复合糖制剂及其在作物抗盐胁迫中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物生理代谢调节技术领域，具体涉及一种以海藻酸钠寡糖、葡萄糖、 蔗糖和果糖为主要活性物质的复合糖制剂及其在缓解作物盐胁迫中的应用。
【背景技术】
[0002] 目前，土壤盐渍化是世界上最为关注的生态环境问题之一，严重制约着农业的发 展。据统计，全球约有6%的耕地受土壤盐渍化的威胁，并且正在以每年100万hm2的速度递 增。中国是土壤盐渍化程度较高的国家之一，各类盐渍土总面积约为0.99X10shm2,尤其是 北方地区，土壤盐渍化已成为限制作物产量的主要环境因素之一。盐胁迫可以引起植物产 生渗透胁迫和离子胁迫，改变植物细胞内部的离子浓度和种类，使植物细胞吸水困难，叶绿 体受到损伤，膜系统遭到破坏，从而造成植物体的伤害甚至死亡。因此，如何利用现有盐碱 地，提高盐碱地利用率，使作物获得较高产量，对我国有着十分重要的战略意义。现有盐碱 土的改良方法有覆盖物改良法和施用改良剂法等，但实施起来有的难度较大，有的耗费人 力物力太多，经济上不划算。因此，从植物本身入手，提高植物对盐碱土的适应性(抗性）是 克服盐碱土危害的重要途径之一。用化学物质调控植物的生长发育和提高植物抗逆性，是 现阶段植物生理研究的重要内容。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明提供一种复合糖制剂，能协同增强植物抗性的海藻酸钠寡 糖复配葡萄糖、蔗糖和果糖，其各成分协调增效，可浸种或喷施使用，通过其在农业上的推 广可有效解决作物盐胁迫的问题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 研究筛选出一种复合糖制剂，其原料包括海藻酸钠寡糖、葡萄糖、蔗糖、果糖、助剂和 溶剂，所述海藻酸钠寡糖、葡萄糖、蔗糖、果糖之间的重量比为（1.0~1.9) :(3.0~3.9): (5. 0 ~5.9): (2. 0 ~2.9)，优选 1:3:5:2。
[0005] 所述海藻酸钠寡糖、葡萄糖、蔗糖和果糖在本发明复合糖制剂中的浓度分别优选 为 5 ~20g/L、15 ~60g/L、25 ~100g/L和 10 ~40g/L，优选 10g/L、30g/L、50g/L和 20g/ L〇
[0006] 所述复合糖制剂优选为水剂、乳油、可溶性液剂、水乳剂、微乳剂或悬浮剂。
[0007] 所述助剂优选为溶剂质量的〇? 1~2%。
[0008] 所述溶剂优选为水、乙醇、脂类、二甲基亚砜和月桂醇中的至少一种。
[0009] 所述助剂优选为盐酸、硫酸、冰醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、山梨酸、二亚乙基 三胺五乙酸（DTPA)、柠檬酸、乙二胺四乙酸（EGTA)、氨基三乙酸（NTA)、酒石酸（TA)、葡萄糖 酸（GA)、羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA)、二羟乙基甘氨酸（DEG)、2-氧乙酸丙二酸、2-氧乙酸 基丁导酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐、富马酸-丙烯磺酸共聚体中的至少 一种。
[0010] 上述复合糖制剂的制备方法如下：将葡萄糖和蔗糖溶于溶剂中，然后加入果糖，最 后加入海藻酸钠寡糖，用助剂调节其pH至4~5,使其完全溶解，即得本发明复合糖制剂。
[0011] 本发明主要活性成分的作用原理： 所选用的糖在植物的生命周期中具有重要作用，其不仅是能量来源和结构物质，而且 还是一类信号分子参与调控植物生长发育及其对逆境的响应。如本发明组成成分中的海 藻酸钠寡糖，是通过降解海藻酸钠得到的由a-L-甘露糖醛酸（mannuronicacid,M)与 b-D-古罗糖醛酸（guluronicacid,G)依靠1,4-糖苷键连接并由不同片段(MM段、GG段 和MG段）组成的低聚糖，具有相对分子质量小、毒性低、吸收性强等优点，在植物上使用，可 诱导植物抗性、促进植物生长，有利于缓解逆境条件对作物造成的伤害，本发明中海藻酸钠 寡糖的聚合度优选为2~10,糖醛酸组成为M/G=7:3,糖醛酸含量>90%，能取得更好的抗逆 效果； 再如，葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖， 简称葡糖，化学式C6H1206，有甜味，易溶于水，微溶于乙醇；蔗糖是一种双糖，由一分子葡 萄糖和一分子果糖脱水形成，晶体白色，具有旋光性，但无变旋，化学式为C12H220n，易被酸 水解，易溶于水较难溶于乙醇，甜味仅次于果糖；果糖是最甜的单糖，无色晶体，化学式是 C6H1206，为葡萄糖的同分异构体，易溶于水、乙醇和乙醚。
[0012] 本发明复合糖制剂有浸种和喷施两种施用方法，其中，喷施浓度为复合糖制剂的 稀释10~2000倍液，于作物苗期叶面喷施至叶片完全打湿为止，间隔3~10天喷施1次， 连续喷施3~4次；浸种浓度为复合糖制剂的稀释10~1500倍液，浸种时间为6~24小 时。
[0013] 本发明复合糖制剂适用于经济作物、粮食作物、蔬菜、果树、经济林木、花卉或草 坪；其中，开花结果类植物保花保果率达到30~99%，增加植株盐胁迫下抗性相关的各种酶 类和次生代谢物的合成10~90%。
[0014] 所适用的经济作物包括烟草、棉花、油茶、油菜、甜菜、甘蔗、大豆、茶树、花生等。 所适用的粮食作物包括小麦、水稻、玉米、高粱等；适用的蔬菜包括白菜、苦瓜、丝瓜、芹菜、 茄子、西红柿、冬瓜、菠菜、大蒜、葱、辣椒、黄瓜、菠菜、大头菜、马铃薯、番薯、萝卜、胡萝卜、 豌豆、菜豆、四季豆、毛豆等；适用的水果包括芒果、西瓜、苹果、梨、香蕉、木瓜、柑橘、橙子、 葡萄、樱桃、荔枝、桃、李、杏、草莓、菠萝、蓝莓、猕猴桃、專、柿子、哈密瓜等。所述经济林木 包括：橡胶、椰子、核桃、板栗、榛子等；适用的花卉包括：石竹、万寿菊、金盏菊、凤仙花、紫 茉莉、虞美人、花菱草、一串红、紫罗兰、牵牛花、含羞草、鸡冠花等一、二年生草本花卉；文 竹、凤仙、吊兰、君子兰、香子兰、紫罗兰、鹤望兰、文殊兰、朱顶红等多年生草本花卉；百合、 萱草、牡丹、菊花等落叶宿根和球根类草花；荷花、睡莲等水生花卉；肾蕨、铁线蕨等蕨类花 卉；春兰、蕙兰、建兰等兰科花卉；米兰、栀子、含笑等常绿灌木类；月季、蔷薇、玫瑰等落叶 灌木类；苏铁、山棕、蒲葵、榕树等常绿乔木类；桃花、梅花、樱花、玉兰等落叶乔木类；龙吐 珠、龟背竹、叶子花等常绿藤本类；凌宵、藤本、木香等落叶藤本类；昙花、芦荟、景天等仙人 掌与多肉植物；适用的中药材类包括人参、三七、大黄、川芎、天麻、木耳、木香、麦冬、柴胡、 党参、黄苗、黄连、槟榔、薄荷、马钱子、五味子、五倍子、牛蒡子、冬虫草、肉豆蔻、安息香、延 胡索、两面针、何首乌、板蓝根、刺五加、罗汉果等。所适用的草坪草包括细弱剪股颖、绒毛剪 股颖、匍匐剪股颖、小糠草，韧叶紫羊茅、匍匐紫羊茅、羊茅、细叶茅和高羊茅等；草地早熟 禾、普通早熟禾、林地早熟禾和早熟禾，多年生黑麦草、洋狗尾草、梯牧草、结缕草、大穗结缕 草、中华结缕草、马尼拉结缕草、细叶结缕草、白颖苔草、细叶苔、异穗苔和卵穗苔草等；白三 叶、红三叶、多变小冠花等、匍匐马蹄金、沿阶草、百里香、匍匐委陵菜等。
[0015] 本发明具有以下积极有益的技术效果： (1)本发明复合糖制剂具有缓解作物盐胁迫和促进植物生长的双重功效，各成分协同 作用，可明显缓解盐胁迫对作物造成的伤害；其中海藻酸钠寡糖可诱导植物抗性、促进植物 生长，有利于缓解盐胁迫对作物造成的伤害；葡萄糖和蔗糖不仅是能量来源和结构物质，还 可作为信号分子参与调控植物生长发育及其对逆境的响应；本发明复合糖制剂适用于经济 作物、粮食作物、蔬菜、果树、经济林木、花卉或草坪；其中，开花结果类植物保花保果率达到 30~99%，增加植株盐胁迫下抗性相关的各种酶类和次生代谢物的合成10~90%。
[0016] (2)本发明主要活性成分葡萄糖、蔗糖和海藻酸钠寡糖来源广泛、价格低廉。
[0017] (3)本发明复合糖制剂可浸种或喷施，使用较为方便，便于大规模推广应用。
[0018] (4)本发明将生物来源的复合糖制剂用于缓解作物盐胁迫，绿色、环保、无公害、无 污染。
[0019] 说明书附图 图1为海藻酸钠寡糖的电喷物电离质谱图谱。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。以下各实施例中所用原 料，如无特别说明，则均为市售。
[0021] 实施例1复合糖制剂的配置 本实施例复合糖制剂的制备方法如下：将30g葡萄糖和50g蔗糖溶于1L的热水中，然 后加入20g果糖，最后加入10g海藻酸钠寡糖，用冰醋酸调节pH4. 5,使其完全溶解，即得本 实施例复合糖制剂。
[0022] 其中葡萄糖、蔗糖和果糖的含量用分光光度计法检测；海藻酸钠寡糖的聚合度由 配有电喷雾离子源（ESI)液相色谱-质谱联用仪测定。色谱测定条件为：质谱模式为正离 子模式；电喷雾离子源（ESI);喷雾电压4. 5 kV ;传输毛细管温度350°C;鞘气（N2)压力为 30au(lau约为lpsi)，辅助气（N2)压力为5au，离子吹扫气（N2)压力为0au;扫描范围： 150~2000。其电喷物电离质谱图谱见图1。含量采用比色法测定。
[0023] 实施例2施用本发明复合糖制剂缓解水稻盐胁迫 水稻幼苗在改良的Hoagland培养液中培养至3叶一心时进行处理。盐处理以lOOmmol/ L NaCl的形式加入营养液。于每天光照结束前向叶面喷施稀释800倍的实施例1复合糖制 剂或相同浓度的海藻酸钠寡糖。每个处理均15杯，每杯移植水稻幼苗10株。实验在28°C 光照培养箱中进行，光周期为l〇h/14h(光/暗比)，光强为300001ux。每3d喷施1次，培 养15d后收获，测定各营养元素含量。结果显示，喷施本发明复合糖制剂可降低水稻Na+的 吸收。具体结果见表1。
[0024] 表1喷施复合糖制剂对盐胁迫下水稻营养元素含量的影响
[0025] 实施例3施用本发明复合糖制剂缓解小麦盐胁迫 试验于2014年9~12月在河南农业大学温室大棚内完成。供试小麦品种为郑麦 366,由河南省农业科学院提供。试验共设5个处理：对照、复合糖制剂浸种、盐胁迫、盐胁 迫+复合糖制剂浸种、盐胁迫+海藻酸钠寡糖浸种。其中盐胁迫处理是添加8g/LNaCl到 l/2Hoagland营养液中，每周更换一次营养液，实施例1复合糖制剂浸种浓度为稀释1000倍 液，海藻酸钠寡糖浸种浓度同复合糖制剂。培养21d时取样测定各项指标。结果显示，本发 明复合糖制剂浸种可促进盐胁迫下小麦幼苗的生长。具体结果见表2。
[0026] 表2复合糖制剂浸种对盐胁迫下小麦幼苗形态指标的影响<