CN1306872C - 防稻麦穗芽的二元植物生长调节剂及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
杂交稻制种F1灌浆过程中，常因高温高湿收获前在穗上发芽，近年来麦区广种品质好、产值高的白皮小麦，亦易穗上发芽，这种禾谷类作物穗上发芽的现象称“穗芽”，严重降低稻麦种子的产量与质量。“穗芽克”61.5%WP用于防稻麦穗芽效果好，可达到减少“穗穗芽率”50～60%，“粒穗芽率”60～80%。提高千粒重0.2～0.4克。不影响种子活力。本项发明专利产品61.5%WP“穗芽克”，以100克WP中含有60克(a.i)水杨酸与1.5克(a.i)与多效唑为主材配制而成，研究表明：水杨酸30-120克(a.i)与多效唑1.0-1.5克(a.i)复配成的二元植物生长调节剂都有效。本发明要求保护：①水杨酸能抑制“穗芽”功能的发现；②“穗芽克”的水杨酸与多效唑的61.5%的核心配比，以及水杨酸：多效唑的扩大的配比范围；③61.5%WP的“穗芽克”生产工艺。
Description
技术领域 本专利产品是一种农药，一种二元植物生长调节剂，取名“穗芽克”(商标注册号3168918)，用于杂交水稻制种田及白皮小麦留种田的植物生长调节剂。它的主要功能是控制“穗芽”与增加粒重。
背景技术 1、本品研究的生产意义
“穗芽”指禾谷类作物收获前因久雨不晴，高温高湿诱发谷粒在穗上发芽。“穗芽”最常见于杂交稻制种F1种子。目前我国杂交稻的种植面积已达到2.0亿余亩，占水稻总种植面积的40％，而产量已占水稻总产量的50％，对我国粮食安全举足轻重。为了保证大面积的杂交稻生产，每年我国南方专用于杂交稻制繁种面积高达150万亩左右。在杂交稻种子生产过程中，种子于成熟后期因高温高湿天气易“穗芽”或发生早萌性的生理变化而严重影响杂交稻种子的质量，是近年来一直困扰杂交稻种子质量和杂交稻生产的一大问题。每三年一遇，长江流域和西南地区曾因“穗芽”而减产1-2成，严重的达一半以上；根据调查，平均每年杂交稻种子因内部早萌性生理变化而导致的播种生活力下降的幅度在10％以上。
谷物种子在田间发生早萌的现象，实际上也是世界上许多国家在农业生产上面临的难题，国际上已有一些生理学家对早萌机理进行了一定的研究，但目前尚缺少有效控制早萌的农艺措施。杂交水稻种子的早萌程度显然比所报道的其它禾谷类种子更严重和普遍，因此研究杂交稻种子收获前发生早萌的原因，探索控制杂交稻种子穗芽的技术，对促进杂交水稻的生产有积极的意义，对促进解决禾谷类其它种子的早萌亦有帮助。
近年农业行政部门倡导种植优质白皮小麦，少种品质欠佳的红皮小麦(价格是红皮小麦的一倍)，农民收益显著增加，但是成熟期遇阴雨，白皮小麦易穗上发芽，几乎年年局部发生，农民在这方面损失严重。所以解决白皮小麦“穗芽”问题也是三农一大事。
避免穗芽的措施，首推调整播种期，争取在无雨少雨时节灌浆成熟。但年际间气象因子变化不定，人们对天雨穗芽防不胜防，目前尚未见有效农艺措施控制穗芽的损失。
2、化控技术防穗芽有效
作物的各种性状均为基因控制，基因表达又为内源激素所诱导，并产生系列生物化学反应，禾谷类穗芽便是在高温高湿条件下，激活胚和胚乳内源GAS，进一步诱导淀粉酶活性的表达，因此外源植物生长物质控制GAS的激活，便有可能抑制“穗芽”。上世纪90年初，人们用植物生长抑制剂MH(马来酰肼)、CCC(矮壮素)、CEPA(乙烯利)与植物生长延缓剂PP333(多效唑)或S-07(稀效唑)等做试验，证明PP333、S-07、CCC、CEPA等都具有一定的抑制“穗萌”作用，其中以MH效果最佳。浙江农业大学段宪明等曾利用MH研究成功“穗萌抑制剂”(段宪明、樊龙江等，1991，利用外源抑制物质控制杂交水稻种子穗萌，浙江农业大学学报17(3)：331-332.)，据报道叶面喷施1-2次，效果可达减少芽谷50％。中国水稻研究所王熹、陶龙兴和中国科学院成都生物研究所谭红、李志东合作研究外源ABA与MH、PP333、AS-07作用获得的研究结果表明：①ABA、MH、PP333、S-07等均具抑制“穗芽”的功能，但效果以MH与ABA最佳；②但是MH处理的F1种子播种，苗期发生畸形苗；ABA处理的种子后熟期约3个月，即收获后当时(收获1周—1月不能发芽)不可作种子(王熹、陶龙兴、黄效林等2000，外源ABA对杂交水稻制种F1穗芽的抑制效应作物学报26(1)：59-64)(王熹、陶龙兴、黄效林、谈惠娟等2004，外源ABA抑制水稻种子发芽的生理机制，作物学报30(12)：1279-1282)。以这一研究结果为基础，中国科学院成都生物研究所谭红等人已申请专利。
综上所述，外源植物生长物质可能是防止杂交稻制种F1穗芽的有效技术措施，我国已有研究技术成果有两个问题：
1.MH毒理学问题。按已建成技术，每亩成本约20-25元，不算太高，但其毒理学尚不易解决。试验发现MH对对植物染色体的损伤，类似动物的致畸效应，美、苏等国环境保护局在80年便作出MH不予注册的法定推论，对已注册应用的作物如大豆、洋葱、烟草等，规定残留量允许范围与施药的距收期(王玉元，1989，马来酰肼(MH)的使用及其毒性问题，植物生理学通讯(6)：7-13)。我们近年试验发现用于防“穗芽”的目的，收获的杂交水稻F1种子，育秧时常出现畸形苗。
2.ABA成本高，据我们的试验结果，应用ABA防穗芽每亩成本320元(80％ABA粉剂每克64元，每亩用5克)，才能达到满意的防穗芽效果。ABA抑制“穗萌”收获的种子有后熟效应，3个月内发芽率很低，尚不能作种子。
鉴于MH、ABA的上述优缺点，因而，复配一种成本低、效果好、安全无副作用的穗萌抑制剂仍然是我国杂交稻制种生产所迫切需要的。
发明内容
1、专利产品发明的意义与目标
为了减轻、防止稻麦“穗芽”所带来的产量损失与种子质量的下降，必须寻求一种植物生长物质(Plant grousfh substance、PGS)控制“穗芽”，这种物质必须具备以下条件：
①控制因高温高湿气象条件所诱发稻麦(指杂交水稻制种田与白皮小麦制种田，下同)的穗上发芽(“穗芽”)，穗穗芽率降低50％以上，粒穗芽率降低80％以上，并具有增加粒重与结实率的增产效果，即具有“有灾减灾，无灾增产”双效功能。
②使用过程中植物生长调节物质的种子必须没有后熟期，至少在贮藏一周后“苏醒”。播种后新苗生长正常无畸形，无毒理学障碍。
③药剂低成本，每亩费用不超15-20元。
④施用技术必须准确、简便。
2、专利产品发明的经过
(1)收集与试验抑制穗芽物质
收集了数十种抑制发芽物质，除ABA、MH、B9、PP333、S-07、CEPA、NAA、2.4-D外，还有止芽素、抑芽敏、水杨酸、水杨酸纳、香豆素等。
(2)室内试验测定供试材料对种子萌发的抑制作用及抑制效果
即在实验室25℃、黑暗条件药剂浸种24小时，一部分在清水洗涤后在芽床发芽(25℃、黑暗条件)测定其抑制发芽的功效。另一部分用清水洗涤、经太阳晒干后，重新用清水浸种发芽，测定其抑制发芽率。结果表明一些药剂抑芽能力较强，但“脱抑”后发芽率不高，如ABA，有些药剂抑芽能力强，“脱抑”发芽率不低如水杨酸、氟节胺等。后者是作为控制穗萌抑制剂的适宜材料，比较水杨酸及氟节胺的价格则取低价水杨酸。
(3)温室及田间试验水杨酸控制穗芽的效果
A.营造诱发穗芽的小气候条件，定制长×宽×高＝2×2×1.5(m)的木框，罩上尼龙浴罩，每天3次喷水并记录罩内外温度，每次喷水至叶片滴水为度，保持罩中湿度85-90％，温度35℃。
B.确定判断水杨酸抑制穗芽的指标
a穗穗芽率％：调查100穗，其中每穗超过3粒穗芽者占穗上发芽的百分数；
b.粒穗芽率％：调查100穗，其中穗上发芽籽粒占100穗总实粒数的百分数；
c.结实率与千粒重：因为PGS处理时，虽尚未成熟，但穗数已确定，不致会变化，但籽粒灌浆正在进行，为判断处理是否影响结实，测定结实率与千粒重，即PGS处理后不套“浴罩”，不刻意人工降雨，天然条件下的结实率％与粒重。
C.发明专利产品主要成分单剂及配伍效果的田间试验，产品的供试材料有水杨酸和多效唑(如下图)供试水稻品种(组合)有：极易穗芽的品种中早13、品九、733、以及杂交稻II优2070F1、协优9308F1、汕优10F1等6个品种(组合)。自2000年至2004年5年共进行了近20季试验，主要结论性结果是本项发明专利的内容。
3、专利发明的内容
(1)发明专利产品—“穗芽克”
“穗芽克”是一种二元植物生长调节物质，它的主要有效成分是水杨酸和多效唑，每100克穗芽克中含有水杨酸(Salicylic acid SA)60克(a.i)，含有多效唑1.5克(a.i)，其他为渗透剂、扩散剂及轻质碳酸钙等辅料。
水杨酸 Salicylic acid 多效唑 Paclobutraxol
分子式：C7H6O3 (2RS，3RS)-1-(4-氯苯基)
2-羟基苯甲酸 -4，4-二甲基-2-(1H-1，2.4-
三唑-1-基)-3-戊醇
结构式(图1) 结构式(图2)
(2)单剂效果(表1)
表1主要说明单剂抑制“穗芽”的效果。从表1可以看出：①品种品九与组合汕优10F1在高温高湿条件下“穗芽”很严重；②SA对品九与汕优10F1都有抑制穗芽作用；③SA对品九与汕优10结实稍有不良影响，而增加千粒重的效果较稳定，但是浓度不宜超过1000mg/L；④PP333对两供试品种与组合稍有抑制穗芽的作用，对提高结实率与千粒重均有较好的作用。
表2说明限定一种成分的浓度与另一复配成分相配伍的抑制“穗芽”的效果：①SA/PP333复配仍保持抑制杂交稻制种F1穗芽的作用；②以30mg/L PP333为基本浓度与不同浓度SA(500-2000mg/L)配伍，均比单剂30mg/L PP333抑制穗芽效果好；③SA1000mg/L与PP333不同浓度(10-30mg/L)配伍抑制穗芽效果比单剂SA 1000mg/L略好；④最为主要的是SA+PP333配伍，改善了SA1000对籽粒充实的不良影响；⑤权衡抑制效果、增产效果、价格高低等，最佳配伍为1000mg/L+30mg/L。在杂交组合协优9308F1，II优2070F1及品种品九、733等都有类似的效果。
有了良好配方，农化产品的专利尚不完整、不能成立，还必须研究专利产品如何使用。从表3可以看出施用本专利产品的最佳方法是：每亩使用本品100克可湿性粉剂，使用期在齐穗后15天左右，兑水量为每亩40-60公斤。
表4为应用实例，结果表明：无论在人工降雨条件试验或在天然降雨条件下试验，“穗芽克”在水稻(品种、杂交稻F1)，以及在白皮小麦上应用防止穗芽都有效。穗穗芽率比对照减少50％(比对照降低20-60个百分点，因对照不同而异)，粒穗芽率可降低70-80％。
“穗芽克”处理的种子，包括水稻品种、组合以及白皮小麦品种，收获后日晒进仓一周即可当作生产用种出售。“穗芽克”对种子是安全的，不影响种子活力(表5)，也不会播种出现畸形苗。
由此可见，本项专利的发明内容是：
1、发明了用水杨酸抑制稻麦穗上发芽功能；
2、发明了用多效唑与水杨酸复配的加成效应。多效唑增强水杨酸抑制穗芽的作用，弥补水杨酸对水稻结实的不利影响，使复配成的“穗芽克”既具抑制穗芽作用，又具增产作用，达到“有害防灾，无害增产”的药剂性能；
3、发明了“穗芽克”的最佳配方，每100克中含有水杨酸60克(a.i)，多效唑1.5克(a.i)，复配成61.5％可湿性粉剂(水·多效)“穗芽克”。
4、发明了“穗芽克”的施用技术要点，包括有效使用剂量，施用浓度，施用时期等。
具体实施方式 本项发明专利实施方式分工艺与农艺两部分。
工艺流程(见图3)。取99％水杨酸粉剂和15％多效唑可湿性粉剂，按有效成分比60∶1.5充分混合为原料，另取轻质碳酸钙、展着剂、湿润剂充分混合为辅料。然后再将原料与辅料充分混合搅拌均匀，即得61.5％水·多效可湿性粉剂。
农艺条件
1、“穗芽克”61.5％WP，每亩用量100克；
2、有效施用时期为齐穗后约15天，施用太早水稻籽粒尚未具穗芽能力，太迟防穗芽效果下降；
3、每亩适宜兑水量60kg(背包式喷雾器，每亩四背包)，以确保1000mg/L浓度施用；
4、不与碱性农药配伍。
Claims (1)
- 一种防稻麦穗芽的二元植物生长调节剂，其特征在于：该调节剂为61.5％水·多效可湿性粉剂，它的有效成分重量比为水杨酸∶多效唑为60∶1.5，其他为辅料。
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| 小麦种子穗发芽化学防治研究 张建奎，种子，第93期 1998;植物生长抑制物质的作用 陈玉玲等，生物学通报，第34卷第1期 1999 * |
| 植物生长抑制物质的作用 陈玉玲等，生物学通报，第34卷第1期 1999 * |
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