一种植物生长促进剂的制作方法

本发明属于农业科学领域，具体涉及一种能降低百草枯毒性的植物生长促进剂。

背景技术：

人类在21世纪面临着诸多的挑战，其中首要的问题就是人口增长与粮食的问题，尽管国际社会为解决粮食问题做出了巨大努力，但全球处于严重粮食不安全状态的人数仍在大幅攀升。2015年至2016年间，全球面临严重粮食不安全的人口从8000万猛增至1.08亿，而且这一数字仍在持续上升中。为了缓解世界粮食问题，我们必须大力提高粮食产量。因此，设计和研发新型的植物生长调节剂是非常重要的。

以控制植物的生长、发育或使得栽培管理操作省力化为目的的药剂被称为植物生长调节剂，其作用涉及促进生长、抑制萌芽、抑制伸长、果实的无籽化、防止掉落等多方面。

公开号为cn102088847a的中国专利文献公开了一种或多种选自酰基磺酰胺类安全剂(“化合物(a)”)的化合物用于改变有用植物的植物发育的用途。所述用途涉及提高所述植物的根生长和/或调解所述植物的芽生长。

公开号为cn102497780a的中国专利文献公开了一种植物生长调节剂，该专利以α–酮醇脂肪酸衍生物作为有效成分的植物生长调节剂。该植物生长调节剂是采用作为着眼于本醇酮脂肪酸衍生物对植物的个别作用的制剂(植物的花芽形成促进剂、植物活化剂、植物的生长促进剂、植物的抗老化剂、植物的花期延长剂、植物的休眠抑制剂、植物的胁迫抑制剂)的形态的制剂。

另一方面，农药的使用是为了预防、消灭农林业的病、虫、草和其他有害微生物。在种植业集约化的今天，农药的使用是在所难免的。在作物上施用的农药，一部分黏附在作物的表面，一部分被作物吸收而分布于植株中。所以，作物在收获时往往带有一定量的残留。随着社会的进步，公众对健康的关注度越来越高，近年来粮食农药残留引发了广泛的关注。因此，开发低毒、并且能够有效降低残留农药(特别是高毒性农药)毒性的解毒剂是当务之急的事。

综上所述，能否利用现有技术，研发出既能调节或促进植物生长，又能有效的降低残留农药毒性的新型农业肥料是缓解以上两个问题的关键。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种安全性高且对人体无害的植物生长促进剂，该植物生长促进剂可以以稳定的状态保存、且分散于土壤或水性液体等为植物提供营养的介质中并稳定存在、可被植物有效利用。此外，该植物生长促进剂还可作为降低剧毒农药百草枯毒性的解毒剂。

一种植物生长促进剂，作为有效成分含有下述通式(1)所示的水溶性柱[5]芳烃，

式(1)中，r选自如式(2)～(4)所示的取代基中的一种：

式(1)中，当r为式(2)所示的取代基时，所得水溶性柱[5]芳烃为全羧基柱[5]芳烃，缩写为wp5-1；当r为式(3)所示的取代基时，所得水溶性柱[5]芳烃为全羧基铵盐柱[5]芳烃，缩写为wp5-2；当r为式(4)所示的取代基时，所得水溶性柱[5]芳烃为全羧基钠盐柱[5]芳烃，缩写为wp5-3。

将所述植物生长促进剂施用与植物时，将所述植物生长促进剂进行适当的稀释或溶解处理，作为优选，将植物生长促进剂中所述水溶性柱[5]芳烃调制成0.001～100ppm。

对于以wp5-1作为有效成分的植物生长促进剂，当有效成分的浓度在0.1～0.01ppm范围内，所述植物生长促进剂能够促进小麦种子的发芽和幼苗的生长；当有效成分的浓度在0.01～0.001ppm或100～10ppm范围内，所述植物生长促进剂具有抑制小麦种子发芽和幼苗生长的作用。

对于以全羧基铵盐柱[5]芳烃或全羧基钠盐柱[5]芳烃作为有效成分的植物生长促进剂，当有效成分的浓度在0.001～100ppm范围内，所述植物生长促进剂能够促进小麦种子的发芽和幼苗的生长。

本发明还提供了一种上述植物生长促进剂在降低百草枯的细胞毒性中的应用。所述植物生长促进剂自身具有较低的细胞毒性，安全性高，同时可作为百草枯的解毒剂，即使后续使用了农药百草枯，由于所述水溶性柱[5]芳烃能选择性识别百草枯分子，因此能有效降低百草枯的细胞毒性。

所述植物生长促进剂可作为独立产品使用或者与至少一种其他农用化学品结合、并任选在存在制剂助剂的情况下施用。这里提到的其他农用化学品可以为农药或其他植物生长调节剂，如杀昆虫剂、杀螨虫剂、杀线虫剂、除草剂、杀菌剂、植物生长促进剂、发芽促进剂、发根促进剂、倒伏减轻剂等，具体可以列举出百草枯、盖草能、氟乐灵、草甘膦、乙烯利、茁长素、赤霉素、萘乙酰胺、调环酸钙、多效唑等。

作为优选，所述植物生长促进剂与百草枯结合使用，经研究发现，所述水溶性柱[5]芳烃自身具有较低的细胞毒性，安全性高，同时能选择性络合百草枯分子，有效降低百草枯的细胞毒性，因此能降低百草枯残留带来的中毒风险。

本发明还提供一种植物的生长促进方法，具体为施用上述的植物生长促进剂。

将本发明植物生长促进剂适用于播种时至育苗时、或种苗定植后的既定期间特别有效。从发芽至生长初期发育时期，本发明的植物生长促进剂对于包括根在内的植物整体显示出显著的成长调节效果。所谓植物生长初期，根据所适用的植物的种类、栽培方法、栽培条件等而有所不同，但一般而言，是指从发芽开始的三个月内。

本发明植物生长促进剂向植物的施与频率根据植物个体的种类、施与目的等不同而不同，基本上仅通过1次施与就可以获得所希望的效果。在多次施与的情况下，间隔1周以上的施与间隔是有效的。

作为成为本发明植物生长促进剂的应用对象的植物，没有特别的限定，可举出谷类和蔬菜类，具体而言，例如，作为谷类，可举出水稻、小麦、大麦、玉米、荞麦、大豆、小豆、豌豆、毛豆、豆等，作为叶果菜类，可举出西红柿、茄子、青椒、红辣椒、黄瓜、绿辣椒、秋葵、草莓、甜瓜、西瓜、南瓜、葫芦、卷心菜、甘蓝、白菜、小松菜、菠菜、茼蒿、雪菜、莴苣、欧芹、韭菜等。作为茎花菜类，可举出芦笋、青葱、洋葱、蒜、冬葱、西兰花、菜花、食用菊、茗荷等，作为根菜·芋类，可举出白萝卜、大头菜、小萝卜、胡萝卜、莲藕、牛蒡、红葱、红薯、土豆、芋头等。

本发明的植物生长促进剂的使用形态没有特别的限制。可以适当采用该技术领域所使用的形态。例如，可以将本发明的植物生长促进剂含在植物栽培的载体中。此处，植物栽培用载体是指培育植物的土壤或培养基、或水栽培的水。即，可以列举出将本发明的植物生长促进剂撒在土壤里、含于培养基、或添加于水栽培的水中。此外，还可以将植物种子浸渍在本发明的植物生长促进剂的液体中，此外，例如可以浸渍植物的苗根或含有跟的苗的一部分。本发明的植物生长促进剂的使用形态并不局限于此。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：所述水溶性柱[5]芳烃制备方法简便，绿色环保，细胞毒性低，同时具备调节或促进植物生长和降低剧毒农药百草枯毒性的性能，可作为一类新型的植物生长促进剂的有效成分。

附图说明

图1为三种水溶性柱[5]芳烃和2,4-dcp调节或促进小麦根苗生长的实验数据结果图；

图2为三种水溶性柱[5]芳烃降低百草枯毒性的实验数据结果图。

具体实施方式

实施例1

全羧基柱[5]芳烃wp5-1的合成方法：

称取全羟基柱[5]芳烃p5-12.40～2.43g于250ml圆底烧瓶中，依次加入10～12ml的氯乙酸乙酯，30～32g的无水碳酸钾，100～110ml的乙腈，氩气保护，85～90℃下搅拌反应48～50h。反应结束后，过滤，旋干溶剂，将所得固体溶于200～220ml的二氯甲烷中，用300～330ml的水洗涤三次，无水硫酸钠干燥30～35min，过滤，用硅胶柱层析分离，洗脱剂用：石油醚：乙酸乙酯＝3：1，浓缩得白色固体，即为全酯基柱[5]芳烃p5-2(0.62～0.64g，产率10.7～11.0％)。

称取全酯基柱[5]芳烃p5-20.15～0.16g于100ml圆底烧瓶中，依次加入0.3～0.35g的naoh固体，20～22ml的乙醇，20～22ml的水，上述体系在90～95℃下反应12～13h，冷却至室温，加入10～12ml的浓盐酸，有大量固体析出，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤3～4次，真空干燥，得白色固体，即为全羧基柱[5]芳烃wp5-1(0.17～0.18g，产率72％～76％)。

本实施例制备的产品表征数据如下：

全酯基柱[5]芳烃p5-2：

¹hnmr(400mhz,cdcl3,298k,ppm):δ7.04(s,10h),4.55(dd,20h,),4.09(m,20h),3.86(s,10h),0.96(m,30h)；¹³cnmr(400mhz,cdcl3,298k,ppm):δ196.3,148.9,128.7,114.4,65.7,60.8,29.2,13.8.

全羧基柱[5]芳烃wp5-1：

¹hnmr(400mhz,dmso-d6,298k,ppm):δ12.96(br,10h),7.11(s,10h),4.71(d,10h),4.42(d,10h),3.74(s,10h)；¹³cnmr(100mhz,dmso-d6,298k,ppm):δ170.5,148.4,128.0,114.2,65.0,28.6。

实施例2

全羧基铵盐柱[5]芳烃wp5-2的合成方法：

取全羧基柱[5]芳烃wp5-10.56～0.57g于50ml圆底烧瓶中，加入20～30ml氨水，室温下搅拌反应4～5h。减压旋干，得白色固体，即为全羧基铵盐柱[5]芳烃wp5-2(0.58～0.62g,产率为94～100％)。

本实施例制备的产品全羧基铵盐柱[5]芳烃wp5-2的表征数据如下：

¹hnmr(400mhz,d2o,298k,ppm):δ6.63(s,10h),4.20(s,20h),3.72(br,10h)；¹³cnmr(100mhz,d2o,298k,ppm):δ177.9,151.3,130.8,117.9,69.1,30.9.

实施例3

全羧基钠盐柱[5]芳烃wp5-3的合成方法：

取全羧基钠盐柱[5]芳烃wp5-10.56～0.57g于50ml圆底烧瓶中，加入0.2～0.3gnaoh固体，30ml水，室温下搅拌反应12～13h。用1.0m～1.5m的盐酸溶液调节ph至6.5左右，减压旋干体系中的水，得白色固体，即为全羧基钠盐柱[5]芳烃wp5-3(0.60～0.62g,产率为97～100％)。

本实施例制备的产品全羧基钠盐柱[5]芳烃wp5-3的表征数据如下：

¹hnmr(400mhz,d2o,298k,ppm):δ6.61(s,10h),4.21(s,20h),3.72(br,10h)；¹³cnmr(100mhz,d2o,298k,ppm):δ177.8,151.2,130.9,117.7,69.1,30.9.

实施例4

利用三种水溶性柱[5]芳烃wp5-1、wp5-2、wp5-3和市售的2,4-二氯苯酚(2,4-dcp)作为植物生长促进剂调节或促进小麦的根芽生长：

1、选取颗粒饱满的未发芽的小麦种子若干粒(≥520粒)，用自来水冲洗三次，再用蒸馏水冲洗一次，在室温条件下晾干22小时至24小时。

2、分别配制wp5-1、wp5-2、wp5-3、2,4-dcp不同浓度梯度的标准溶液100ppm、10ppm、1ppm、0.1ppm、0.01ppm、0.001ppm备用。

3、取9cm的培养皿6套，在各培养皿中放入一张与皿底大小一致的滤纸，并于每个培养皿中放入20粒晾干的上述小麦种子，用镊子排列整齐并使将要萌发芽的部位朝上。用10ml的吸量管分别量取不同浓度梯度的样品溶液各10ml，依次对应加入培养皿中，盖上培养皿的上盖。空白对照实验为蒸馏水。

4、从第二天开始，在前期记录已发芽的小麦种子数目，后期若有出现发霉等情况的种子，需要记录好种子数目并择出此类情况的种子，并按照培养皿中剩余的溶液情况加入10ml样品溶液(或蒸馏水)。直至溶液全部加完，在每个培养皿中选取芽长均匀的小麦种子进行测量它的芽长和根长(主根、次根、再次根)。测量完毕后，求取每个培养皿中芽长和根长(主根、次根、再次根)的平均值。

实验结果如图1所示，其中，(a)为培养皿中芽长的平均值；(b)为培养皿中主根长的平均值；(c)为培养皿中次根长的平均值；(d)为培养皿中再次根长的平均值。

由实验结果分析可知：

wp5-1具有典型的植物生长调节性能，即高浓度(100ppm至10ppm)和低浓度(0.01ppm至0.001ppm)抑制小麦种子的发芽和幼苗的生长，而在适宜浓度(0.1ppm至0.01ppm)对小麦的根芽萌发具有很好的促进效果，优于在参照样(蒸馏水)中的生长效果。

wp5-2和wp5-3两种物质，总体实验结果显示不具备高低浓度抑制、适宜浓度促进的调节性能，这两种物质却在各种浓度下均显示出优良的促进小麦根苗生长的效果，优于在参照样(蒸馏水)中的生长效果。

实施例5

利用三种水溶性柱[5]芳烃wp5-1、wp5-2、wp5-3降低剧毒农药百草枯的毒性。

在96孔板中，5％co2，36至37摄氏度环境下孵育人体胚胎肾细胞(hek293)和巨噬细胞(raw264.7)23至24小时备用。

分别配制wp5-1、wp5-2、wp5-3、百草枯、wp5-1-百草枯、wp5-2-百草枯及wp5-3-百草枯的不同浓度梯度的标准溶液500μm、400μm、300μm、200μm、100μm、50μm、25μm备用。其中，wp5-1-百草枯、wp5-2-百草枯及wp5-3-百草枯为三种水溶性柱[5]芳烃与百草枯等摩尔比的混合物。

用移液枪分别取5ml上述溶液加入到人体胚胎肾细胞(hek293)和巨噬细胞(raw264.7)的培养基中，在36～37℃下继续孵化11～12h。用mtt法测定上述两种细胞的存活率，以此来测定wp5-1、wp5-2、wp5-3的细胞毒性及降低百草枯毒性的效果。

实验结果如图2所示，其中，(a)为wp5-1、wp5-2和wp5-3对人体胚胎肾细胞(hek293)的相对细胞活性；(b)为百草枯、wp5-1-百草枯、wp5-2-百草枯和wp5-3-百草枯对人体胚胎肾细胞(hek293)的相对细胞活性；(c)为wp5-1、wp5-2和wp5-3对巨噬细胞(raw264.7)的相对细胞活性；(d)为百草枯、wp5-1-百草枯、wp5-2-百草枯和wp5-3-百草枯对巨噬细胞(raw264.7)的相对细胞活性。

结果显示，三种水溶性柱[5]芳烃在一定浓度范围内(25μm至500μm)都具有较低的细胞毒性，并且可以有效的降低相同浓度下百草枯的细胞毒性。