專利名稱：一種甜菜堿復(fù)合制劑及用于提高作物抗逆性及產(chǎn)量中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高植物抗逆性的復(fù)合制劑技術(shù)領(lǐng)域。具體說(shuō)，涉及一種甜菜堿復(fù)合制劑及用于提高作物抗逆性及產(chǎn)量中應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高鹽、干旱、極端溫度等非生物脅迫是影響植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的最主要的環(huán)境因子，在生物進(jìn)化過(guò)程中，許多高等植物迅速積累大量有機(jī)滲透劑來(lái)維持細(xì)胞的正常功能以抵抗環(huán)境脅迫(Serraj, R，Sinclair，Τ. R. Osmolyte accumulation :canit really help increase crop yield under drought conditions[J]. Plant CellEnviron. 2002,25 333-341.)。其中，甜菜堿是最重要的有機(jī)滲透溶劑之一。甜菜堿化學(xué)名稱為N-N-N-三甲基甘氨酸，它在較大生理pH值范圍內(nèi)呈電中性， 雖然極易溶于水但卻含有一個(gè)非極性的有三甲基組成的碳?xì)浠鶊F(tuán)，甜菜堿的這種分子特性使其既具極性，又具非極性，使其既能與生物大分子，如酶和蛋白質(zhì)復(fù)合物的親水區(qū)結(jié)合， 又能與其疏水區(qū)結(jié)合，這對(duì)其發(fā)揮滲透調(diào)節(jié)和保護(hù)功能具有重要意義(Sakamoto A,Murata N. The role of glycine betaine in theprotection of plants from stress :clues from transgenic plants [J] · Plant Cell andEnvironment. 2002，25 :163-171.)。甜菜堿類是天然產(chǎn)品，它們?cè)谥参锖蛣?dòng)物的新陳代謝中都有重要作用。最普通的一種甜菜堿是一個(gè)甘氨酸衍生物，其中三個(gè)甲基與甘氨酸分子的氮原子相連。甜菜堿具有雙極結(jié)構(gòu)，它含有許多可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的甲基，可在酶促反應(yīng)中發(fā)揮作用。大部分生物體可合成少量的甜菜堿用于甲基功能，但是它們對(duì)惡劣條件不會(huì)作出大量增加甜菜堿的產(chǎn)量和存儲(chǔ)量的反應(yīng)。眾所周知的積累甜菜堿的生物體是藜科植物，例如甜菜，還有一些微生物和海生無(wú)脊椎動(dòng)物。甜菜堿在這些生物體內(nèi)積累的主要原因可能是甜菜堿作為一種滲透劑(Osmolyte)從而阻止了滲透壓力對(duì)細(xì)胞的影響。在這些植物和微生物中甜菜堿的一項(xiàng)重要功能是當(dāng)需要時(shí)就可以提高細(xì)胞的滲透壓力，例如在高鹽和干旱情況下，這樣就阻止了水的損失。與許多其它的鹽類不同，甜菜堿與酶有高度的相溶性，因而在細(xì)胞和細(xì)胞器內(nèi)甜菜堿的含量可以很高，但對(duì)新陳代謝過(guò)程沒(méi)有任何不利影響。人們還發(fā)現(xiàn)甜菜堿對(duì)大分子的作用有穩(wěn)定效果；它提高了酶和細(xì)胞膜的耐熱性和離子耐受力。 茄屬植物在其細(xì)胞內(nèi)通常不存儲(chǔ)甜菜堿。甜菜堿可用色譜方法從甜菜中分離?？傻玫教鸩藟A的商品，其商標(biāo)是BETAFIN， Cultor 0y, Finnsugar Bioproducts。BETAFIN 是 Finnsugar Bioproducts 的結(jié)晶無(wú)水舌甘菜堿。其它甜菜堿產(chǎn)品，如一水甜菜堿、鹽酸甜菜堿以及粗甜菜堿液體，都可得到其商品并可用于本發(fā)明的目的。生長(zhǎng)的環(huán)境和條件顯著地影響植物的生長(zhǎng)結(jié)果，理想的生長(zhǎng)環(huán)境和條件通常導(dǎo)致生產(chǎn)的數(shù)量大、質(zhì)量高。在不良的生長(zhǎng)條件下，質(zhì)量和數(shù)量都自然地降低。開(kāi)發(fā)了幾種不同的溶液以改善生長(zhǎng)條件和促進(jìn)植物生產(chǎn)。選擇適合于合適生長(zhǎng)地點(diǎn)的適宜植物對(duì)于本領(lǐng)域
3的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是不言而喻的。在生長(zhǎng)季節(jié)，植物會(huì)被用機(jī)械的方法加以保護(hù)，這些方法使用諸如不同的紗布或塑料，或者在溫室中栽培植物。通常使用澆水和施肥的辦法來(lái)促進(jìn)生長(zhǎng)。對(duì)一種植物的生理學(xué)性質(zhì)通常用繁殖的方法加以控制，可以是傳統(tǒng)繁殖方法，也可以是例如遺傳操作的辦法，但這些方法通常是費(fèi)力和不容易實(shí)現(xiàn)的，它們的效果有限，而且就全球規(guī)模而言存在不經(jīng)濟(jì)因素。植物可以在一定程度上適應(yīng)惡劣環(huán)境。在這些情況下，諸如脯氨酸和甜菜堿的物質(zhì)在特定植物的生長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)積累。本領(lǐng)域的文獻(xiàn)討論了這些積累的產(chǎn)物的功能和意義。一方面有人提出這些產(chǎn)物是惡劣條件下的副產(chǎn)物，因而對(duì)細(xì)胞有害；另一方面有人估計(jì)它們會(huì)保護(hù)細(xì)胞(WynJones, R. G.禾口 Storey, R. ThePhysiology and Biochemistry Of Drought Resistance iO P ！ ants, Paleg, L.G.禾口 Aspinall, D. (Eds. ), Academic Press, Sydney, Australia，1981)。Zhao 等人(參見(jiàn) J. PlantPhysiOl. 140 (1992) 541-543)描述了甜菜堿對(duì)苜蓿細(xì)胞膜的作用，用0. 2M的三甲銨乙內(nèi)酯噴灑在苜蓿秧苗上，然后將秧苗從培養(yǎng)基質(zhì)中連根拔出，洗凈泥土并在-10°C至_2°C的溫度下暴露重小時(shí)。然后將秧苗解凍并種植在濕潤(rùn)的沙子中，在一周的時(shí)間內(nèi)這些活下來(lái)的植物的重新生長(zhǎng)是明顯的。三甲銨乙內(nèi)酯明顯地改善了苜蓿的抗凍性.在冷處理的溫度為_(kāi)6°C時(shí)，這種效果尤其明顯。在_6°C保持1 小時(shí)的對(duì)照組全部死亡，而用三甲銨乙內(nèi)酯處理過(guò)的秧苗卻有67%存活了下來(lái)。Itai和 I^aleg (參見(jiàn)PlantScienceLetters 25(1982)329-335)描述了脯氨酸和甜菜堿對(duì)缺水的大麥和黃瓜的恢復(fù)的作用。植物被種植在洗過(guò)的沙子中，在四天內(nèi)將聚乙二醇(PEG，4000mol. wt)加入營(yíng)養(yǎng)液中以產(chǎn)生缺水的條件，然后讓植物在收獲前恢復(fù)四天。在施加不利影響的第一或第三天或剛好在收獲前將脯氨酸和/或甜菜堿Q5mM，pH6. 2)噴灑在植物的葉子上。 對(duì)于大麥而言，應(yīng)該指出的是所提供的甜菜堿在施加不利影響的前后都不起作用，但在施加不利影響的末期加入的甜菜堿卻是有效的.脯氨酸無(wú)效。對(duì)于黃瓜沒(méi)有明顯的積極作用.相反的是，他們發(fā)現(xiàn)甜菜堿和脯氨酸都有消極作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種甜菜堿復(fù)合制劑及用于提高作物抗逆性及產(chǎn)量中的應(yīng)用， 提高了產(chǎn)量和品質(zhì)，顯著提高植物抗逆性，具有較好的應(yīng)用前景。本發(fā)明具體提供一種甜菜堿復(fù)合制劑，采用甜菜堿濃度為8_20g/L，以配制 IOOOml溶液為計(jì)量單位，依次稱取七水合硫酸鋅0. Ι-lg/L，氯化膽堿2-10g/L，L-萘乙酸 0. 05-0. 5g/L，硼酸0. 05-0. 2g/L溶于水中，攪拌溶解后加入5_10ml吐溫80，攪拌混勻制備獲得甜菜堿復(fù)合制劑成品。同時(shí)，本發(fā)明提供了一種甜菜堿復(fù)合制劑的制備方法，通過(guò)依次稱取一定質(zhì)量的甜菜堿、氯化膽堿、七水合硫酸鋅、L-萘乙酸、硼酸依次溶于水中，攪拌溶解，按0. 5% -1% (W/V)比例加入吐溫80，攪拌混勻即可。進(jìn)一步。本發(fā)明提供了甜菜堿復(fù)合制劑用于提高作物抗逆性及產(chǎn)量中的應(yīng)用的技術(shù)方案。在本發(fā)明中，現(xiàn)在已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外源性地使用甜菜堿時(shí)，諸如蕃茄這樣的茄屬植物的生產(chǎn)會(huì)得到顯著改善。當(dāng)這些植物在生長(zhǎng)過(guò)程中承受外部惡劣條件時(shí)，甜菜堿的作用尤其明顯。
因而本發(fā)明涉及外源性地使用甜菜堿以促進(jìn)茄屬植物的生產(chǎn)。本發(fā)明特別涉及使用甜菜堿以促進(jìn)植物在惡劣條件下的生產(chǎn).本發(fā)明還涉及一種促進(jìn)茄屬植物生產(chǎn)的方法，在該方法中用甜菜堿外源性地處理生長(zhǎng)中的茄屬植物。通過(guò)實(shí)施本發(fā)明具體的發(fā)明內(nèi)容，可以達(dá)到以下有益效果1.本發(fā)明提供了一種甜菜堿復(fù)合制劑及其制備方法，通過(guò)外施用該甜菜堿復(fù)合制劑，達(dá)到了明顯提高作物抗逆性及產(chǎn)量的技術(shù)效果。2.隨著鹽脅迫程度的增加，加工番茄種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。達(dá)到重度鹽脅迫400mM NaCl時(shí)，加工番茄種子發(fā)芽率僅為80%，50mM NaCl對(duì)加工番茄種子萌發(fā)沒(méi)有明顯影響，甜菜堿復(fù)合制劑浸種有效緩解了鹽脅迫對(duì)加工番茄種子發(fā)芽的抑制效果，浸種時(shí)間以4-8小時(shí)之間為宜。3.干旱脅迫下噴施甜菜堿復(fù)合制劑能協(xié)同增加棉花體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖和脯氨酸的含量，提高干旱脅迫下棉花的滲透調(diào)節(jié)能力，提高棉花的抗旱性。4.通過(guò)田間實(shí)驗(yàn)證明，干旱脅迫對(duì)加工番茄產(chǎn)量和品質(zhì)都有不同程度的影響，干旱脅迫下噴施甜菜堿復(fù)合制劑后可以提高加工番茄的產(chǎn)量，改善加工番茄的品質(zhì)。


圖1顯示為干旱脅迫下甜菜堿復(fù)合制劑噴施棉花后脯氨酸含量的測(cè)定圖。圖2顯示為干旱脅迫下甜菜堿復(fù)合制劑噴施棉花后可溶性糖含量的測(cè)定圖。圖3顯示為干旱脅迫下噴施甜菜堿復(fù)合制劑提高番茄的品質(zhì)圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一甜菜堿復(fù)合制劑的制備采用甜菜堿濃度為8_20g/L，以配制IOOOml溶液為計(jì)量單位，依次稱取七水合硫酸鋅0. Ι-lg/L，氯化膽堿2-10g/L, L-萘乙酸0. 05-0. 5g/L，硼酸0. 05-0. 2g/L溶于水中，攪拌溶解后加入5-10ml吐溫80，攪拌混勻制備獲得甜菜堿復(fù)合制劑成品。實(shí)施例二鹽脅迫下甜菜堿復(fù)合制劑浸種提高加工番茄種子萌發(fā)能力鹽脅迫一般對(duì)植物種子萌發(fā)影響較大，等植物進(jìn)入生長(zhǎng)期，根系擴(kuò)展深扎后影響較小，故研究甜菜堿復(fù)合制劑浸種后對(duì)加工番茄種子萌發(fā)特性的影響本研究試驗(yàn)設(shè)計(jì)供試品種加工番茄品種，屯河八號(hào)(新疆農(nóng)科院園藝所提供)方法采用雙層濾紙培養(yǎng)法，每個(gè)培養(yǎng)皿放20粒加工番茄種子(5個(gè)培養(yǎng)皿共100 粒種子為一個(gè)處理)，溫室恒溫30°C，每天觀察記錄發(fā)芽種子并稱重補(bǔ)充蒸發(fā)的溶液，使各處理濃度維持不變。發(fā)芽勢(shì)(<% ) = (3日內(nèi)種子發(fā)芽粒數(shù)/發(fā)芽試驗(yàn)種子總數(shù))X 100%發(fā)芽率(<% ) = (7日內(nèi)種子發(fā)芽粒數(shù)/發(fā)芽試驗(yàn)種子總數(shù))X 100%試驗(yàn)處理(3因素5水平)，參見(jiàn)以下表1、2 表1
權(quán)利要求
1.一種甜菜堿復(fù)合制劑，其特征在于，所述的甜菜堿復(fù)合制劑的甜菜堿濃度為8-20g/ L，以配制IOOOml溶液為計(jì)量單位，依次稱取七水合硫酸鋅0. 1-lg/L，氯化膽堿2-10g/L， L-萘乙酸0. 05-0. 5g/L，硼酸0. 05-0. 2g/L溶于水中，攪拌溶解后加入5-10ml吐溫80，攪拌混勻制備獲得甜菜堿復(fù)合制劑成品。
2.如權(quán)利要求1所述的甜菜堿復(fù)合制劑用于提高作物抗逆性及產(chǎn)量中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種甜菜堿復(fù)合制劑及用于提高作物抗逆性及產(chǎn)量中的應(yīng)用。采用甜菜堿濃度為8-20g/L，以配制1000ml溶液為計(jì)量單位，依次稱取七水合硫酸鋅0.1-1g/L，氯化膽堿2-10g/L，L-萘乙酸0.05-0.5g/L，硼酸0.05-0.2g/L溶于水中，攪拌溶解后加入5-10ml吐溫80，攪拌混勻制備獲得甜菜堿復(fù)合制劑成品。通過(guò)外施用本發(fā)明甜菜堿復(fù)合制劑，達(dá)到了明顯提高作物抗逆性及產(chǎn)量的技術(shù)效果，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)A01N33/12GK102197827SQ201110065830
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者史應(yīng)武, 婁愷, 李春, 楊紅梅, 高雁 申請(qǐng)人:新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所