CN115956559A - 一种提高在干旱和盐胁迫下发芽率的种子包衣剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种提高在干旱和盐胁迫下发芽率的种子包衣剂，按重量百分比，所述的种子包衣剂由以下组分构成：胞外聚合物0.1%‑30%、生物抗菌剂0.1%‑15%、成膜剂5‑50%、分散剂10%‑30%、警戒性染料0.1%‑1%和余量的水，其中，所述胞外聚合物为泛菌多糖和聚谷氨酸中的至少一种，所述生物抗菌剂为氨基寡糖素和聚赖氨酸中的至少一种。本发明的种子包衣剂可提高植物种子周围的水势，减少土壤中盐离子对植物种子的毒害，从而有效的提高植物种子在干旱、盐胁迫环境下的发芽率。
Description
技术领域
本发明涉及种子处理技术领域，具体涉及一种种子包衣剂及其制备方法与应用。
背景技术
种子包衣技术是近些年来开发的一种提高种子发芽率、促进农业增产增收的新技术。目前，植物种子包衣已被列为我国重点推广的农业技术项目。
干旱是一种极端的非生物胁迫条件，全球范围内，受干旱影响的可耕地比例在20世纪70年代至21世纪初增加了两倍以上，预计到2050年，受干旱影响的耕地面积将达到50％，对全球农作物产量构成巨大威胁。类似的，据估计，土壤盐渍化对灌溉土地的经济影响每年超过270亿美元。许多农业地区因土壤盐渍化问题，甚至面临着绝产的风险。因此，提高植物种子的发芽率，特别是在干旱、盐胁迫下的发芽率对于正常农业生产具有重要意义。
CN105052933A公开了一种高效种子包衣剂，由以下组分构成：氨基寡糖素、分散剂、粘合剂、表面活性剂、警戒性染料和水。将所述高效种子包衣剂与种子按质量比为1:50的比例进行包衣。其同时提出了所述高效种子包衣剂在防治果树、蔬菜、地下根茎、烟草、中药材及粮棉作物病害中的应用，兼具抗病、防虫、保肥以及缓释等优点。
CN108640775A公开了一种种子包衣剂，包括以下重量份的原料：琼脂糖10～20份、丙烯酸树脂8～14份、聚天冬氨酸9～15份、改性坚果壳3～6份、氨基寡糖素7～11份、改性硅藻土15～25份、羟丙基甲基纤维素6～9份、硼酸2～3份、硫酸镁0.2～0.4份、硫酸铜0.1～0.2份、水杨酸0.1～0.3份、赤霉素0.1～0.3份、分散剂1～2份、警戒性染料0.5～0.9份、杀菌剂0.3～0.6份。所述的种子包衣剂具有提高作物种子发芽率，促进作物生长，提高作物抗病性，增加作物亩产量的作用。
CN103039473A公开了一种高效种子包衣剂，其由γ-聚谷氨酸、分散剂、粘合剂、表面活性剂、生物杀伤剂、警戒线燃料混合而成，其通过以聚谷氨酸为主要成分，改善种子生长微环境，促进种子发芽和幼苗的生长发育，同时有良好的成膜和缓释功能。
上述种子包衣剂均未涉及在干旱和盐胁迫下对种子的作用。现有技术中，为了提高在干旱和盐胁迫下的发芽率，通常会使用一些吸水保水型物质或特定氨基酸，寡肽等，如CN202110720992.5公开了一种改善土壤盐碱化的微生物菌剂，由以下重量份的组分组成：85～90份的沼泽红假单胞菌或其培养物，0.1～0.3份的聚丙烯酰胺，5～10份的聚谷氨酸，1～3份的氨基酸粉，1～2份的水解聚马来酸苷，其中，沼泽红假单胞菌或其培养物中有效活菌数为2×108～1×109/ml。该微生物菌剂能够有效改善盐碱化土壤的品质，降低盐碱化，降低土壤EC值，促进种子萌发，促进植物生长，有效地改良盐碱土壤；CN113621038A提出一种提高盐胁迫下植物种子发芽率的寡肽及应用，在盐胁迫条件下，添加该寡肽能够显著提高盐胁迫下种子的发芽率，为盐碱地植物出苗、全苗、高产栽培提供理论依据和技术指导；CN107493726A利用瓜氨酸提高植物种子耐盐胁迫中的应用，将所述瓜氨酸施用于受盐胁迫的植物种子，能够提高盐胁迫下植物中的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根系活力、胚根长和下胚轴长，促进种子萌发，从而达到植物种子存活率高，产量和品质高的作用。但仍需要提供一种可以提高在常规环境、干旱、盐胁迫下的发芽率的适用范围广的种子包衣剂。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种种子包衣剂，可显著提高植物种子在常规环境、干旱、盐胁迫下的发芽率。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种种子包衣剂，按重量百分比，所述的种子包衣剂由以下组分构成：胞外聚合物0.1％-30％、生物抗菌剂0.1％-15％、成膜剂5-50％、分散剂10％-30％、警戒性染料0.1％-1％和余量的水，其中，所述胞外聚合物为泛菌多糖和聚谷氨酸中的至少一种，所述生物抗菌剂为氨基寡糖素和聚赖氨酸中的至少一种。
优选地，所述的种子包衣剂由以下组分构成：胞外聚合物0.1％-30％、生物抗菌剂0.1％-15％、成膜剂5-50％、分散剂10％-30％、警戒性染料0.1％-1％和余量的水
优选地，所述胞外聚合物为泛菌多糖和聚谷氨酸的混合物，两者按质量的混合比例为1～50:1～10。
其中，所述泛菌多糖由骆驼刺泛菌发酵而来，详细的技术方案可参考ZL202010737497.0中实施例1的步骤。所述聚谷氨酸由芽孢杆菌发酵而来，详细的技术方案可参考ZL201310111449.0，聚谷氨酸的分子量范围为2000-2500kDa。
所述生物抗菌剂为氨基寡糖素和聚赖氨酸的混合物，两者的混合比例为1～10：1～10。
更优选地，所述胞外聚合物为泛菌多糖和聚谷氨酸的混合物，两者按质量的混合比例优选为5～30:1～8；所述生物抗菌剂为氨基寡糖素和聚赖氨酸的混合物，两者的混合比例优选为1～7：1～3。
优选地，所述的种子包衣剂由以下组分构成：泛菌多糖15％，聚谷氨酸1％，聚赖氨酸1％，氨基寡糖素0.5％，成膜剂5-50％、分散剂10％-30％、警戒性染料0.1％-1％和余量的水
所述成膜剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸共聚物乳液中的任意一种或几种的混合物，分散剂为木质素磺酸钠、聚乙烯蜡、聚乙二醇400中的任意一种或几种的混合物，警戒性染料为液体大红色素、胭脂红、果绿中的任意一种。
本发明进一步提出了上述种子包衣剂的制备方法，按各组分配比，将成膜剂溶解至热水中，随后将胞外聚合物、生物抗菌剂、分散剂、警戒性染料与水按比例充分混合，搅拌均匀后即得所述种子包衣剂。
其中，热水的温度范围为60-90℃。
本发明进一步提出了上述种子包衣剂在提高植物种子在常规环境、干旱、盐碱胁迫的发芽率中的应用。
本发明还提出了上述种子包衣剂的使用方法，将种子包衣剂与植物种子混合均匀，所述的种子包衣剂与植物种子的质量比为1:50-200。优选地，按照1:100的比例进行混合。
其中，所述的植物种子为玉米种子、小麦种子、花生种子。
有益效果：本发明中胞外聚合物为泛菌多糖和聚谷氨酸，二者均为微生物胞外聚合物，有良好的保水能力和阳离子吸附特性，制备成种子包衣剂并包裹在种子表面后，可提高植物种子周围的水势，减少土壤中盐离子对植物种子的毒害，从而有效的提高植物种子在干旱、盐胁迫环境下的发芽率；本发明中生物抗菌剂为氨基寡糖素和聚赖氨酸，氨基寡糖素主要功能为诱导植物抗病性，对多种植物病害有良好的防治作用；聚赖氨酸主要功能为抑菌，二者复合使用可进一步提高种子的发芽率和幼苗存活率，将四者复配使用，可以有效的提高种子在常规环境、干旱、盐碱胁迫的发芽率。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。下述实施例中使用的泛菌多糖由骆驼刺泛菌发酵而来，详细的技术方案可参考ZL202010737497.0中实施例1的步骤。聚谷氨酸由芽孢杆菌发酵而来，详细的技术方案可参考ZL201310111449.0，聚谷氨酸的分子量范围为2000-2500kDa。下述实施例中使用的试剂除非另有说明，均为市售试剂。
实施例1一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖15％，聚谷氨酸1％，聚赖氨酸1％，氨基寡糖素0.5％，成膜剂聚乙烯醇25％，分散剂木质素磺酸钠10％，液体大红色素0.2％，其余为水。
制备方法为：将聚乙烯醇溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，聚赖氨酸，氨基寡糖素，木质素磺酸钠，液体大红色素一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例2一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖10％，聚谷氨酸2％，聚赖氨酸3％，氨基寡糖素0.5％，成膜剂丙烯酸共聚物乳液15％，分散剂聚乙烯蜡10％，胭脂红0.2％，其余为水。
将丙烯酸共聚物乳液加热至75℃充分搅拌，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，聚赖氨酸，氨基寡糖素，聚乙烯蜡，胭脂红一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例3一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖8％，聚谷氨酸1.5％，聚赖氨酸0.5％，氨基寡糖素0.3％，成膜剂聚乙烯吡咯烷酮10％，分散剂聚乙二醇400 10％，果绿0.2％，其余为水。
将聚乙烯吡咯烷酮溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，聚赖氨酸，氨基寡糖素，聚乙二醇400，果绿一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例4一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖15％，聚谷氨酸15％，聚赖氨酸7.5％，氨基寡糖素7.5％，成膜剂聚乙烯醇15％，分散剂木质素磺酸钠10％，染料0.2％，其余为水。
将聚乙烯醇溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，聚赖氨酸，氨基寡糖素，木质素磺酸钠，染料一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例5一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖0.1％，聚谷氨酸0.1％，聚赖氨酸0.05％，氨基寡糖素0.05％，成膜剂聚乙烯醇25％，分散剂木质素磺酸钠10％，染料0.2％，其余为水。
将聚乙烯醇溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，聚赖氨酸，氨基寡糖素，木质素磺酸钠，染料一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例6一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖10％，聚谷氨酸2％，聚赖氨酸0.05％，氨基寡糖素0.05％，成膜剂聚乙烯醇25％，分散剂木质素磺酸钠10％，染料0.2％，其余为水。
将聚乙烯醇溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，聚赖氨酸，氨基寡糖素，木质素磺酸钠，染料一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例7一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖0.1％，聚谷氨酸0.1％，聚赖氨酸0.5％，氨基寡糖素0.3％，成膜剂聚乙烯醇25％，分散剂木质素磺酸钠10％，染料0.2％，其余为水。
将聚乙烯醇溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，聚赖氨酸，氨基寡糖素，木质素磺酸钠，染料一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例8一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：聚谷氨酸1.5％，聚赖氨酸0.5％，氨基寡糖素0.3％，成膜剂聚乙烯吡咯烷酮10％，分散剂聚乙二醇400 10％，果绿0.2％，其余为水。
将聚乙烯吡咯烷酮溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将聚谷氨酸，聚赖氨酸，氨基寡糖素，聚乙二醇400，果绿一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例9一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖8％，聚赖氨酸0.5％，氨基寡糖素0.3％，成膜剂聚乙烯吡咯烷酮10％，分散剂聚乙二醇400 10％，果绿0.2％，其余为水。
将聚乙烯吡咯烷酮溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚赖氨酸，氨基寡糖素，聚乙二醇400，果绿一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例10一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖8％，聚谷氨酸1.5％，聚赖氨酸0.5％，成膜剂聚乙烯吡咯烷酮10％，分散剂聚乙二醇400 10％，果绿0.2％，其余为水。
将聚乙烯吡咯烷酮溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，聚赖氨酸，聚乙二醇400，果绿一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例11一种种子包衣剂的制备
一种种子包衣剂组成(按重量百分比计)：泛菌多糖8％，聚谷氨酸1.5％，氨基寡糖素0.3％，成膜剂聚乙烯吡咯烷酮10％，分散剂聚乙二醇400 10％，果绿0.2％，其余为水。
将聚乙烯吡咯烷酮溶解至90℃热水中，随后按重量百分比将泛菌多糖，聚谷氨酸，氨基寡糖素，聚乙二醇400，果绿一次加入溶液中，充分搅拌至均匀，即得所述种子包衣剂。
实施例12种子包衣剂提高玉米种子发芽率
本发明以玉米(登海605)为例，对玉米种子使用不同的种子包衣剂，具体处理如下：
将颗粒饱满的玉米种子随机分成10组，其中，第一组将实施例1中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T1)；第二组将实施例2中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T2)；第三组将实施例3中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T3)；第四组将实施例4中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T4)；第五组将实施例5中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T5)；第六组将实施例6中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T6)；第七组将实施例7中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T7)；第八组不做任何处理(T8)；第九组实施例8中的中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T9)；第十组实施例9中的中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T10)。每个处理重复三次。将包衣后的种子播种于育苗盆中，保持湿润，并置于25℃培养箱中催芽。按照国标GB/T5520-2011中所述的方法计算玉米种子的发芽率；发芽15天后，统计成活率。
所得实验结果如表1所示，当种子包衣剂的活性物质组成为：泛菌多糖8％，聚谷氨酸1.5％，聚赖氨酸0.5％，氨基寡糖素0.3％时，其对玉米种子的发芽率，存活率效果最佳。
表1不同种子包衣剂对玉米种子发芽率的差异
实施例13种子包衣剂提高小麦种子在干旱胁迫下的发芽率
本发明以小麦(杨麦25)为例，对小麦种子使用不同的种子包衣剂，具体处理如下：
将颗粒饱满的小麦种子随即分成10组，其中，第一组将实施例1中的种子包衣剂按照质量比1:100与小麦种子混合(T1)；第二组将实施例2中的种子包衣剂按照质量比1:100与小麦种子混合(T2)；第三组将实施例3中的种子包衣剂按照质量比1:100与小麦种子混合(T3)；第四组将实施例4中的种子包衣剂按照质量比1:100与小麦种子混合(T4)；第五组将实施例5中的种子包衣剂按照质量比1:100与小麦种子混合(T5)；第六组将实施例6中的种子包衣剂按照质量比1:100与小麦种子混合(T6)；第七组将实施例7中的种子包衣剂按照质量比1:100与玉米种子混合(T7)；第八组不做任何处理(T8)；第九组将实施例10中的中的种子包衣剂按照质量比1:100与小麦种子混合(T9)；第十组将实施例11中的中的种子包衣剂按照质量比1:100与小麦种子混合(T10)。每个处理重复三次。将吸水纸做成苗床放入培养皿中，再将各处理好的种子以每个小组30粒放入培养皿中，并加入10mL终浓度为10％的PEG-6000溶液，模拟干旱胁迫处理。按照国标GB/T5520-2011中所述的方法计算小麦种子的发芽率：
所得实验结果如表2所示，使用实施例5中的种子包衣剂(即T3组)可显著提高小麦种子在干旱胁迫下的发芽率。
表2不同种子包衣剂对小麦种子发芽率的差异
实施例14种子包衣剂提高花生种子在盐胁迫下的发芽率
本发明以花生(花育961)为例，对玉米种子使用不同的种子包衣剂，具体处理如下：
将颗粒饱满的花生种子随即分成5组，其中，第一组将实施例1中的种子包衣剂按照质量比1:200与花生种子混合(T1)；第二组将实施例1中将实施例2中的种子包衣剂按照质量比1:200与花生种子混合(T2)；第三组将实施例3中的种子包衣剂按照质量比1:200与花生种子混合(T3)；第四组将实施例4中的种子包衣剂按照质量比1:200与花生种子混合(T4)；第五组将实施例5中的种子包衣剂按照质量比1:200与花生种子混合(T5)；第六组将实施例6中的种子包衣剂按照质量比1:200与玉米种子混合(T6)；第七组将实施例7中的种子包衣剂按照质量比1:200与花生种子混合(T7)；第八组不做任何处理(T8)。每个处理重复三次。将吸水纸做成苗床放入培养皿中，再将各处理好的种子以每个小组30粒放入培养皿中，并加入10mL终浓度为100mM的NaCl溶液，模拟盐胁迫处理。按照国标GB/T5520-2011中所述的方法计算花生种子的发芽率。
所得实验结果如表3所示，使用实施例3中的种子包衣剂(即T3组)可显著提高小麦种子在盐旱胁迫下的发芽率。
表3不同种子包衣剂对花生种子发芽率的差异
本发明提供了一种种子包衣剂，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种提高在干旱和盐胁迫下发芽率的种子包衣剂，其特征在于，按重量百分比，所述的种子包衣剂由以下组分构成：胞外聚合物0.1%-30%、生物抗菌剂0.1%-15%、成膜剂5-50%、分散剂10%-30%、警戒性染料0.1%-1%和余量的水，其中，所述胞外聚合物为泛菌多糖和聚谷氨酸中的至少一种，所述生物抗菌剂为氨基寡糖素和聚赖氨酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的种子包衣剂，其特征在于，所述胞外聚合物为泛菌多糖和聚谷氨酸的混合物，两者按质量的混合比例为1~50:1~10。
3.根据权利要求1所述的种子包衣剂，其特征在于，所述生物抗菌剂为氨基寡糖素和聚赖氨酸的混合物，两者的混合比例为1~10：1~10。
4.根据权利要求1所述的种子包衣剂，其特征在于，所述胞外聚合物为泛菌多糖和聚谷氨酸的混合物，两者按质量的混合比例为5~30:1~8；所述生物抗菌剂为氨基寡糖素和聚赖氨酸的混合物，两者的混合比例为1~7：1~3。
5.根据权利要求1所述的种子包衣剂的制备方法，其特征在于，所述成膜剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸共聚物乳液中的任意一种或几种的混合物，分散剂为木质素磺酸钠、聚乙烯蜡、聚乙二醇400中的任意一种或几种的混合物，警戒性染料为液体大红色素、胭脂红、果绿中的任意一种。
6.权利要求1-5任一项所述的种子包衣剂的制备方法，其特征在于，按各组分配比，将成膜剂溶解至热水中，随后将胞外聚合物、生物抗菌剂、分散剂、警戒性染料与水按比例充分混合，搅拌均匀后即得所述种子包衣剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，热水的温度范围为60-90℃。
8.权利要求1-5任一项所述的种子包衣剂在提高植物种子在常规环境、干旱、盐碱胁迫的发芽率中的应用。
9.权利要求1-5任一项所述的种子包衣剂的使用方法，其特征在于，将种子包衣剂与植物种子混合均匀，所述的种子包衣剂与植物种子的质量比为1:50-200。
10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述的植物种子为玉米种子、小麦种子、花生种子。
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