一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑及其制備方法與應用
【專利摘要】一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑及其制備方法與應用，屬于農作物抗逆制劑技術領域。本發明的復合制劑分為種子包衣劑和植株噴劑，含有海藻糖脂、甜菜堿、過磷酸鈣等組分，各組分按一定比例混合攪拌混勻。按適宜比例對種子包衣處理后，能有效促進種子萌發，提高種苗活力，緩解干旱脅迫下玉米植株整體的水分狀況、減輕植株的受害程度、調節植株的生長發育，從而提高玉米品質和產量。使用植株噴劑時還可以起到少許噴灌給水的作用，海藻糖脂還能對葉片的致病菌起到一定的抑制作用。
【專利說明】
一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑及其制備方法與應用
技術領域
[0001]本發明涉及一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑及其制備方法與應用，屬于農作物抗逆制劑技術領域。
【背景技術】
[0002]玉米作為世界第二大作物，是最重要的食物和飼料來源，是我國需求量最大且應用領域廣泛的主要糧食作物之一。
[0003]中國北方春播玉米區，以東北三省、內蒙古和寧夏為主。由于播種時氣候條件差，特別是干旱缺水，導致玉米種子發芽率偏低且苗期生長弱，從而最終影響了玉米的產量。因此如何使北方旱田播種后的玉米種子能夠有充足的水分和營養來促進其萌發和苗期生長，是提高該地區玉米產量的關鍵。
[0004]海藻糖脂具有很好的抗腐蝕性、抗輻射性、抗干燥脫水保護等作用，為生物分子、細胞膜、細胞器以及醫用生物制品的保存、運輸和使用帶來極大的方便。海藻糖脂由疏水的海藻糖和親水的脂肪酸鏈組成。海藻糖是一種可靠、安全的天然糖類，含海藻糖的生物在高溫脫水，高滲透壓條件下，避免細胞脫水所造成的營養損耗和細胞損傷，使機體具有較強的抗旱性。研究者發現鹽脅迫下通過使用海藻糖可以降低小麥、黃瓜、番茄葉片細胞電解質滲透率和丙二醛含量，防止葉綠素的降解，并且番茄根系活力，干物質積累和植物生長速率則均有提高。海藻糖脂是一種生物表面活性劑，其優點如下:(I)具有很高的可降解性和安全性，同時對細菌尤其是革蘭氏陽性菌具有一定的抑制作用，這樣可以減少海藻糖被細菌利用，改善其作用效果。(2)可以透過作物葉表覆蓋的不同程度的蠟質層形成的疏水低能的表面，利于液體對表面的潤濕，進而影響吸收。(3)由于具有表面活性和生物相容的雙重作用，可以增加對動植物細胞膜的跨膜滲透能力。
[0005]鈣不僅是必要的營養元素、植物細胞功能調節植物生長和發育的第二信使，與鈣調素結合，在細胞活動中調節多種重要功能的酶，而且在植物生長和發育過程中發揮了重要的信號轉導作用。干旱脅迫下，植物明顯減少Ca2+的攝取，這是由于Ca2+的親和力在根系下降低所致，由此產生的植物鈣缺乏，導致了一系列的不良作用，影響植物的生長和發育。
[0006]甜菜堿是植物體內無毒副作用的滲透調節物質之一，主要分布于植物細胞質和葉綠體中，干旱脅迫下植物細胞內會大量積累。越來越多的研究表明甜菜堿不僅是一種滲透調節物質，還具有滲透保護作用，它能保護生物大分子的結構和完整性，維持其正常的生理功能，進而保護不同逆境條件下植物的細胞和生物大分子。
[0007]殼聚糖是一種良好的成膜劑，具有一定的吸濕保濕性能，能夠控制種衣劑活性物質緩慢釋放，同時自身還有抗菌殺蟲的作用。殼聚糖作為一種天然高分子物質，易被土壤微生物降解，其短鏈降解產物具有調節植物生長的功能，對作物、人畜無毒無害。
[0008]中國專利CN105347979A(申請號:201510936537.3)公布了一種玉米專用抗旱浸種劑的制備方法，其通過“微波輔助二次破碎+酶解法雙海藻活性成分協同浸提+雙菌種液體共酵”制備浸提液，該浸提液中富含海藻糖、天然有機質、氮磷鉀、活性菌種等生物活性成分，作用于種子表層，提高玉米種子抗旱脅迫能力。但該發明制備的抗旱浸種劑缺少對細菌的抑制作用，而且玉米葉表覆蓋有蠟質層，噴施影響吸收
[0009]中國專利CN103535380A(申請號:201310516140.X)公布了一種安全、抗旱效果好的作物抗旱劑及其應用。本發明作物抗旱劑，其活性成分為復合氨基酸、甜菜堿、黃腐酸、有機質和脯氨酸;其中，復合氨基酸7?13重量份，甜菜堿I?3重量份，黃腐酸3?7重量份，有機質I?3重量份，脯氨酸質量為活性成分總質量的6?70% ;同時還公開了作物抗旱劑的制備方法和應用。該申請與本專利相比，沒有海藻糖脂和過磷酸鈣，海藻糖脂的加入可以極大地提高種子及幼苗的抗旱能力。過磷酸鈣不僅能促進作物的生長發育，還能使植物增強抗病、抗旱能力。
[0010]中國專利發明CN103548446(申請號201310518497.1)公開了一種菜豆種子抗旱處理方法。本發明的方法是先用等離子體種子處理機處理，再用菜豆專用抗旱包衣劑進行處理。所述等離子體種子處理機處理電流為0.5-1.5A，處理次數1-3次;菜豆專用抗旱種子包衣劑為:由重量百分比為1%_2%的殼聚糖、10%-15%的甜菜堿，0.01%-0.05%的蕓苔素內酯，0.5-1 %的殺菌劑，0.4-0.6 %的殺蟲劑，0.072 % -0.144 %的乙酸和余量水組成。按照藥種比I: 30-1: 50對菜豆種子進行包衣處理。其配方較為復雜，沒有海藻糖脂，海藻糖脂的加入可以極大地提高種子及幼苗的抗旱能力，海藻糖脂還能對葉片的致病菌起到一定的抑制作用，過磷酸鈣不僅能促進作物的生長發育，還能使植物增強抗病、抗旱能力。
【發明內容】
[0011]針對現有技術的不足，本發明提供一種從抗菌防腐、增強保水、調節滲透、抗干燥脫水保護及提高根系活力等方面具有高效、經濟、無污染的復合制劑及其制備方法與應用。[0012 ]本發明制備的復合制劑分為植株噴劑和種子包衣劑。
[0013]本發明的技術方案如下:
[0014]一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，每升水中含如下成分:海藻糖脂6?15g，過磷酸I丐I?10g，甜菜堿50?300mg;
[0015]根據本發明優選的，所述的復合制劑，每升水中含如下成分:海藻糖脂8?10g，過磷酸媽2.5?5g，甜菜堿150?200mg ；作為植株噴劑；
[0016]根據本發明優選的，所述的復合制劑，用做種子包衣劑，還含有醋酸，醋酸的質量百分比濃度為0.4%?0.6% ;并且還包括2?12g殼聚糖。
[0017]根據本發明進一步優選的，所述的種子包衣劑，殼聚糖的含量為6?10g。
[0018]根據本發明，進一步優選的，所述醋酸的質量百分比濃度為0.5%。
[0019]所述殼聚糖的脫乙酰度大于90%，粘度為100?600Pa.S。
[0020]上述緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，根據使用方式的不同，分為植株噴劑和種子包衣劑，其制備方法包括如下步驟:
[0021]植株噴劑的制備:將海藻糖脂、甜菜堿、過磷酸鈣各組分按比例加入水中，溶解后攪拌均勻即得；
[0022]種子包衣劑的制備:按比例將一定量的殼聚糖溶于0.4%?0.6%的醋酸水溶液中，配制成殼聚糖溶液;再按一定比例依次將海藻糖脂、甜菜堿、過磷酸鈣加入到殼聚糖溶液中，攪拌混勻即得。
[0023]上述緩解玉米干旱脅迫的復合制劑在緩解玉米干旱脅迫中的應用。
[0024]上述應用，步驟如下:
[0025]將緩解玉米干旱脅迫的復合制劑(種子包衣劑)與玉米種子按照質量比1:40?1:60混合，攪拌均勻至種子表面包覆緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，自然通風晾干；
[0026]或者，將緩解玉米干旱脅迫的復合制劑(植株噴劑)噴施于植株葉片表面至均勻掛濕即可，上午九點前或下午四點后噴于葉面，持續噴施7?14天。
[0027]上述復合制劑中的海藻糖脂可采用普通市售產品，也可利用紅城紅球菌(Rhodococcus erythropolis)，菌種編號ATCC 4277，按照論文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.中記載的方法進行制備。
[0028]有益效果
[0029]1、本發明提供一種環境友好型材料為組成成分的緩解干旱脅迫的復合制劑，按適宜比例對種子包衣處理后，能有效促進種子萌發，提高種苗活力，緩解干旱脅迫下玉米植株整體的水分狀況、減輕植株的受害程度、調節植株的生長發育，從而提高玉米品質和產量。
[0030]2、本發明的復合制劑中含有海藻糖脂，其對細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雙重作用，可以增加對動植物細胞膜的跨膜滲透能力。其次，玉米葉表覆蓋有蠟質層，海藻糖脂可以形成疏水低能的表面，利于液體對表面的潤濕，促進吸收。
[0032]4、本發明的復合制劑極大地提高種子及幼苗的抗旱能力。過磷酸鈣不僅能促進作物的生長發育，還能使植物增強抗病、抗旱能力。
[0033]5、使用葉面噴劑時還可以起到少許噴灌給水的作用，海藻糖脂還能對葉片的致病菌起到一定的抑制作用。
【具體實施方式】
[0034]下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步說明，但本發明的保護范圍不限于此。
[0035]本實施例中所述的海藻糖脂采用紅城紅球菌(Rhodococcus erythropolis)，菌種編號ATCC4277，按照論文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.中記載的方法進行制備。
[0036]其余原料均為市購產品，其中殼聚糖脫乙酰度大于90%，粘度為100?600Pa.s。
[0037]實施例1:
[0038]一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，由種子包衣劑和植株噴劑組成:
[0039]種子包衣劑的制備方法:將5g殼聚糖溶于I升0.5%的醋酸溶液中，配制成殼聚糖溶液。將海藻糖脂6g、甜菜堿150mg、過磷酸鈣2.5g加入殼聚糖溶液中，攪拌混勻即得；
[0040]植株噴劑的制備方法:將海藻糖脂7g、甜菜堿180mg、過磷酸鈣3.5g各組分按比例加入到I升水中，溶解后攪拌均勻即得。
[0041]將緩解玉米干旱脅迫的復合制劑包衣劑與玉米種子按照質量比1:40混合，攪拌均勻至種子表面包覆緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，自然通風晾干；
[0042]干旱較嚴重時，將緩解玉米干旱脅迫的復合制劑植株噴劑噴施于植株葉片表面，上午九點前或下午四點后噴于葉面至均勻掛濕即可，持續噴施10天。
[0043]實施例2:
[0044]一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，由種子包衣劑和植株噴劑組成:
[0045]種子包衣劑的制備方法:將7g的殼聚糖溶于I升0.5%的醋酸溶液中，配制成殼聚糖溶液。將海藻糖脂Sg、甜菜堿160mg、過磷酸鈣3.5g加入殼聚糖溶液中，攪拌混勻即得；
[0046]植株噴劑的制備方法:將海藻糖脂10g、甜菜堿190mg、過磷酸鈣4.5g各組分按一定比例加入到I升水中，溶解后攪拌均勻即得。
[0047]將緩解玉米干旱脅迫的復合制劑包衣劑與玉米種子按照質量比1:50混合，攪拌均勻至種子表面包覆緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，自然通風晾干；
[0048]干旱較嚴重時，將緩解玉米干旱脅迫的復合制劑植株噴劑噴施于植株葉片表面，上午九點前或下午四點后噴于葉面至均勻掛濕即可，持續噴施12天。
[0049]實施例3:
[0050]—種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，由種子包衣劑和植株噴劑組成:
[0051]種子包衣劑的制備方法:將9g的殼聚糖溶于I升0.5%的醋酸溶液中，配制成殼聚糖溶液。將海藻糖脂13g、甜菜堿180mg、過磷酸鈣4g加入殼聚糖溶液中，攪拌混勻即得；
[0052]植株噴劑的制備方法:將海藻糖脂15g、甜菜堿200mg、過磷酸鈣5g各組分按比例加入到I升水中，溶解后攪拌均勻即得。
[0053]將緩解玉米干旱脅迫的復合制劑種子包衣劑與玉米種子按照質量比1:60混合，攪拌均勻至種子表面包覆緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，自然通風晾干；
[0054]干旱較嚴重時，將緩解玉米干旱脅迫的復合制劑植株噴劑噴施于植株葉片表面，上午九點前或下午四點后噴于葉面至均勻掛濕即可，持續噴施14天。
[0055]對比例1:
[0056]一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，由種子包衣劑和植株噴劑組成，其制備方法同實施例2，所不同的是將海藻糖脂替換為海藻糖。
[0057]種子包衣劑和植株噴劑的使用方法，同實施例2。
[0058]對比例2:
[0059]一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，由種子包衣劑和植株噴劑組成，其制備方法同實施例2，所不同的是去掉海藻糖脂。
[0060]種子包衣劑和植株噴劑的使用方法，同實施例2。
[0061 ] 應用例1:
[0062]將上述實施例1中包衣劑處理玉米種子(鄭單958)，15°C播種于含水量為12%的土壤中，以未用包衣劑處理的種子作為對照。與對照相比，在種植65天后，玉米葉寬增加了19.6%，葉長增加了 15.8%，莖粗增加了21.4%，株高增加了 18.2%，根系活力比對照提高35.2%。植株多酚氧化酶活性比對照提高了 12.7%，植株過氧化氫酶比對照提高了24.5%。
[0063]將未用包衣處理的玉米種子(鄭單958)，20°C播種于含水量為15%的土壤中，采用出芽后繼續生長12天的幼苗進行自然風干旱脅迫，開始噴灑實施例1中的復合制劑，噴施10天，噴施量為50升/畝，采用未噴施復合制劑的幼苗作為對照。葉片SOD活性較對照升高19.2%，P0D活性較對照提高了 15.9%，葉片可溶性蛋白含量較對照提高了20.6%，脯氨酸含量較對照提高了 68.2%。
[0064]應用例2:
[0065]將上述實施例2中包衣劑處理玉米種子(鄭單958)，15°C播種于含水量為12%的土壤中，以未用包衣劑處理的種子作為對照。與對照相比，在種植65天后，玉米葉寬增加了23.9%，葉長增加了 19.2%，莖粗增加了26.6%，株高增加了23.8%，根系活力比對照提高41.8%。植株多酚氧化酶活性比對照提高了17.2%，植株過氧化氫酶比對照提高了29.2%。
[0066]將未用包衣處理的玉米種子(鄭單958)，20°C播種于含水量為15%的土壤中，采用出芽后繼續生長12天的幼苗進行自然風干旱脅迫，開始噴灑實施例2中的復合制劑，噴施12天，噴施量為50升/畝，采用未噴施復合制劑的幼苗作為對照，葉片SOD活性較對照升高23.8%, POD活性較對照提高了 19.4 %，葉片可溶性蛋白含量較對照提高了 23.5 %，脯氨酸含量較對照提高了 72.4%。
[0067]應用例3:
[0068]將上述實施例3中包衣劑處理玉米種子(鄭單958)，15°C播種于含水量為12%的土壤中，以未用包衣劑處理的種子作為對照。與對照相比，在種植65天后，玉米葉寬增加了22.8%，葉長增加了 12.6%，莖粗增加了 19.2%，株高增加了21.5%，根系活力比對照提高39.4%o植株多酚氧化酶活性比對照提高了 15.8 %，植株過氧化氫酶比對照提高了 27.8 %。
[0069]將未用包衣處理的玉米種子(鄭單958)，20°C播種于含水量為15%的土壤中，采用出芽后繼續生長12天的幼苗進行自然風干旱脅迫，開始噴灑實施例3中的復合制劑，噴施14天，噴施量為50升/畝，采用未噴施復合制劑的幼苗作為對照。葉片SOD活性較對照升高21.5%，P0D活性較對照提高了 18.6%，葉片可溶性蛋白含量較對照提高了21.4%，脯氨酸含量較對照提高了71.5%。
[0070]應用例4:
[0071]將上述實施例2中包衣劑處理玉米種子(鄭單958)，15°C播種于含水量為12%的土壤中，以上述對比例I中所述的包衣劑處理的種子作為對照。與對照相比，在種植65天后，玉米葉寬增加了6.8%，葉長增加了3.5%，莖粗增加了6.6%，株高增加了7.1%，根系活力比對照提高8.5%。植株多酚氧化酶活性比對照提高了 6.7%，植株過氧化氫酶比對照提高了7.6%。
[0072]將未用包衣處理的玉米種子(鄭單958)，20°C播種于含水量為15%的土壤中，采用出芽后繼續生長12天的幼苗進行自然風干旱脅迫，開始噴灑實施例2中的復合制劑，噴施12天，噴施量為50升/畝，采用對比例I的噴施復合制劑的幼苗作為對照。葉片SOD活性較對照升高6.9%，POD活性較對照提高了6.2%，葉片可溶性蛋白含量較對照提高了5.6%，脯氨酸含量較對照提高了 6.9%。
[0073]應用例5:
[0074]將上述實施例2中包衣劑處理玉米種子(鄭單958)，15°C播種于含水量為12%的土壤中，以上述對比例2中包衣劑處理玉米種子作為對照。與對照相比，在種植65天后，玉米葉寬增加了 9.9%，葉長增加了5.4%，莖粗增加了 10.9%，株高增加了 11.7%，根系活力比對照提高12.1 %。植株多酚氧化酶活性比對照提高了 8.6%，植株過氧化氫酶比對照提高了9.7%。
[0075]將未用包衣處理的玉米種子(鄭單958)，20°C播種于含水量為15%的土壤中，采用出芽后繼續生長12天的幼苗進行自然風干旱脅迫，開始噴灑實施例2中的復合制劑，噴施12天，噴施量為50升/畝，采用對比例2噴施復合制劑的幼苗作為對照。葉片SOD活性較對照升高10.4%，POD活性較對照提高了9.7%，葉片可溶性蛋白含量較對照提高了9.9%，脯氨酸含量較對照提高了 14.5%
[0076]結論:海藻糖脂的加入可以極大地提高種子及幼苗的抗旱能力，海藻糖脂還能對葉片的致病菌起到一定的抑制作用，過磷酸鈣不僅能促進作物的生長發育，與海藻糖脂、甜菜堿配合，更增強了植物抗病抗旱的能力。
【主權項】
1.一種緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，其特征在于，每升水中含如下成分:海藻糖脂6?15g，過磷酸|丐1?10g，甜菜堿50?300mg，作為植株噴劑。2.如權利要求1所述的緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，其特征在于，還含有醋酸，醋酸的質量百分比濃度為0.4%?0.6%，并且還包括2?12g殼聚糖，作為種子包衣劑。3.如權利要求1或2所述的緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，其特征在于，每升水中含如下成分:海藻糖脂8?I Og，過磷酸媽2.5?5g，甜菜堿150?200mg。4.如權利要求2所述的緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，其特征在于，殼聚糖的含量為6?1g05.如權利要求2所述的緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，其特征在于，醋酸的質量百分比濃度為0.5%。6.如權利要求2所述的緩解玉米干旱脅迫的復合制劑，其特征在于，所述殼聚糖的脫乙酰度大于90%，粘度為100?600Pa.s。7.—種權利要求1或2所述的緩解玉米干旱脅迫的復合制劑的制備方法，步驟如下: 植株噴劑的制備:將海藻糖脂、甜菜堿、過磷酸鈣各組分按比例加入水中，溶解后攪拌均勻，即得植株噴劑； 種子包衣劑的制備:按比例將殼聚糖溶于質量濃度為0.4%?0.6%的醋酸水溶液中，配制成殼聚糖溶液;再按比例依次將海藻糖脂、甜菜堿、過磷酸鈣加入殼聚糖溶液中，攪拌混勻即得種子包衣劑。8.如權利要求7所述的緩解玉米干旱脅迫的復合制劑的制備方法，步驟如下: 種子包衣劑的制備:將7g的殼聚糖溶于I升質量濃度為0.5%的醋酸水溶液中，配制成殼聚糖溶液;將海藻糖脂Sg、甜菜堿160mg、過磷酸鈣3.5g加入殼聚糖溶液中，攪拌混勻，SP得種子包衣劑； 植株噴劑的制備:將海藻糖脂10g、甜菜堿190mg、過磷酸鈣4.5g加入到I升水中，溶解后攪拌均勻即得植株噴劑。9.權利要求1或2所述的緩解玉米干旱脅迫的復合制劑在緩解玉米干旱脅迫中的應用；優選的，應用步驟如下: 將種子包衣劑與玉米種子按照質量比1:40?1:60混合，攪拌至種子表面均勻包覆種子包衣劑，自然通風晾干； 或者，將植株噴劑噴施于植株葉片表面，上午九點前或下午四點后噴于葉面至均勻掛濕即可，持續噴施7?14天。10.如權利要求9所述的應用，其特征在于，種子包衣劑與玉米種子的質量比為1:50，植株噴劑持續噴施的天數為12天。
【文檔編號】A01P21/00GK105831159SQ201610239292
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】丁烽, 王瑞明, 王騰飛
【申請人】齊魯工業大學