一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂及其制备方法与应用

日期:2019-08-04 05:29:47

一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂及其制备方法与应用
【专利摘要】一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂及其制备方法与应用,属于农作物抗逆制剂技术领域。本发明的复合制剂分为种子包衣剂和植株喷剂,含有海藻糖脂、甜菜碱、过磷酸钙等组分,各组分按一定比例混合搅拌混匀。按适宜比例对种子包衣处理后,能有效促进种子萌发,提高种苗活力,缓解干旱胁迫下玉米植株整体的水分状况、减轻植株的受害程度、调节植株的生长发育,从而提高玉米品质和产量。使用植株喷剂时还可以起到少许喷灌给水的作用,海藻糖脂还能对叶片的致病菌起到一定的抑制作用。
【专利说明】
一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂及其制备方法与应用
技术领域
[0001]本发明涉及一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂及其制备方法与应用,属于农作物抗逆制剂技术领域。
【背景技术】
[0002]玉米作为世界第二大作物,是最重要的食物和饲料来源,是我国需求量最大且应用领域广泛的主要粮食作物之一。
[0003]中国北方春播玉米区,以东北三省、内蒙古和宁夏为主。由于播种时气候条件差,特别是干旱缺水,导致玉米种子发芽率偏低且苗期生长弱,从而最终影响了玉米的产量。因此如何使北方旱田播种后的玉米种子能够有充足的水分和营养来促进其萌发和苗期生长,是提高该地区玉米产量的关键。
[0004]海藻糖脂具有很好的抗腐蚀性、抗辐射性、抗干燥脱水保护等作用,为生物分子、细胞膜、细胞器以及医用生物制品的保存、运输和使用带来极大的方便。海藻糖脂由疏水的海藻糖和亲水的脂肪酸链组成。海藻糖是一种可靠、安全的天然糖类,含海藻糖的生物在高温脱水,高渗透压条件下,避免细胞脱水所造成的营养损耗和细胞损伤,使机体具有较强的抗旱性。研究者发现盐胁迫下通过使用海藻糖可以降低小麦、黄瓜、番茄叶片细胞电解质渗透率和丙二醛含量,防止叶绿素的降解,并且番茄根系活力,干物质积累和植物生长速率则均有提高。海藻糖脂是一种生物表面活性剂,其优点如下:(I)具有很高的可降解性和安全性,同时对细菌尤其是革兰氏阳性菌具有一定的抑制作用,这样可以减少海藻糖被细菌利用,改善其作用效果。(2)可以透过作物叶表覆盖的不同程度的蜡质层形成的疏水低能的表面,利于液体对表面的润湿,进而影响吸收。(3)由于具有表面活性和生物相容的双重作用,可以增加对动植物细胞膜的跨膜渗透能力。
[0005]钙不仅是必要的营养元素、植物细胞功能调节植物生长和发育的第二信使,与钙调素结合,在细胞活动中调节多种重要功能的酶,而且在植物生长和发育过程中发挥了重要的信号转导作用。干旱胁迫下,植物明显减少Ca2+的摄取,这是由于Ca2+的亲和力在根系下降低所致,由此产生的植物钙缺乏,导致了一系列的不良作用,影响植物的生长和发育。
[0006]甜菜碱是植物体内无毒副作用的渗透调节物质之一,主要分布于植物细胞质和叶绿体中,干旱胁迫下植物细胞内会大量积累。越来越多的研究表明甜菜碱不仅是一种渗透调节物质,还具有渗透保护作用,它能保护生物大分子的结构和完整性,维持其正常的生理功能,进而保护不同逆境条件下植物的细胞和生物大分子。
[0007]壳聚糖是一种良好的成膜剂,具有一定的吸湿保湿性能,能够控制种衣剂活性物质缓慢释放,同时自身还有抗菌杀虫的作用。壳聚糖作为一种天然高分子物质,易被土壤微生物降解,其短链降解产物具有调节植物生长的功能,对作物、人畜无毒无害。
[0008]中国专利CN105347979A(申请号:201510936537.3)公布了一种玉米专用抗旱浸种剂的制备方法,其通过“微波辅助二次破碎+酶解法双海藻活性成分协同浸提+双菌种液体共酵”制备浸提液,该浸提液中富含海藻糖、天然有机质、氮磷钾、活性菌种等生物活性成分,作用于种子表层,提高玉米种子抗旱胁迫能力。但该发明制备的抗旱浸种剂缺少对细菌的抑制作用,而且玉米叶表覆盖有蜡质层,喷施影响吸收
[0009]中国专利CN103535380A(申请号:201310516140.X)公布了一种安全、抗旱效果好的作物抗旱剂及其应用。本发明作物抗旱剂,其活性成分为复合氨基酸、甜菜碱、黄腐酸、有机质和脯氨酸;其中,复合氨基酸7?13重量份,甜菜碱I?3重量份,黄腐酸3?7重量份,有机质I?3重量份,脯氨酸质量为活性成分总质量的6?70% ;同时还公开了作物抗旱剂的制备方法和应用。该申请与本专利相比,没有海藻糖脂和过磷酸钙,海藻糖脂的加入可以极大地提高种子及幼苗的抗旱能力。过磷酸钙不仅能促进作物的生长发育,还能使植物增强抗病、抗旱能力。
[0010]中国专利发明CN103548446(申请号201310518497.1)公开了一种菜豆种子抗旱处理方法。本发明的方法是先用等离子体种子处理机处理,再用菜豆专用抗旱包衣剂进行处理。所述等离子体种子处理机处理电流为0.5-1.5A,处理次数1-3次;菜豆专用抗旱种子包衣剂为:由重量百分比为1%_2%的壳聚糖、10%-15%的甜菜碱,0.01%-0.05%的芸苔素内酯,0.5-1 %的杀菌剂,0.4-0.6 %的杀虫剂,0.072 % -0.144 %的乙酸和余量水组成。按照药种比I: 30-1: 50对菜豆种子进行包衣处理。其配方较为复杂,没有海藻糖脂,海藻糖脂的加入可以极大地提高种子及幼苗的抗旱能力,海藻糖脂还能对叶片的致病菌起到一定的抑制作用,过磷酸钙不仅能促进作物的生长发育,还能使植物增强抗病、抗旱能力。

【发明内容】

[0011]针对现有技术的不足,本发明提供一种从抗菌防腐、增强保水、调节渗透、抗干燥脱水保护及提高根系活力等方面具有高效、经济、无污染的复合制剂及其制备方法与应用。[0012 ]本发明制备的复合制剂分为植株喷剂和种子包衣剂。
[0013]本发明的技术方案如下:
[0014]一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,每升水中含如下成分:海藻糖脂6?15g,过磷酸I丐I?10g,甜菜碱50?300mg;
[0015]根据本发明优选的,所述的复合制剂,每升水中含如下成分:海藻糖脂8?10g,过磷酸妈2.5?5g,甜菜碱150?200mg ;作为植株喷剂;
[0016]根据本发明优选的,所述的复合制剂,用做种子包衣剂,还含有醋酸,醋酸的质量百分比浓度为0.4%?0.6% ;并且还包括2?12g壳聚糖。
[0017]根据本发明进一步优选的,所述的种子包衣剂,壳聚糖的含量为6?10g。
[0018]根据本发明,进一步优选的,所述醋酸的质量百分比浓度为0.5%。
[0019]所述壳聚糖的脱乙酰度大于90%,粘度为100?600Pa.S。
[0020]上述缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,根据使用方式的不同,分为植株喷剂和种子包衣剂,其制备方法包括如下步骤:
[0021]植株喷剂的制备:将海藻糖脂、甜菜碱、过磷酸钙各组分按比例加入水中,溶解后搅拌均匀即得;
[0022]种子包衣剂的制备:按比例将一定量的壳聚糖溶于0.4%?0.6%的醋酸水溶液中,配制成壳聚糖溶液;再按一定比例依次将海藻糖脂、甜菜碱、过磷酸钙加入到壳聚糖溶液中,搅拌混匀即得。
[0023]上述缓解玉米干旱胁迫的复合制剂在缓解玉米干旱胁迫中的应用。
[0024]上述应用,步骤如下:
[0025]将缓解玉米干旱胁迫的复合制剂(种子包衣剂)与玉米种子按照质量比1:40?1:60混合,搅拌均匀至种子表面包覆缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,自然通风晾干;
[0026]或者,将缓解玉米干旱胁迫的复合制剂(植株喷剂)喷施于植株叶片表面至均匀挂湿即可,上午九点前或下午四点后喷于叶面,持续喷施7?14天。
[0027]上述复合制剂中的海藻糖脂可采用普通市售产品,也可利用红城红球菌(Rhodococcus erythropolis),菌种编号ATCC 4277,按照论文Marqu6s A M,Pinazo A,Farfan M,et al.The physicochemical properties and chemical composit1n oftrehalose lipids produced by Rhodococcus erythropolis 51T7.Chemistry&Physicsof Lipids,2009,158(2):110-117.中记载的方法进行制备。
[0028]有益效果
[0029]1、本发明提供一种环境友好型材料为组成成分的缓解干旱胁迫的复合制剂,按适宜比例对种子包衣处理后,能有效促进种子萌发,提高种苗活力,缓解干旱胁迫下玉米植株整体的水分状况、减轻植株的受害程度、调节植株的生长发育,从而提高玉米品质和产量。
[0030]2、本发明的复合制剂中含有海藻糖脂,其对细菌有抑制作用起到控制作物病害的作用.
[0031]3、海藻糖脂具有表面活性和生物相容的双重作用,可以增加对动植物细胞膜的跨膜渗透能力。其次,玉米叶表覆盖有蜡质层,海藻糖脂可以形成疏水低能的表面,利于液体对表面的润湿,促进吸收。
[0032]4、本发明的复合制剂极大地提高种子及幼苗的抗旱能力。过磷酸钙不仅能促进作物的生长发育,还能使植物增强抗病、抗旱能力。
[0033]5、使用叶面喷剂时还可以起到少许喷灌给水的作用,海藻糖脂还能对叶片的致病菌起到一定的抑制作用。
【具体实施方式】
[0034]下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明,但本发明的保护范围不限于此。
[0035]本实施例中所述的海藻糖脂采用红城红球菌(Rhodococcus erythropolis),菌种编号ATCC4277,按照论文Marqu6s A M,Pinazo A1Farfan M,et al.The physicochemicalproperties and chemical composit1n of trehalose lipids produced byRhodococcus erythropolis 51T7.Chemistry&Physics of Lipids,2009,158(2): 110-117.中记载的方法进行制备。
[0036]其余原料均为市购产品,其中壳聚糖脱乙酰度大于90%,粘度为100?600Pa.s。
[0037]实施例1:
[0038]一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,由种子包衣剂和植株喷剂组成:
[0039]种子包衣剂的制备方法:将5g壳聚糖溶于I升0.5%的醋酸溶液中,配制成壳聚糖溶液。将海藻糖脂6g、甜菜碱150mg、过磷酸钙2.5g加入壳聚糖溶液中,搅拌混匀即得;
[0040]植株喷剂的制备方法:将海藻糖脂7g、甜菜碱180mg、过磷酸钙3.5g各组分按比例加入到I升水中,溶解后搅拌均匀即得。
[0041]将缓解玉米干旱胁迫的复合制剂包衣剂与玉米种子按照质量比1:40混合,搅拌均匀至种子表面包覆缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,自然通风晾干;
[0042]干旱较严重时,将缓解玉米干旱胁迫的复合制剂植株喷剂喷施于植株叶片表面,上午九点前或下午四点后喷于叶面至均匀挂湿即可,持续喷施10天。
[0043]实施例2:
[0044]一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,由种子包衣剂和植株喷剂组成:
[0045]种子包衣剂的制备方法:将7g的壳聚糖溶于I升0.5%的醋酸溶液中,配制成壳聚糖溶液。将海藻糖脂Sg、甜菜碱160mg、过磷酸钙3.5g加入壳聚糖溶液中,搅拌混匀即得;
[0046]植株喷剂的制备方法:将海藻糖脂10g、甜菜碱190mg、过磷酸钙4.5g各组分按一定比例加入到I升水中,溶解后搅拌均匀即得。
[0047]将缓解玉米干旱胁迫的复合制剂包衣剂与玉米种子按照质量比1:50混合,搅拌均匀至种子表面包覆缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,自然通风晾干;
[0048]干旱较严重时,将缓解玉米干旱胁迫的复合制剂植株喷剂喷施于植株叶片表面,上午九点前或下午四点后喷于叶面至均匀挂湿即可,持续喷施12天。
[0049]实施例3:
[0050]—种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,由种子包衣剂和植株喷剂组成:
[0051]种子包衣剂的制备方法:将9g的壳聚糖溶于I升0.5%的醋酸溶液中,配制成壳聚糖溶液。将海藻糖脂13g、甜菜碱180mg、过磷酸钙4g加入壳聚糖溶液中,搅拌混匀即得;
[0052]植株喷剂的制备方法:将海藻糖脂15g、甜菜碱200mg、过磷酸钙5g各组分按比例加入到I升水中,溶解后搅拌均匀即得。
[0053]将缓解玉米干旱胁迫的复合制剂种子包衣剂与玉米种子按照质量比1:60混合,搅拌均匀至种子表面包覆缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,自然通风晾干;
[0054]干旱较严重时,将缓解玉米干旱胁迫的复合制剂植株喷剂喷施于植株叶片表面,上午九点前或下午四点后喷于叶面至均匀挂湿即可,持续喷施14天。
[0055]对比例1:
[0056]一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,由种子包衣剂和植株喷剂组成,其制备方法同实施例2,所不同的是将海藻糖脂替换为海藻糖。
[0057]种子包衣剂和植株喷剂的使用方法,同实施例2。
[0058]对比例2:
[0059]一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,由种子包衣剂和植株喷剂组成,其制备方法同实施例2,所不同的是去掉海藻糖脂。
[0060]种子包衣剂和植株喷剂的使用方法,同实施例2。
[0061 ] 应用例1:
[0062]将上述实施例1中包衣剂处理玉米种子(郑单958),15°C播种于含水量为12%的土壤中,以未用包衣剂处理的种子作为对照。与对照相比,在种植65天后,玉米叶宽增加了19.6%,叶长增加了 15.8%,茎粗增加了21.4%,株高增加了 18.2%,根系活力比对照提高35.2%。植株多酚氧化酶活性比对照提高了 12.7%,植株过氧化氢酶比对照提高了24.5%。
[0063]将未用包衣处理的玉米种子(郑单958),20°C播种于含水量为15%的土壤中,采用出芽后继续生长12天的幼苗进行自然风干旱胁迫,开始喷洒实施例1中的复合制剂,喷施10天,喷施量为50升/亩,采用未喷施复合制剂的幼苗作为对照。叶片SOD活性较对照升高19.2%,P0D活性较对照提高了 15.9%,叶片可溶性蛋白含量较对照提高了20.6%,脯氨酸含量较对照提高了 68.2%。
[0064]应用例2:
[0065]将上述实施例2中包衣剂处理玉米种子(郑单958),15°C播种于含水量为12%的土壤中,以未用包衣剂处理的种子作为对照。与对照相比,在种植65天后,玉米叶宽增加了23.9%,叶长增加了 19.2%,茎粗增加了26.6%,株高增加了23.8%,根系活力比对照提高41.8%。植株多酚氧化酶活性比对照提高了17.2%,植株过氧化氢酶比对照提高了29.2%。
[0066]将未用包衣处理的玉米种子(郑单958),20°C播种于含水量为15%的土壤中,采用出芽后继续生长12天的幼苗进行自然风干旱胁迫,开始喷洒实施例2中的复合制剂,喷施12天,喷施量为50升/亩,采用未喷施复合制剂的幼苗作为对照,叶片SOD活性较对照升高23.8%, POD活性较对照提高了 19.4 %,叶片可溶性蛋白含量较对照提高了 23.5 %,脯氨酸含量较对照提高了 72.4%。
[0067]应用例3:
[0068]将上述实施例3中包衣剂处理玉米种子(郑单958),15°C播种于含水量为12%的土壤中,以未用包衣剂处理的种子作为对照。与对照相比,在种植65天后,玉米叶宽增加了22.8%,叶长增加了 12.6%,茎粗增加了 19.2%,株高增加了21.5%,根系活力比对照提高39.4%o植株多酚氧化酶活性比对照提高了 15.8 %,植株过氧化氢酶比对照提高了 27.8 %。
[0069]将未用包衣处理的玉米种子(郑单958),20°C播种于含水量为15%的土壤中,采用出芽后继续生长12天的幼苗进行自然风干旱胁迫,开始喷洒实施例3中的复合制剂,喷施14天,喷施量为50升/亩,采用未喷施复合制剂的幼苗作为对照。叶片SOD活性较对照升高21.5%,P0D活性较对照提高了 18.6%,叶片可溶性蛋白含量较对照提高了21.4%,脯氨酸含量较对照提高了71.5%。
[0070]应用例4:
[0071]将上述实施例2中包衣剂处理玉米种子(郑单958),15°C播种于含水量为12%的土壤中,以上述对比例I中所述的包衣剂处理的种子作为对照。与对照相比,在种植65天后,玉米叶宽增加了6.8%,叶长增加了3.5%,茎粗增加了6.6%,株高增加了7.1%,根系活力比对照提高8.5%。植株多酚氧化酶活性比对照提高了 6.7%,植株过氧化氢酶比对照提高了7.6%。
[0072]将未用包衣处理的玉米种子(郑单958),20°C播种于含水量为15%的土壤中,采用出芽后继续生长12天的幼苗进行自然风干旱胁迫,开始喷洒实施例2中的复合制剂,喷施12天,喷施量为50升/亩,采用对比例I的喷施复合制剂的幼苗作为对照。叶片SOD活性较对照升高6.9%,POD活性较对照提高了6.2%,叶片可溶性蛋白含量较对照提高了5.6%,脯氨酸含量较对照提高了 6.9%。
[0073]应用例5:
[0074]将上述实施例2中包衣剂处理玉米种子(郑单958),15°C播种于含水量为12%的土壤中,以上述对比例2中包衣剂处理玉米种子作为对照。与对照相比,在种植65天后,玉米叶宽增加了 9.9%,叶长增加了5.4%,茎粗增加了 10.9%,株高增加了 11.7%,根系活力比对照提高12.1 %。植株多酚氧化酶活性比对照提高了 8.6%,植株过氧化氢酶比对照提高了9.7%。
[0075]将未用包衣处理的玉米种子(郑单958),20°C播种于含水量为15%的土壤中,采用出芽后继续生长12天的幼苗进行自然风干旱胁迫,开始喷洒实施例2中的复合制剂,喷施12天,喷施量为50升/亩,采用对比例2喷施复合制剂的幼苗作为对照。叶片SOD活性较对照升高10.4%,POD活性较对照提高了9.7%,叶片可溶性蛋白含量较对照提高了9.9%,脯氨酸含量较对照提高了 14.5%
[0076]结论:海藻糖脂的加入可以极大地提高种子及幼苗的抗旱能力,海藻糖脂还能对叶片的致病菌起到一定的抑制作用,过磷酸钙不仅能促进作物的生长发育,与海藻糖脂、甜菜碱配合,更增强了植物抗病抗旱的能力。
【主权项】
1.一种缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,其特征在于,每升水中含如下成分:海藻糖脂6?15g,过磷酸|丐1?10g,甜菜碱50?300mg,作为植株喷剂。2.如权利要求1所述的缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,其特征在于,还含有醋酸,醋酸的质量百分比浓度为0.4%?0.6%,并且还包括2?12g壳聚糖,作为种子包衣剂。3.如权利要求1或2所述的缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,其特征在于,每升水中含如下成分:海藻糖脂8?I Og,过磷酸妈2.5?5g,甜菜碱150?200mg。4.如权利要求2所述的缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,其特征在于,壳聚糖的含量为6?1g05.如权利要求2所述的缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,其特征在于,醋酸的质量百分比浓度为0.5%。6.如权利要求2所述的缓解玉米干旱胁迫的复合制剂,其特征在于,所述壳聚糖的脱乙酰度大于90%,粘度为100?600Pa.s。7.—种权利要求1或2所述的缓解玉米干旱胁迫的复合制剂的制备方法,步骤如下: 植株喷剂的制备:将海藻糖脂、甜菜碱、过磷酸钙各组分按比例加入水中,溶解后搅拌均匀,即得植株喷剂; 种子包衣剂的制备:按比例将壳聚糖溶于质量浓度为0.4%?0.6%的醋酸水溶液中,配制成壳聚糖溶液;再按比例依次将海藻糖脂、甜菜碱、过磷酸钙加入壳聚糖溶液中,搅拌混匀即得种子包衣剂。8.如权利要求7所述的缓解玉米干旱胁迫的复合制剂的制备方法,步骤如下: 种子包衣剂的制备:将7g的壳聚糖溶于I升质量浓度为0.5%的醋酸水溶液中,配制成壳聚糖溶液;将海藻糖脂Sg、甜菜碱160mg、过磷酸钙3.5g加入壳聚糖溶液中,搅拌混匀,SP得种子包衣剂; 植株喷剂的制备:将海藻糖脂10g、甜菜碱190mg、过磷酸钙4.5g加入到I升水中,溶解后搅拌均匀即得植株喷剂。9.权利要求1或2所述的缓解玉米干旱胁迫的复合制剂在缓解玉米干旱胁迫中的应用;优选的,应用步骤如下: 将种子包衣剂与玉米种子按照质量比1:40?1:60混合,搅拌至种子表面均匀包覆种子包衣剂,自然通风晾干; 或者,将植株喷剂喷施于植株叶片表面,上午九点前或下午四点后喷于叶面至均匀挂湿即可,持续喷施7?14天。10.如权利要求9所述的应用,其特征在于,种子包衣剂与玉米种子的质量比为1:50,植株喷剂持续喷施的天数为12天。
【文档编号】A01P21/00GK105831159SQ201610239292
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】丁烽, 王瑞明, 王腾飞
【申请人】齐鲁工业大学


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