CN109430272A - 一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,属于植物营养技术领域。所述植物抗性诱导剂原料包含新琼寡糖、冷解糖芽孢杆菌和罗望子多糖,其中新琼寡糖和罗望子多糖质量比为:新琼寡糖20~40份、罗望子多糖5~15份。本发明以新琼寡糖和罗望子多糖为主要组分,辅以冷解糖芽孢杆菌制备高效的植物抗性诱导剂,通过原料间的协同增效作用显著提升了本发明产品的作用功效,可显著提升作物在低温、干旱、盐碱等环境胁迫条件下作物抗逆性,提升环境胁迫条件下的增产能力。本发明产品对盐碱、干旱、低温等环境胁迫条件抗逆效果显著,对小麦、水稻等大田作物及黄瓜、番茄等果蔬均具有十分显著的功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,尤其涉及一种利用新琼寡糖、冷解糖芽孢杆菌、罗望子多糖等原料制备植物抗性诱导剂,属于植物营养技术领域。
背景技术
植物受到外界逆境胁迫,能够产生植物抗毒素、抗菌蛋白等一系列反应来抵御逆境的侵害。如果植物对逆境的防御响应不及时或受到抑制时,植物的生长会受到影响。利用诱导剂刺激植物产生抗逆物质,从而增强植物对外界逆境的抵抗能力是一种新的植物保护途径。通过诱导剂诱导,可以增强植物的抗逆能力,降低逆境胁迫对植物造成的损伤,修复部分生理功能。寡糖是目前研究较多的一类植物抗逆诱导剂,自1976年Ebel 等发现植物细胞壁上的寡糖碎片能诱导大豆产生大豆抗毒素后,寡糖作为植物抗逆诱导剂越来越受到关注。
具有诱导植物抗逆性的寡糖主要有植物来源寡糖(如寡聚半乳糖醛酸等)、真菌来源寡糖(如β-葡寡糖等)、动物来源寡糖(如壳寡糖等)和海藻来源寡糖(如褐藻寡糖、卡拉胶寡糖等)。随着研究工作的开展,寡糖作为植物抗逆诱导剂的概念已被广泛接受。而海洋寡糖作为寡糖中重要组成部分,与其他来源的寡糖相比,具有来源丰富、获取简单等特点,在植物抗逆诱导剂上具备较好的开发应用潜力。
琼胶寡糖是由来源于海洋红藻(如龙须菜、石花菜等)的琼胶降解得到的。它由琼二糖为重复单位连接而成,包括新琼寡糖和琼寡糖两个系列。琼寡糖以3,6-内醚-α-L-半乳糖残基为还原性末端,新琼寡糖以β-D-半乳糖残基为还原性末端。琼胶寡糖是由酸或α-琼胶裂解酶裂解琼脂糖的α-1,3 糖苷键生成,而新琼寡糖是由β-琼胶裂解酶裂解琼脂糖的β-1,4糖苷键获得的。琼胶寡糖可以诱发植物活性氧爆发,释放H2O2,促进植物生理反应,免遭逆境胁迫侵害。陈海敏等以100 mg/L的琼胶寡糖处理菜豆叶片,发现琼胶寡糖可促进菜豆叶片下表皮保卫细胞释放H2O2和气孔关闭,并能显著提高LOX活性,同时提高2,3-丁二酮、1-辛烯-3-醇等具有抑菌作用的挥发性物质的含量,使菜豆产生一定的抗性。专利201710068358.1公开了一种提高作物抗盐性的海洋寡糖生物制剂,原料包括甲壳低聚糖、龙须菜琼胶寡糖、胶冻样芽孢杆菌、氯化钙和水,该海洋寡糖生物制剂用于促进盐胁迫下辣椒种子萌发,能显著提高辣椒种子的萌发率,促进苗期生长发育,增强辣椒幼苗对盐胁迫的抵抗能力,也可适用于促进黄瓜、水稻等其他作物种子萌发和幼苗的生长。
尽管目前琼胶寡糖在植物抗逆性的应用已经取得了一些成果,但现有技术中海洋寡糖在植物抗逆性制剂中的应用仍以褐藻寡糖为主,关于琼胶寡糖的应用相对较少,尤其未见将新琼寡糖用于植物诱导剂的报道,且琼胶寡糖植物抗性诱导剂产品功效及广谱性需要进一步提升,以此打破制约琼胶寡糖在植物抗性诱导剂中应用的瓶颈。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,满足植物抗逆增产的营养需求,本发明提供一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,集成植物抗逆诱导技术和海洋寡糖功能活性成分复配技术,研制开发出具有显著抗逆、促生长、增产、提高品质功效的植物抗性诱导剂。
本发明通过下述技术方案实现上述技术效果:
一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,所述植物抗性诱导剂原料包含新琼寡糖、冷解糖芽孢杆菌和罗望子多糖,其中新琼寡糖和罗望子多糖质量比为:新琼寡糖20~40份、罗望子多糖5~15份。
优化的,一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,所述植物抗性诱导剂原料包含新琼寡糖、冷解糖芽孢杆菌和罗望子多糖,其中新琼寡糖和罗望子多糖质量比为:新琼寡糖25~35份、罗望子多糖8~13份。
最优的,一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,所述植物抗性诱导剂原料包含新琼寡糖、冷解糖芽孢杆菌和罗望子多糖,其中新琼寡糖和罗望子多糖质量比为:新琼寡糖32份、罗望子多糖12份。
所述新琼寡糖为聚合度为2-20的琼胶寡糖酶解后的偶数寡糖。
优选的,所述新琼寡糖为龙须菜新琼寡糖。
本发明提供一种新琼寡糖的植物抗性诱导剂,所述植物抗性诱导剂通过如下步骤制备:
(1)冷解糖芽孢杆菌发酵液制备
配制无氮固体培养基,将冷解糖芽孢杆菌菌株接种至无氮固体培养基进行划线培养,将在无氮固体培养基上活化好的冷解糖芽孢杆菌转接至无氮液体培养基中,培养得到一级种子液,将一级种子液接种至种子发酵罐中,培养得到二级种子液;再将种子液接种至发酵培养基中发酵,制得冷解糖芽孢杆菌发酵液;
(2)制备含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂
将新琼寡糖和罗望子多糖按比例混合后加入到冷解糖芽孢杆菌发酵液,并控制新琼寡糖和罗望子多糖的浓度≥0.2%,搅拌混合均匀,既得含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂。
上述冷解糖芽孢杆菌发酵液中冷解糖芽孢杆菌有效活菌数≥2亿/mL。
上述固体无氮培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L、琼脂20g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的活化培养的条件是30℃条件下培养48h。
上述种子培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的一级种子培养的条件可于30℃,150rpm条件下培养24h;所述的二级种子培养的条件可于发酵罐中,30℃,保持罐转速120-150rpm条件下培养24h。
上述发酵培养基的组成为酵母膏1.5g/L、淀粉5.0g/L、豆粕粉5.0g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、碳酸钙5.0g/L,灭菌前pH为7.0;所述种子液接种至发酵罐培养基中发酵的接种量为体积比的10%;所述发酵条件可为:转速控制在180-250rpm,溶解氧控制在20%,罐温控制在30℃,罐压保持在0.05-0.06Mpa,pH值控制在7.2,发酵时间48-72h。
本发明提供了一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,可用于提高大田作物、蔬菜、瓜果的抗逆促生长。
本发明提供一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,与现有技术相比,具有以下显著优势:
(1)本发明以新琼寡糖和罗望子多糖为主要组分,辅以冷解糖芽孢杆菌制备高效的植物抗性诱导剂,通过原料间的协同增效作用显著提升了本发明产品的作用功效,可显著提升作物在低温、干旱、盐碱等环境胁迫条件下作物抗逆性,提升环境胁迫条件下的增产能力;
(2)本发明含有新琼寡糖、罗望子多糖、冷解糖芽孢杆菌等活性成分,其中采用的新琼寡糖由于相对分子质量小,易于透过细菌胞膜易于进入细胞质和细胞核内,提升新琼寡糖的植物抗性诱导作用,通过增加植物体内酶的含量及可溶性糖含量缓解环境胁迫给植物带来的损伤,实验结果表明若原料采用琼胶寡糖则会显著降低产品的抗逆效果;罗望子多糖的添加可以显著增加本发明产品的抗逆效果,目前现有公开文件中并没有罗望子多糖在植物抗逆性应用的相关研究;
(3)试验结果表明,本发明产品对盐碱、干旱、低温等环境胁迫条件抗逆效果显著,对小麦、水稻等大田作物及黄瓜、番茄等果蔬均具有十分显著的功效。
具体实施方式
实施例1
一种新琼寡糖的植物抗性诱导剂,所述植物抗性诱导剂通过如下步骤制备:
(1)冷解糖芽孢杆菌发酵液制备
配制无氮固体培养基,将冷解糖芽孢杆菌菌株接种至无氮固体培养基进行划线培养,将在无氮固体培养基上活化好的冷解糖芽孢杆菌转接至无氮液体培养基中,培养得到一级种子液,将一级种子液接种至种子发酵罐中,培养得到二级种子液;再将种子液接种至发酵培养基中发酵,制得冷解糖芽孢杆菌发酵液;所述固体无氮培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L、琼脂20g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的活化培养的条件是30℃条件下培养48h;所述种子培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的一级种子培养的条件可于30℃,150rpm条件下培养24h;所述的二级种子培养的条件可于发酵罐中,30℃,保持罐转速120-150rpm条件下培养24h;所述发酵培养基的组成为酵母膏1.5g/L、淀粉5.0g/L、豆粕粉5.0g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、碳酸钙5.0g/L,灭菌前pH为7.0;所述种子液接种至发酵罐培养基中发酵的接种量为体积比的10%;所述发酵条件可为:转速控制在180-250rpm,溶解氧控制在20%,罐温控制在30℃,罐压保持在0.05-0.06Mpa,pH值控制在7.2,发酵时间48-72h;冷解糖芽孢杆菌发酵液中冷解糖芽孢杆菌有效活菌数≥2亿/mL;
(2)制备含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂
将新琼寡糖和罗望子多糖按胶寡糖32份、罗望子多糖12份比例混合后加入到冷解糖芽孢杆菌发酵液,并控制新琼寡糖和罗望子多糖的浓度≥0.2%,搅拌混合均匀,既得含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂;所述新琼寡糖为聚合度为2-20的龙须菜琼胶寡糖酶解后的偶数寡糖。
实施例2
一种新琼寡糖的植物抗性诱导剂,所述植物抗性诱导剂通过如下步骤制备:
(1)冷解糖芽孢杆菌发酵液制备
配制无氮固体培养基,将冷解糖芽孢杆菌菌株接种至无氮固体培养基进行划线培养,将在无氮固体培养基上活化好的冷解糖芽孢杆菌转接至无氮液体培养基中,培养得到一级种子液,将一级种子液接种至种子发酵罐中,培养得到二级种子液;再将种子液接种至发酵培养基中发酵,制得冷解糖芽孢杆菌发酵液;所述固体无氮培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L、琼脂20g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的活化培养的条件是30℃条件下培养48h;所述种子培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的一级种子培养的条件可于30℃,150rpm条件下培养24h;所述的二级种子培养的条件可于发酵罐中,30℃,保持罐转速120-150rpm条件下培养24h;所述发酵培养基的组成为酵母膏1.5g/L、淀粉5.0g/L、豆粕粉5.0g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、碳酸钙5.0g/L,灭菌前pH为7.0;所述种子液接种至发酵罐培养基中发酵的接种量为体积比的10%;所述发酵条件可为:转速控制在180-250rpm,溶解氧控制在20%,罐温控制在30℃,罐压保持在0.05-0.06Mpa,pH值控制在7.2,发酵时间48-72h;冷解糖芽孢杆菌发酵液中冷解糖芽孢杆菌有效活菌数≥2亿/mL;
(2)制备含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂
将新琼寡糖和罗望子多糖按胶寡糖35份、罗望子多糖8份比例混合后加入到冷解糖芽孢杆菌发酵液,并控制新琼寡糖和罗望子多糖的浓度≥0.2%,搅拌混合均匀,既得含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂;所述新琼寡糖为聚合度为2-20的龙须菜琼胶寡糖酶解后的偶数寡糖。
实施例3
一种新琼寡糖的植物抗性诱导剂,所述植物抗性诱导剂通过如下步骤制备:
(1)冷解糖芽孢杆菌发酵液制备
配制无氮固体培养基,将冷解糖芽孢杆菌菌株接种至无氮固体培养基进行划线培养,将在无氮固体培养基上活化好的冷解糖芽孢杆菌转接至无氮液体培养基中,培养得到一级种子液,将一级种子液接种至种子发酵罐中,培养得到二级种子液;再将种子液接种至发酵培养基中发酵,制得冷解糖芽孢杆菌发酵液;所述固体无氮培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L、琼脂20g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的活化培养的条件是30℃条件下培养48h;所述种子培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的一级种子培养的条件可于30℃,150rpm条件下培养24h;所述的二级种子培养的条件可于发酵罐中,30℃,保持罐转速120-150rpm条件下培养24h;所述发酵培养基的组成为酵母膏1.5g/L、淀粉5.0g/L、豆粕粉5.0g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、碳酸钙5.0g/L,灭菌前pH为7.0;所述种子液接种至发酵罐培养基中发酵的接种量为体积比的10%;所述发酵条件可为:转速控制在180-250rpm,溶解氧控制在20%,罐温控制在30℃,罐压保持在0.05-0.06Mpa,pH值控制在7.2,发酵时间48-72h;冷解糖芽孢杆菌发酵液中冷解糖芽孢杆菌有效活菌数≥2亿/mL;
(2)制备含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂
将新琼寡糖和罗望子多糖按胶寡糖25份、罗望子多糖13份比例混合后加入到冷解糖芽孢杆菌发酵液,并控制新琼寡糖和罗望子多糖的浓度≥0.2%,搅拌混合均匀,既得含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂;所述新琼寡糖为聚合度为2-20的龙须菜琼胶寡糖酶解后的偶数寡糖。
实施例4
本发明一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂番茄抗旱试验:
1)供试材料
试验选用霞光番茄(晚熟无限生长型);
2)实验方法
试验方法同孙锦等《海藻提取物对番茄的抗旱性的影响及机理研究》;分为6个试验组,分别为实施例1-3试验组、空白对照组、对照实施例1-2:
空白对照组:叶面喷施纯净水;
对照实施例1:实施例1中的罗望子多糖以新琼寡糖替代,其余均同实施例1;
对照实施例2:实施例1中的新琼寡糖以罗望子多糖替代,其余均同实施例1;
3)测定项目
测定指标包括脱水速率、可溶性糖、SOD酶活性、抗旱系数、产量等,测定方法同锦等《海藻提取物对番茄的抗旱性的影响及机理研究》;
4)实验结果
统计结果见表1所示:
表1一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂效果试验
由表1结果可看出,本发明提供的含有新琼寡糖的抗性诱导剂能够显著提高番茄的抗旱能力,提升干旱胁迫条件下番茄的生长和生产能力。此外,实验结果还表明新琼寡糖和罗望子多糖间的协同作用显著提升了产品的抗逆效果,取得了“1+1>2”的技术效果。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明,但对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而对这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,所述植物抗性诱导剂原料包含新琼寡糖、冷解糖芽孢杆菌和罗望子多糖,其中新琼寡糖和罗望子多糖质量比为:新琼寡糖20~40份、罗望子多糖5~15份。
2.根据权利要求1所述的一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,其特征在于所述植物抗性诱导剂原料包含新琼寡糖、冷解糖芽孢杆菌和罗望子多糖,其中新琼寡糖和罗望子多糖质量比为:新琼寡糖25~35份、罗望子多糖8~13份。
3.根据权利要求1所述的一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,其特征在于所述植物抗性诱导剂原料包含新琼寡糖、冷解糖芽孢杆菌和罗望子多糖,其中新琼寡糖和罗望子多糖质量比为:新琼寡糖32份、罗望子多糖12份。
4.根据权利要求1所述的一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,其特征在于所述新琼寡糖为聚合度为2-20的琼胶寡糖酶解后的偶数寡糖。
5.根据权利要求1所述的一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,其特征在于所述新琼寡糖为龙须菜新琼寡糖。
6.根据权利要求1所述的一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,其特征在于所述植物抗性诱导剂通过如下步骤制备:
冷解糖芽孢杆菌发酵液制备
配制无氮固体培养基,将冷解糖芽孢杆菌菌株接种至无氮固体培养基进行划线培养,将在无氮固体培养基上活化好的冷解糖芽孢杆菌转接至无氮液体培养基中,培养得到一级种子液,将一级种子液接种至种子发酵罐中,培养得到二级种子液;再将种子液接种至发酵培养基中发酵,制得冷解糖芽孢杆菌发酵液;
(2)制备含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂
将新琼寡糖和罗望子多糖按比例混合后加入到冷解糖芽孢杆菌发酵液,并控制新琼寡糖和罗望子多糖的浓度≥0.2%,搅拌混合均匀,既得含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂。
7.根据权利要求6所述的一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,其特征在于所述冷解糖芽孢杆菌发酵液中冷解糖芽孢杆菌有效活菌数≥2亿/mL。
8.根据权利要求6所述的一种含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂,其特征在于所述固体无氮培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L、琼脂20g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的活化培养的条件是30℃条件下培养48h;所述种子培养基的组成为蔗糖10g/L、磷酸二氢钾0.6g/L、硫酸镁0.4g/L、氯化钠0.15g/L、碳酸钙0.5g/L;灭菌前pH值为7.0;所述的一级种子培养的条件可于30℃,150rpm条件下培养24h;所述的二级种子培养的条件可于发酵罐中,30℃,保持罐转速120-150rpm条件下培养24h;所述发酵培养基的组成为酵母膏1.5g/L、淀粉5.0g/L、豆粕粉5.0g/L、硫酸镁1.2g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、碳酸钙5.0g/L,灭菌前pH为7.0;所述种子液接种至发酵罐培养基中发酵的接种量为体积比的10%;所述发酵条件可为:转速控制在180-250rpm,溶解氧控制在20%,罐温控制在30℃,罐压保持在0.05-0.06Mpa,pH值控制在7.2,发酵时间48-72h。
9.按权利要求1-8所述工艺制备的含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂。
10.权利要求9所述含有新琼寡糖的植物抗性诱导剂的应用。
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