摘要：本發(fā)明提供一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑及其應(yīng)用，所述芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑用于緩解苧麻植株的連作障礙狀態(tài)，原料按質(zhì)量份包括：芥子酸10～30份，緩釋溶劑1～3份，所述芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑的pH值為5.0～7.0。本申請?zhí)峁┑慕孀铀嶂参锷L調(diào)節(jié)劑降低了連作模式對苧麻植株的傷害，提高了植株農(nóng)藝性狀、根系活力、葉綠素含量及抗氧化系統(tǒng)酶活性等相關(guān)指標(biāo)，初步揭示了一種緩解苧麻連作土壤的新型栽培技術(shù)。

 

權(quán)利要求書

1.一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑，其特征在于，所述芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑用于緩解苧麻植株的連作障礙狀態(tài)，原料按質(zhì)量份包括：芥子酸10～30份，緩釋溶劑1～3份，所述芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑的pH值為5.0～7.0。

2.如權(quán)利要求1所述的芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑，其特征在于，所述芥子酸的濃度為200mg·L^?1～300mg·L^?1。

3.如權(quán)利要求1所述的芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑，其特征在于，所述連作障礙采用的土壤為連續(xù)種植苧麻作物3?10年之間的砂質(zhì)粘壤土。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物生長調(diào)節(jié)劑，其特征在于，所述緩釋溶劑為體積濃度50～60％之間的乙醇溶液。

5.如權(quán)利要求2所述的芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑，其特征在于，所述連作障礙采用的土壤的理化性質(zhì)包括：pH為4.0～7.0；土壤電導(dǎo)率為80～200S/cm；有機(jī)質(zhì)含量為20～200g/kg；水解性氮含量為100～200mg/kg；有效磷含量為20～200mg/kg；速效鉀含量為20～300mg/kg。

6.一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，其特征在于，所述芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑用于緩解苧麻的連作障礙，具體包括以下步驟：

(1)培育苧麻幼苗，待苧麻緩苗后，采用芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑對苧麻幼苗進(jìn)行灌根處理，每次灌根50～100mL，每3天1次；

(2)灌根處理30天后，完成培育，對植株進(jìn)行株高、莖粗、SPAD值、總?cè)~綠素含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)檢測以及植株葉片轉(zhuǎn)錄組測序的分析。

7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述灌根處理時(shí)苧麻植株高度為1.5～2cm；所述灌根處理的灌溉范圍為苧麻根部半徑2cm以內(nèi)。

8.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述灌根處理時(shí)進(jìn)行追肥和病蟲防治處理，所述追肥采用的肥料包括霍格蘭營養(yǎng)液，病蟲防治處理的處理對象包括粘蟲和/或板粘蟲。

 

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物生長調(diào)節(jié)劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑及其應(yīng)用。

 

背景技術(shù)

芥子酸(Sinapinic acid)，3,5-二甲氧基-4-羥基肉桂酸，化學(xué)式為C11H12O5，淡黃色粉末，在植物界中廣泛分布，存在于香料、水果、蔬菜、谷物和油料作物中，已有文獻(xiàn)報(bào)道0.1～1mM低濃度的芥子酸能促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長，而關(guān)于芥子酸緩解植株連作障礙的相關(guān)文獻(xiàn)和專利目前尚有空缺。

連作障礙是指連續(xù)在同一土壤上栽培同種作物或近緣作物引起的作物生長發(fā)育異常，癥狀一般為生長發(fā)育不良，產(chǎn)量、品質(zhì)下降，極端情況下發(fā)生局部死苗，不發(fā)苗或發(fā)苗不旺；多數(shù)受害植物根系發(fā)生褐變、分支減少，活力低下，分布范圍狹小，導(dǎo)致吸收水分、養(yǎng)分的能力下降。苧麻作為一種多年生宿根性草本植物，是我國重要的紡織纖維作物，溫室苧麻連作栽培中常見連作障礙的問題，導(dǎo)致苧麻的生產(chǎn)量嚴(yán)重下滑。因此，通過芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑解決苧麻連作生長問題有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

 

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是連作障礙導(dǎo)致苧麻的生產(chǎn)量嚴(yán)重下滑，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑及其應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑，所述芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑用于緩解苧麻植株的連作障礙狀態(tài)，原料按質(zhì)量份包括：芥子酸10～30份，緩釋溶劑1～3份，所述芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑的pH值為5.0～7.0。

芥子酸的pKa值為8.2，這意味著當(dāng)溶液的pH值小于8.2時(shí)，芥子酸分子中的硫代基團(tuán)會處于負(fù)離子狀態(tài)，在酸性環(huán)境中，芥子酸的溶解度顯著增加。這一特性導(dǎo)致在有機(jī)合成和藥物研發(fā)過程中，可以通過調(diào)節(jié)溶液的pH值來控制芥子酸的溶解度，從而優(yōu)化反應(yīng)條件或提高產(chǎn)物純度。

優(yōu)選的，所述芥子酸的濃度為200mg·L^?1～300mg·L^?1。

芥子酸在低濃度時(shí)促進(jìn)植株生長，而在高濃度時(shí)抑制其生長。芥子酸與生長素和脫落酸之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系，芥子酸及其衍生物在植物體內(nèi)可以通過糖基化作用影響生長素和脫落酸的活性和穩(wěn)定性，以及對其運(yùn)輸和分布的影響，這些相互作用共同構(gòu)成了植物體內(nèi)復(fù)雜的激素調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對植物的生長發(fā)育具有重要的調(diào)控作用。在本發(fā)明選定的區(qū)間內(nèi)，芥子酸對苧麻的調(diào)控效果最好，苧麻幼苗生長狀態(tài)最佳，對于苧麻葉片發(fā)黃也有明顯的緩解效果。

優(yōu)選的，所述連作障礙采用的土壤為連續(xù)種植苧麻作物3-10年之間的砂質(zhì)粘壤土。

優(yōu)選的，所述緩釋溶劑為體積濃度50～60％之間的乙醇溶液，有效提高芥子酸的溶解度并保持其穩(wěn)定性。

50～60％之間的乙醇溶液對芥子酸能夠起到高溶解度、防止降解、抗氧化等功效，芥子酸在{EG(1)+水(2)}溶液中的溶解過程是吸熱和熵驅(qū)動(dòng)的，在50％～60％乙醇溶液中，這一過程同樣符合熱力學(xué)規(guī)律，有利于溶解度的提高。

芥子酸在某些條件下可能會發(fā)生降解，特別是在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性環(huán)境中。50％～60％的乙醇溶液能夠提供一個(gè)溫和的化學(xué)環(huán)境，減少芥子酸因極端pH值引起的降解風(fēng)險(xiǎn)。

芥子酸及其衍生物具有一定的抗氧化活性。使用適當(dāng)濃度的乙醇溶液作為溶劑，可以保持這些抗氧化特性，從而在提取和應(yīng)用過程中發(fā)揮更好的效果。

進(jìn)一步考慮到成本效益、安全性和便利性。這些優(yōu)點(diǎn)使得50％～60％的乙醇溶液成為溶解芥子酸的理想選擇。

優(yōu)選的，所述連作障礙采用的土壤的理化性質(zhì)包括：pH為4.0～7.0；土壤電導(dǎo)率為80～200S/cm；有機(jī)質(zhì)含量為20～200g/kg；水解性氮含量為100～200mg/kg；有效磷含量為20～200mg/kg；速效鉀含量為20～300mg/kg。連作土壤選擇南方酸性土壤，與本申請的芥子酸調(diào)節(jié)劑相結(jié)合，能夠有效緩解連作障礙。

在同一個(gè)技術(shù)構(gòu)思下，本申請還提供一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，所述芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑用于緩解苧麻的連作障礙，具體包括以下步驟：

(1)培育苧麻幼苗，待苧麻緩苗后，采用芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑對苧麻幼苗進(jìn)行灌根處理，每次灌根50～100mL，每3天1次；

(2)灌根處理30天后，完成培育，對植株進(jìn)行株高、莖粗、SPAD值、總?cè)~綠素含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)檢測以及植株葉片轉(zhuǎn)錄組測序的分析。

優(yōu)選的，所述灌根處理時(shí)苧麻植株高度為1.5～2cm；所述灌根處理的灌溉范圍為苧麻根部半徑2cm以內(nèi)。

優(yōu)選的，所述灌根處理時(shí)進(jìn)行追肥和病蟲防治處理，所述追肥采用的肥料包括霍格蘭營養(yǎng)液，病蟲防治處理的處理對象包括粘蟲和/或板粘蟲。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本申請?zhí)峁┑慕孀铀嶂参锷L調(diào)節(jié)劑降低了連作模式對苧麻植株的傷害，提高了植株農(nóng)藝性狀、根系活力、葉綠素含量及抗氧化系統(tǒng)酶活性等相關(guān)指標(biāo)，初步揭示了一種緩解苧麻連作土壤的新型栽培技術(shù)；

(2)提供芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用方法，操作簡單，應(yīng)用后生長的苧麻植株酶活、葉綠素含量等得到明顯改善，生長狀況良好，產(chǎn)量增加，具有良好的市場前景。

 

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是實(shí)施例1和對比例1的苧麻植株生長狀態(tài)照片；

  

圖1

圖2是實(shí)施例1和對比例1的施用芥子酸濃度調(diào)節(jié)苧麻植株酶活圖；

  

圖2

圖3是實(shí)施例1和對比例1的施用芥子酸濃度調(diào)節(jié)苧麻植株葉綠素測試圖；

  

圖3

圖4是實(shí)施例1轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果圖。

  

圖4

 

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說明書附圖和較佳的實(shí)施例對本發(fā)明做更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體實(shí)施例。

除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過市場購買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。

本申請的實(shí)施例與對比例于2023年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所溫室內(nèi)進(jìn)行。地處東經(jīng)112°58′42"，北緯3°11′49"，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水充沛，年平均降水量1361.6mm，雨熱同期，四季分明，平均氣溫17.2℃。供試苧麻(Boehmeria.nivea L.)品種為‘中苧1號’(來自麻類研究所)；芥子酸(SA，購自Macklin公司)。

供試土壤為連續(xù)種植8年苧麻的日光大田耕層土壤，砂質(zhì)粘壤土，基本理化性狀如下：

  

選取飽滿、整齊一致的種子，經(jīng)24h的催芽后，播于裝有供試土壤的營養(yǎng)缽(10cm×10cm)中。待幼苗長至三葉一心時(shí)移植到裝有10kg連作供試土壤的試驗(yàn)盆中，緩苗后挑選長勢一致的植株200株作為試驗(yàn)材料，重復(fù)3次，完全隨機(jī)排列。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例的一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑，原料按質(zhì)量份包括：芥子酸與緩釋溶劑以10:1的體積比，溶液pH值為5.0～7.0。

本實(shí)施例的一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用，包括以下步驟：

待實(shí)驗(yàn)用苧麻緩苗后，除對照組外，施加芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑，芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑中芥子酸濃度分別為50、100、150、200、250、300、400mg·L^?1，每個(gè)處理重復(fù)3次，每次上午9:00對苧麻幼苗進(jìn)行灌根處理，每次灌根100mL，每隔3天進(jìn)行處理。

灌根處理時(shí)進(jìn)行追肥和病蟲防治處理，追肥采用的肥料為霍格蘭營養(yǎng)液，病蟲防治處理的處理對象包括粘蟲和/或板粘蟲。

培育苧麻完成后，測定苧麻生長性狀指標(biāo)，測定株高，莖粗、SPAD值、鮮重和干重；使用國標(biāo)法HJ897-2017測定葉綠素含量；采用索萊寶測試盒進(jìn)行測試植物抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT酶活性)；通過根系掃描儀分析植株的總根(cm)、根平均直徑(mm)、總根表面積(cm2)、總根表面積(cm2)、總根體積(cm3)、根尖數(shù)、分枝數(shù)和交叉數(shù)等指標(biāo)。

轉(zhuǎn)錄組分析：從苧麻葉片中提取總RNA，然后反轉(zhuǎn)錄成cDNA，對其進(jìn)行末端修復(fù)、加A尾和接頭連接等操作，以構(gòu)建適用于高通量測序的文庫，文庫由Shanghai Personal Biotechnology Co.,Ltd(Shanghai,China)進(jìn)行測序。將構(gòu)建好的文庫從Illumina HiSeq平臺進(jìn)行高通量測序，對測序得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，將質(zhì)控后的原始數(shù)據(jù)與參考基因組Qingye ramie(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCA_018132145.1)進(jìn)行比對注釋，以確定其對應(yīng)的基因和功能，篩選出顯著差異表達(dá)的基因。然后對差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)等數(shù)據(jù)庫的功能富集分析，p值小于0.05。

表1苧麻的農(nóng)藝性狀測試數(shù)據(jù)

表1

  

苧麻的根系生長數(shù)據(jù)如下方表2所示：

表2苧麻的根系生長數(shù)據(jù)

表1

  

經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，如圖1所示，對于酸化連作土壤中的苧麻幼苗，能促進(jìn)其生長，提高植株株高和莖粗，并能提高苧麻產(chǎn)量，具體見圖1(a)、(b)、(c)中，(a)、(b)、(c)分別為苧麻植株的株高、葉片和莖粗照片，當(dāng)施用芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑中芥子酸濃度在200mg·L^?1～300mg·L^?1區(qū)間內(nèi)，苧麻幼苗生長狀態(tài)最佳，對于苧麻葉片發(fā)黃也有明顯的緩解效果。

如圖2所示，本實(shí)施例的植物生長調(diào)節(jié)劑對于苧麻葉片的酶活力調(diào)節(jié)也非常顯著，外施加芥子酸后的苧麻植株，SOD，POD，CAT值先下調(diào)后趨于平穩(wěn)，說明苧麻植物生長狀態(tài)較良好，連作土壤中植株的損傷逐漸減少，利于植物生長發(fā)育。

如圖3所示，對于連作土壤嚴(yán)重的設(shè)施連作苧麻，SPAD值和總?cè)~綠素含量均有上升趨勢。

如圖4所示，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，測試結(jié)果證明光合作用、谷氨酰胺和黃酮類代謝相關(guān)的基因表達(dá)提高，光合作用與葉片變綠有直接聯(lián)系，谷氨酰胺能夠促進(jìn)側(cè)根生長，黃酮類代謝是外施芥子酸的下游產(chǎn)物，能夠促進(jìn)黃酮類代謝途徑。測序結(jié)果證明本實(shí)施例的植物生長調(diào)節(jié)劑實(shí)現(xiàn)了對苧麻植株的整體性狀調(diào)整。

對比例1：對比例采用0mg·L^?1的芥子酸溶液作為對照組(記為CK)，即去離子水，其余部分與實(shí)施例1相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如上述表1、表2、圖1、圖2所示。

 

文章摘自國家發(fā)明專利，一種芥子酸植物生長調(diào)節(jié)劑及其應(yīng)用，發(fā)明人：朱四元，扶雅芬，王延周，李廣，王鑫，劉同穎，申請?zhí)?/font>：202410956667 .2，申請日：2024 .07 .17