-表芸苔素内酯和S-诱抗素复配比例为1:250试验，制剂设置4个剂量，以单独S-诱抗素和单独芸苔素内酯为阳性对照，清水为空白对照，每个处理试验4个小区。具体设置参数如表2。
表2复配制剂不同用量设置
| 处理编号 | 处理 | 使用剂量(mg/L) |
| 处理组1 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1.00 |
| 处理组2 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1.25 |
| 处理组3 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1.65 |
| 处理组4 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 2.50 |
| 对照组1 | 24-表芸苔素内酯 | 0.02 |
| 对照组2 | S-诱抗素 | 1.25 |
| 对照组3 | 清水 | / |
选取一块水稻试验田，分成若干小区，中间设置保护行，将7个处理随机使用到划分的小区，每个处理重复4次。于水稻分蘖期和破口期各喷施一次。待水稻成熟后采收，测定直链淀粉含量。
实施例3
本实施例考察的是不同类型芸苔素内酯与S-诱抗素复配对水稻谷粒直链淀粉含量的影响，具体操作如下：
收集不同类型的芸苔素内酯，按照之前试验效果较好的使用浓度进行试验，以清水为对照，每个处理4个小区，具体设置参数如表3。
表3不同类型芸苔素内酯试验设计
| 处理编号 | 处理 | 比例 | 使用剂量(mg/L) |
| 处理组1 | 24-表芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:250 | 1.25 |
| 处理组2 | 28-高芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:250 | 1.25 |
| 处理组3 | 28-表高芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:250 | 1.25 |
| 处理组4 | 丙酰芸苔素内酯·S-诱抗素 | 1:250 | 1.25 |
| 对照组1 | 24-表芸苔素内酯 | 0.02 | |
| 对照组2 | S-诱抗素 | 1.25 | |
| 对照组3 | 清水 | / |
校正曲线绘制
马铃薯直链淀粉标准溶液:不含支链淀粉，浓度为1mg/mL。
用甲醇对马铃薯直链淀粉进行脱脂，以5滴/s～6滴/s的速度回流抽提4h～6h。
马铃薯直链淀粉应很纯，应经过安培滴定或电位滴定测试。纯的直链淀粉应能够结合不少于其自身质量的19％～20％的碘。
将脱脂后的直链淀粉放在一个适当的盘子上铺开，放置2d，以使残余的甲醇挥发并达到水分平衡。支链淀粉和试样按同样方法处理。
称取100mg±0.5mg经脱脂及水分平衡后的直链淀粉于100mL锥形瓶中，小心加入1.0mL乙醇，将粘在瓶壁上的直链淀粉冲下，加人9.0mL 1mol/L的氢氧化钠溶液，轻摇使直链淀粉完全分散开。随后将混合物在沸水浴中加热10min以分散马铃薯直链淀粉。分散后取出冷却到室温，转移至100mL容量瓶中。加水至刻度，剧烈摇匀。1mL此标准分散液含1mg直链淀粉。
当测试样品时，直链淀粉和支链淀粉在相同的条件下进行水分平衡，则不需要进行水分校正，获得测试结果为大米干基结果。如果测试样品和标准品不是在相同的条件下制备的，则样品和标准品的水分都要依据GB/T 21305进行水分测试，结果也应相应校正。
支链淀粉标准溶液:浓度为1mg/mL。
备好支链淀粉含量99％(质量分数)以上的糯性(蜡质)米粉。将糯米浸泡后用捣碎机将它们捣成微细分散状。使用脱蛋白溶液彻底去掉蛋白，洗涤，用甲醇进行回流抽提脱脂，将脱脂后的支链淀粉平铺在平皿上，放置2d，以挥发残余的甲醇，并平衡水分。
用支链淀粉取代直链淀粉，制备支链淀粉标准溶液，1mL支链淀粉标准液含1mg支链淀粉。支链淀粉的碘结合量应该少于0.2％。
按照表4内容制备系列标准溶液，准确移取5.0mL系列标准溶液到预先加入大约50mL水的100mL容量瓶中，加1.0mL乙酸溶液，摇匀，再加人2.0mL碘试剂，加水至刻度，摇匀，静置10min。分光光度计用空白溶液调零，在720nm处测定系列标准溶液的吸光度。以吸光度为纵坐标，直链淀粉含量为横坐标，绘制校正曲线(见图1)。直链淀粉含量以大米干基质量分数表示。
表4系列标准溶液
直链淀粉检测
以上各实施例对应的各个试验田水稻谷粒进行直链淀粉检测，操作如下：
1.制备试样：取至少10g精米，用旋风磨粉碎成粉末80-100目，并通过80-100目筛网。用甲醇对粉碎的米粉进行脱脂，以5～6滴/s的速度回流抽提4h～6h。脱脂后将试样在盘子或表面皿上铺成一薄层，放置2天，以挥发残余的甲醇，并平衡水分，即可得到试样。
2.制备样品溶液：称取100mg±0.5mg试样于100mL锥形瓶中，小心加入1mL乙醇溶液到试样中，将粘在瓶壁上的试样冲下。移取9.0mL l.0mol/L氢氧化钠溶液到锥形瓶中，并轻轻摇匀，随后将混合物在沸水浴中加热10min以分散淀粉。取出冷却至室温，转移到100mL容量瓶中。加蒸馏水定容并剧烈振摇混匀。
3.制备空白溶液：采用与测定样品时相同的操作步骤及试剂，但使用5.0mL0.09mol/L氢氧化钠溶液替代样品制备空白溶液。
4.测定样品溶液：准确移取5.0mL样品溶液加入到预先加人大约50mL水的100mL容量瓶中，从加入乙酸溶液开始，按照(显色和吸光度测定)步骤操作。用空白溶液调零，在720nm处测定样品溶液的吸光度值。每一样品溶液应做两份平行测定。按照ISO8466-1，参照校正曲线的吸光度值得到测试结果。直链淀粉含量表示为干基质量分数。以两次测定结果的算术平均值为测定结果。
最终测试所得结果如下：
1、不同比例24-表芸苔素内酯和S-诱抗素复配的效果
从实验结果看，所设置的不同比例24-表芸苔素内酯·S-诱抗素对水稻直链淀粉含量均有一定的提升作用，其中在1:200～1:300之间，水稻直链淀粉含量的增加率显著高于其他处理。在这些比例之外的比例，其直链淀粉含量的增长率较低，但仍然高于24-表芸苔素内酯和S-诱抗素单独使用处理。结果表明，24-表芸苔素内酯·S-诱抗素在1:200～1:300之间对水稻直链淀粉含量有显著的提升作用，这个结果是出乎意料，令人惊喜的。即使在较优比例之外，仍然具有较好的提升作用(表5)。
表5不同比例24-表芸苔素内酯和S-诱抗素复配的试验结果
注：试验结果采用邓肯式新复极差(DMRT)法进行分析，表中数据后相同小写字母表示在5％水平上差异不显著。
2、不同剂量复配制剂对水稻直链淀粉的影响
从试验的结果看，单独使用芸苔素内酯和单独使用S-诱抗素没有显著影响水稻直链淀粉的含量，而当芸苔素内酯和S-诱抗素以1:250复配后，其所有的实施例均对水稻直链淀粉含量产生了显著的影响，其增长率为13.18％-13.75％，净含量增加了2.27-2.45个百分点。结果表明，在试验设置的使用浓度下对水稻直链淀粉含量具有明显的提升作用(表6)。
表6复配制剂不同用量试验结果
注：试验结果采用邓肯式新复极差(DMRT)法进行分析，表中数据后相同小写字母表示在5％水平上差异不显著。
3、不同类型芸苔素内酯与S-诱抗素复配的效果
试验了4种常见类型的芸苔素内酯与S-诱抗素组成的复配制剂，结果显示，4种类型的芸苔素内酯与S-诱抗素组成的复配制剂对水稻直链淀粉含量都具有良好的促进作用，其含量增加了2.29～2.52个百分点，相对与清水的增长率为12.54％～13.80％。结果表明，不同类型的芸苔素内酯与S-诱抗素复配使用，也可以提高水稻直链淀粉含量(表7)。
表7不同类型芸苔素内酯复配S-诱抗素复配试验结果
水稻其它指标判断
由于调节剂的使用除了会使目标产物增加外，还会可能影响植物的其他指标。因此，为了提高水稻直链淀粉含量，还需要保持作物的正常生长和品质。本发明还进一步探索了该以最常见的24-表芸苔素内酯与S-诱抗素组成的复配制剂是否会对水稻的其他生长指标产生影响。本发明测定了单独使用芸苔素内酯、单独使用S-诱抗素和使用本发明的4个浓度复配制剂对水稻兜穗数、每穗总粒数、千粒重、亩产量和蛋白质的影响。
兜穗数的测定方法为直接计数。
每穗总粒数的测定方法为将穗上谷粒全部取下计数。
每穗实粒数的测定方法为称重法。
千粒重的测定方法为将种子充分混合均匀，随机取出1000粒称重，重复一次以上，取其平均值。
产量的测定方法为一次性采收具有商品性的全部水稻产品，分小区进行采收并称重，并折合为亩产量。
蛋白质的测定方法为送检测中心按规定的方法检测。
表8复配制剂对水稻营养生长的影响
注：试验结果采用邓肯式新复极差(DMRT)法进行分析，表中数据后相同小写字母表示在5％水平上差异不显著。
从实验结果来看，本发明的复配制剂对水稻兜穗数、谷粒数量和实粒数没有明显的增加，但也没有明显的降低这几项指标，说明本发明的复配制剂对水稻无不良影响。
表9复配制剂对水稻生殖生长和谷粒品质的影响
注：试验结果采用邓肯式新复极差(DMRT)法进行分析，表中数据后相同小写字母表示在5％水平上差异不显著。
本试验结果显示，复配制剂4个浓度使用下的千粒重和产量均有较大的提升。虽然单独的芸苔素内酯使用下的千粒重和产量也具有明显的增加，但其使用量较大。而单独使用S-诱抗素对千粒重和产量没有明显的增加。本发明的复配制剂在4个使用浓度下的芸苔素内酯用量只有0.004-0.01mg/L，只有单独使用的20％-50％。结果表明，本发明的复配制剂可以增加水稻的产量。同时，测得水稻的蛋白质含量没有降低，甚至在一定浓度下还有增加，表明，该复配制剂不会对品质造成不良影响。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂，其特征在于，所述复配制剂包括质量比为1∶200～300的芸苔素内酯和S-诱抗素。
2.如权利要求1所述的提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂，其特征在于，所述芸苔素内酯和S-诱抗素的质量比为1∶245～255。
3.如权利要求1所述的提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂，其特征在于，所述芸苔素内酯为28-表高芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯、24-表芸苔素内酯、混表芸苔素内酯、天然芸苔素内酯、丙酰芸苔素内酯中的一种或多种。
4.如权利要求1～3任意一项所述的提高水稻谷粒直链淀粉含量的复配制剂的施用方法，其特征在于，所述复配制剂的施用方式为喷施，以水为溶剂，芸苔素内酯和S-诱抗素的喷施总浓度为1～2.5mg/L，喷施时间为水稻的分蘖期和破口期。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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