阅读说明：本技术 一种具有激发诱导抗逆信号物质和稳定抗逆潜能的复合活性制剂及其应用 (Compound active preparation with induced stress-resistant signal substance excitation and stable stress-resistant potential and application thereof ) 是由 白文波 宋吉青 吕国华 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可诱导和激发抗逆信号的组合物,由激发诱导组分、扩倍增效组分和酶活性稳定组分以0.1~20:0.01~3:0.01~5的重量比组成；所述的激发诱导组分含有1,2-丙二醇和甘油的混合物；所述的扩倍增效组分选自水杨酸、甜菜碱或抗坏血酸中的任意一种或两种以上的组合物；所述的酶活性稳定组分中至少9 wt%是微量元素肥料。本发明的组合物具有激发诱导作物抗逆信号物质,同时兼具功能活性稳定和扩倍增效特性,能够刺激作物生根、发芽和培育壮苗,促进作物养分吸收与物质转运,提高作物抗逆潜能。(The invention provides a composition capable of inducing and exciting an anti-adversity signal, which consists of an excitation inducing component, a multiplication efficiency component and an enzyme activity stabilizing component in a weight ratio of 0.1-20: 0.01-3: 0.01-5; the excitation inducing component contains a mixture of 1, 2-propylene glycol and glycerol; the expanding effective component is one or a composition of more than two of salicylic acid, betaine or ascorbic acid; at least 9 wt% of the enzyme activity stabilizing component is a trace element fertilizer. The composition has the characteristics of exciting and inducing crop stress resistance signal substances, simultaneously having stable functional activity and multiplication efficiency, and being capable of stimulating crop rooting, germination and strong seedling cultivation, promoting crop nutrient absorption and substance transfer and improving crop stress resistance potential.)

一种具有激发诱导抗逆信号物质和稳定抗逆潜能的复合活性 制剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种促进作物生长的活性物质组合物，具体涉及一种具有激发诱导抗逆信号物质和稳定作物抗逆潜能发挥的复合活性制剂。

背景技术

在当前全球气候变化背景下，我国耕地资源和水资源严重短缺，极端天气事件增加、干旱化趋势加剧，特别是在农业用水减少的严峻态势下，要实现国家新增1000亿斤粮食的战略目标，关键是要最大限度地提高作物生产潜力和抗逆适应性。化学调控剂是在研究植物内源激素的基础上，通过化学方法模仿激素化学结构人工合成的具有生理活性的物质。化学调控制剂的应用为解决上述问题提供了可能，它能够调控作物生长发育、水分高效利用和生理代谢过程等，使作物抗逆性增强，最终达到增产的目的，已逐渐成为我国高产高效农业发展不可缺少的重要措施之一。

目前应用于农业生产的化学调控制剂多被列为农药，除赤霉素是直接提取自生物体外，绝大部分是化学合成的，具有一定的毒性，只是毒性相对较低。生产上已经广泛应用的化学调控制剂，包括乙烯利、烯效唑、多效唑和矮壮素等多属于中等毒类和微毒类制剂。化学制剂作为一种散布到环境中的农用化学物质，其本身或降解产物对非靶生物的可能危害，长期使用在土壤库中的残留问题，以及对环境可能产生的不利影响等日益成为人们广泛关注的热点问题。因此，研发应用非激素类、多功能、绿色环保型活性制剂正逐渐成为化学调控领域的主流方向和必然趋势。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种复合功能制剂，具有激发诱导作物抗逆信号物质，同时兼具功能活性稳定和扩倍增效特性，能够刺激作物生根、发芽和培育壮苗，促进作物养分吸收与物质转运，提高作物抗逆潜能的复合活性功能。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

提供一种可诱导和激发抗逆信号的组合物，由激发诱导组分、扩倍增效组分和酶活性稳定组分以0.1~20 : 0.01~3 : 0.01~5的重量比组成；所述的激发诱导组分含有1,2-丙二醇和甘油的混合物；所述的扩倍增效组分选自水杨酸、甜菜碱或抗坏血酸中的任意一种或两种以上的组合物；所述的酶活性稳定组分中至少9 wt %是微量元素肥料。

本发明的方案中，所述的激发诱导组分主要用于激发诱导作物抗逆信号。其中，1,2-丙二醇作为一种逆境信号传导物质发挥主要作用，能够诱导作物感受逆境信号、挖掘抗逆潜力、并迅速做出逆境应答响应；甘油作为辅助成分，除具有保湿功能外，还具有高活性和抗氧化等功效，与1,2-丙二醇复配能够辅助稳定1,2-丙二醇的功能活性，更好地发挥1,2-丙二醇的上述功能作用。为了更加优化1,2-丙二醇与甘油的复配效果，本发明优选的方案中，所述的1,2-丙二醇和甘油的重量比为5~15 : 1；更优选5~10 : 1；最优选6 : 1或10 :1。

本发明的方案中，所述的扩倍增效组分主要用于实现对所述激发诱导组分的活性的扩倍增效，以增加其抗逆诱导的持续性。本发明优选的方案中，所述的扩倍增效组分选自水杨酸、甜菜碱或抗坏血酸中的任意两种以上的组合物。

本发明的方案中，所述的酶活性稳定组分用于稳定作物体内许多酶活动和膜功能结构，为作物接收反馈诱导信号以及体内组织能力稳定提供物质基础；同时用于构建养分高效利用、物质积累和运移保障体系，为进一步挖掘植物光合产物积累潜能，促进趋向籽实的物质运移，保障增产。其中，所述微量元素肥料中的微量元素作为许多酶的活化剂或组成元素，参与植物体内碳水化合物的形成、积累和转运，以及蛋白质的代谢，或参与植物体内的氧化还原反应，维护叶绿体膜正常结构稳定，提高植物组织的持水能力，促进作物生长和增加产量。为了能够更好地挖掘作物光合潜能、促进物质转运，本发明优选的方案中，所述的酶活性稳定组分进一步含有复硝酚钠和/或胺鲜酯。

本发明优选的方案中，所述的微量元素肥料占所述的酶活性稳定组分的16~98wt%。

本发明更优选的方案中，所述的微量元素肥料，按重量百分比计，由10~70%的锰肥、4~60%的锌肥、8~50%的钼肥、1~45%的硼肥和1~45%的铜肥复配组成。

本发明进一步优选的方案中，所述的锰肥选自硫酸锰或碳酸锰，最优选硫酸锰；所述的锌肥选自硫酸锌、氯化锌或磷酸锌，最优选硫酸锌；所述的钼肥选自钼酸铵或钼酸钠，最优选钼酸铵；所述的硼肥选自硼砂、硼酸或硼镁肥，最优选硼砂；所述的铜肥选自硫酸铜、碳酸铜或氯化铜，最优选硫酸铜。

在此基础上，本发明还提供一种用于农作物的抗逆促生长制剂，所述制剂以本发明所述组合物作为活性成分，复配乳化剂和/或分散剂组成。

所述的乳化剂选自非离子或阴离子乳化剂，如聚氧乙烯脂肪酸酯、磷酸脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、芳基磺酸盐或蛋白水解物；所述的分散剂选自非离子、阴离子、水溶性高分子物质或无机分散剂等。

本发明还提供本发明所述的可诱导和激发抗逆信号的组合物在作物种子处理、作物植株体给药或土壤灌溉中应用。

本发明所述的应用方案中，以小麦为例，所述的作物种子处理优选包括浸种、拌种、闷种或种子包衣等浸渍处理；所述的作物植株体给药优选以喷雾、或喷灌、或喷洒、或注射等方式直接施用于作物植株体。

本发明进一步优选的方案中，所述的组合物在所述作物种子浸渍处理中的应用，优选将所述组合物与分散剂和/或乳化剂配制成浓度为0.06~2.5wt%的拌种液，按照1:10的液种比与种子充分拌匀，堆闷6~24h。

本发明进一步优选的方案中，所述的组合物在所述作物植株体给药或土壤灌溉中的应用，优选将所述组合物与分散剂和/或乳化剂配制成浓度为0.06~2.5 wt %的液体制剂，按照每亩30 kg的用量以注射或喷洒的方式直接施用于植株体；或者按照每亩30 kg的用量以灌溉方式直接施用于作物生长的土壤。

现有技术中，1,2-丙二醇因其无毒性，溶解性好而被广泛应用于食品添加剂、官能液体（防冻、除冰、传热）、药物、化妆品、洗涤剂和动物饲料的溶剂等方面；还通常被用作水性薄膜包衣材料的增塑剂，能延缓某些药物的水解，增加制剂产品的稳定性。此外，1,2-丙二醇还可作为保湿剂、湿润剂和抗氧化剂。本发明人通过研究发现，1,2-丙二醇水溶液在0.01mg/kg至1000 mg/kg的浓度范围都能显著刺激作物根系生长，增加根系养分吸收能力。基于该研究结果，本发明人经过进一步优化筛选，提出了以1,2-丙二醇复配甘油作为主要活性成分，辅以其他作物生长促进和调节组分形成的可诱导和激发抗逆信号的组合物。本发明的组合物可充分发挥组分之间的复配协同作用，能够基于不同原理最大限度激发诱导抗逆信号物质，实现作物生长调控和抗逆潜能发挥的功能作用。

具体来说，1,2-丙二醇复配甘油组成的激发诱导组分作为核心物质，主要起到激发诱导作物抗逆信号的作用。选自水杨酸、甜菜碱或抗坏血酸的扩倍增效组分，能够将1,2-丙二醇的抗逆诱导作用的持续性延长5%~20%。其中，水杨酸作为多功能植物激素和信号分子参与植物体内多种生理过程，在缓解氧化损伤，增强植物光合作用，以及提高抗逆性和环境适应能力等方面均具有重要作用；甜菜碱可以调节细胞渗透压以维持生物膜及蛋白质结构和功能的完整，在缓解作物非生物胁迫，如盐碱、旱涝、高低温时具有重要的生理调控作用；抗坏血酸在植物体内参与电子传递系统中的氧化还原过程，具有捕捉体内自由基，促进植物的新陈代谢的功能；通过参与植物的抗坏血酸-谷胱甘肽循环来清除细胞中的活性氧，增强植物的抗逆能力。本发明组合物中的扩倍增效组分基于上述作用机理，可将激发诱导组分的作用持续贯穿于作物生长的全生育期，由此激发作物的生长活力，提升相关酶活性和代谢途径，挖掘作物的抗逆潜能，提升其抗逆性；同时，在逆境环境过后，所述扩倍增效组分还可发挥其调控作用，激发作物恢复生长的潜能，减轻灾害带来的负面影响。

在上述组分基础上，微量元素肥料的复配能够稳定植物体内酶、光合和膜结构，复硝酚钠和/或胺鲜酯可促进作物光合潜能和物质转运。通过将微量元素肥料、复硝酚钠和/或胺鲜酯的复配能够进一步稳定作物体内许多酶活动和膜的功能结构，为作物接收反馈诱导信号，以及体内组织能力稳定提高物质基础；同时构建养分高效利用、物质积累和运移保障，进一步挖掘植物光合产物积累潜能，促进趋向籽实的物质运移，保障增产。

具体实施方式

为了清楚地说明本发明的技术方案，以列举实施例的方式进一步阐述本发明的实施方式和效果。以下实施例虽仅以干旱胁迫举例，但并不应以此限制本发明中所述组合物应用的范围，即不限于将本发明所述组合物应用于高低温、盐渍和干热风等非生物灾害胁迫环境和其他正常生存环境中。对于所属领域的普通技术人员，在下述说明基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。

以下实施例以小麦为实验对象，用2%次氯酸钠对种子进行15 min消毒后晾干，用本发明以下实施例1-6复配的制剂浸种12 h后晾干播种。在实验室条件下，将复合制剂浸渍12 h后的小麦种子置于含有15 ml水的培养皿（底部垫一层滤纸）中，每皿50粒，重复3次，在人工气候箱黑暗环境下23℃/21℃催芽48 h，然后在14 h/10 h光照/黑暗下培养72 h后转入18%PEG溶液中胁迫48 h，测定小麦出苗率和植株相对含水量，相对电导率和脱水率等指标。

实施例1

由1,2-丙二醇5份、甘油0.5份、水杨酸0.5份、甜菜碱0.8份、抗坏血酸0.2份、复硝酚钠2份、胺鲜酯0.5份、硼砂0.1份、硫酸锌0.8份、硫酸铜0.5份、硫酸锰1份和钼酸铵0.5份混合制备得到粉体制剂或浓缩液制剂，记作制剂I。

小麦种子浸于2%次氯酸钠中进行15min消毒后晾干，随机分为实验组和对照组，并分别使用制剂I加水稀释后的拌种液I和蒸馏水浸渍，所述拌种液I中各成分含量如下：1,2-丙二醇5g/L、甘油0.5g/L、水杨酸0.5g/L、甜菜碱0.8g/L、抗坏血酸0.2g/L、复硝酚钠2g/L、胺鲜酯0.5g/L、硼砂0.1g/L、硫酸锌0.8g/L、硫酸铜0.5g/L、硫酸锰1g/L和钼酸铵0.5g/L；浸种12 h晾干。在实验室条件下，将浸渍12h后的小麦种子置于含有15ml水的培养皿中（底部垫一层滤纸），每皿50粒，重复3次，在人工气候箱黑暗环境下23℃/21℃催芽48h，然后在14h/10h光照/黑暗下培养72h后转入18%PEG中胁迫48h，测定18%PEG干旱模拟条件下的小麦出苗率、植株相对含水量，相对电导率和脱水率等指标。测定结果显示，小麦植株体生物总量相同的情况下，使用拌种液I浸渍的实验组种子萌发率和小麦植株体相对含水量分别比对照组增加3.2%、2.9%，相对电导率和脱水率分别比对照组减少29.9%、15.4%。

实施例2

由1,2-丙二醇5份、甘油0.5份、水杨酸0.8份、甜菜碱0.8份、复硝酚钠2.5份、硼砂0.1份、硫酸锌0.8份、硫酸铜0.5份、硫酸锰1份和钼酸铵0.5份混合制备得到粉体制剂或浓缩液制剂，记作制剂。

小麦种子浸于2%次氯酸钠中进行15 min消毒后晾干，随机分为实验组和对照组，并分别使用制剂加水稀释后的拌种液和蒸馏水浸渍，所述拌种液中各成分含量如下：1, 2-丙二醇5 g/L、甘油0.5 g/L、水杨酸0.8 g/L、甜菜碱0.8 g/L、复硝酚钠2.5 g/L、硼砂0.1 g/L、硫酸锌0.8 g/L、硫酸铜0.5 g/L、硫酸锰1 g/L和钼酸铵0.5 g/L；浸种12 h晾干。在实验室条件下，将浸渍12 h后的小麦种子置于含有15 ml水的培养皿中（底部垫一层滤纸），每皿50粒，重复3次，在人工气候箱黑暗环境下23℃/21℃催芽48 h，然后在14h/10h光照/黑暗下培养72 h后转入18%PEG中胁迫48 h，测定18%PEG干旱模拟条件下的小麦出苗率、植株相对含水量，相对电导率和脱水率等指标。测定结果显示，小麦植株体生物总量相同的情况下，使用拌种液浸渍的实验组种子萌发率和小麦植株体相对含水量分别比对照组增加2.9%、2.6%，相对电导率和脱水率分别比对照组减少26.8%、13.9%。

实施例3

由1,2-丙二醇5份、甘油0.5份、甜菜碱0.8份、抗坏血酸0.5份、胺鲜酯1.0份、硼砂0.1份、硫酸锌0.8份、硫酸铜0.5份、硫酸锰1份和钼酸铵0.5份混合制备得到粉体制剂或浓缩液制剂，记作制剂。

小麦种子浸于2%次氯酸钠中进行15 min消毒后晾干，随机分为实验组和对照组，并分别使用制剂加水稀释后的拌种液和蒸馏水浸渍，所述拌种液中各成分含量如下：1, 2-丙二醇5 g/L、甘油0.5 g/L、甜菜碱0.8 g/L、抗坏血酸0.5 g/L、胺鲜酯1.0 g/L、硼砂0.1 g/L、硫酸锌0.8 g/L、硫酸铜0.5 g/L、硫酸锰1 g/L和钼酸铵0.5 g/L；浸种12 h晾干。在实验室条件下，将浸渍12 h后的小麦种子置于含有15 ml水的培养皿中（底部垫一层滤纸），每皿50粒，重复3次，在人工气候箱黑暗环境下23℃/21℃催芽48 h，然后在14h/10h光照/黑暗下培养72 h后转入18%PEG中胁迫48 h，测定18%PEG干旱模拟条件下的小麦出苗率、植株相对含水量，相对电导率和脱水率等指标。测定结果显示，小麦植株体生物总量相同的情况下，使用拌种液浸渍的实验组种子萌发率和小麦植株体相对含水量分别比对照组增加2.3%、2.7%，相对电导率和脱水率分别比对照组减少26.1%、15.1%。

实施例4

由1,2-丙二醇5份、甘油0.5份、抗坏血酸1份、复硝酚钠2份、胺鲜酯0.5份、硼砂0.1份、硫酸锌0.8份、硫酸铜0.5份、硫酸锰1份和钼酸铵0.5份混合制备得到粉体制剂或浓缩液制剂，记作制剂。

小麦种子浸于2%次氯酸钠中进行15 min消毒后晾干，随机分为实验组和对照组，并分别使用制剂加水稀释后的拌种液和蒸馏水浸渍，所述拌种液中各成分含量如下：1, 2-丙二醇5g/L、甘油0.5g/L、抗坏血酸1.0g/L、复硝酚钠2g/L、胺鲜酯0.5g/L、硼砂0.1g/L、硫酸锌0.8g/L、硫酸铜0.5g/L、硫酸锰1.0g/L和钼酸铵0.5g/L；浸种12 h晾干。在实验室条件下，将浸渍12h后的小麦种子置于含有15ml水的培养皿中（底部垫一层滤纸），每皿50粒，重复3次，在人工气候箱黑暗环境下23℃/21℃催芽48h，然后在14h/10h光照/黑暗下培养72h后转入18%PEG中胁迫48h，测定18%PEG干旱模拟条件下的小麦出苗率、植株相对含水量，相对电导率和脱水率等指标。测定结果显示，小麦植株体生物总量相同的情况下，使用拌种液浸渍的实验组种子萌发率和小麦植株体相对含水量分别比对照组增加3.1%、2.8%，相对电导率和脱水率分别比对照组减少29.7%、16.3%。

实施例5

由1,2-丙二醇3 g、甘油0.5 g、水杨酸50 mg、甜菜碱100 mg、抗坏血酸 20 mg、复硝酚钠1 g、胺鲜酯0.5g、硼砂2 g、硫酸锌3 g、硫酸铜0.2 g、硫酸锰5 g和钼酸铵1g组成复合活性制剂V，再分别添加乳化剂和分散剂3~30g，配制成为100~500g重量包装的浓缩制剂V或是浓浆制剂V。

使用过程中，将浓缩制剂V或浓浆制剂V溶解到30 kg水中，稀释获得相应复合制剂的最终浓度。针对冬小麦干旱和夏玉米高温试验进行叶面喷施，与对照（干旱或高温且未施用复合制剂）相比，因灾损失分别减少19.8%和22.1%。针对正常年份（未发生逆境生境）冬小麦和夏玉米进行叶面喷施，与对照（未施用复合制剂）相比，小麦和玉米产量增加1.32和2.33倍。

实施例6

由1,2-丙二醇3 g、甘油0.5 g、水杨酸100 mg、甜菜碱100 mg、胺鲜酯2 g、硼砂2 g、硫酸锌3 g、硫酸铜0.2 g、硫酸锰5 g和钼酸铵1g组成复合活性制剂VI，再分别添加乳化剂和分散剂3~30g，配制成为100~500g重量包装的浓缩制剂VI或是浓浆制剂VI。

使用过程中，将浓缩制剂VI或浓浆制剂VI溶解到30 kg水中，稀释获得相应复合制剂的最终浓度。针对冬小麦干旱和夏玉米高温试验进行叶面喷施，与对照（干旱或高温且未施用复合制剂）相比，因灾损失分别减少16.7%和18.9%。针对正常年份（未发生逆境生境）冬小麦和夏玉米进行叶面喷施，与对照（未施用复合制剂）相比，小麦和玉米产量增加1.12和2.29倍。

对比例1

选用以水杨酸0.5份、甜菜碱1份、腐殖酸1份、芸苔素内酯0.1份、硫酸锌0.8份、硼砂0.1份、钼酸铵0.5份和硫酸锰1份混合制备而成的常规抗逆配方制剂作为对比制剂，标记为制剂CKI。

制剂CKI与实施例1的制剂I分别作为对照制剂和实验制剂进行如下对比实验：

小麦种子浸于2%次氯酸钠中进行15min消毒后晾干，随机分为实验组和对照组，并分别使用制剂I和CKI加水稀释后的拌种液I和拌种液CKI浸渍，所述拌种液I中各成分含量如下：1, 2-丙二醇5g/L、甘油0.5g/L、水杨酸0.5g/L、甜菜碱0.8g/L、抗坏血酸0.2g/L、复硝酚钠2g/L、胺鲜酯0.5g/L、硼砂0.1g/L、硫酸锌0.8g/L、硫酸铜0.5g/L、硫酸锰1g/L和钼酸铵0.5g/L；所述拌种液CKI中各成分含量分别为：水杨酸500mg/L、甜菜碱1g/L、腐殖酸1g/L、芸苔素内酯0.1g/L、硫酸锌0.8g/L、硼砂0.1g/L、钼酸铵0.5g/L、硫酸锰1g/L；浸种12 h晾干。在实验室条件下，将浸渍12h后的小麦种子置于含有15ml水的培养皿中（底部垫一层滤纸），每皿50粒，重复3次，在人工气候箱黑暗环境下23℃/21℃催芽48h，然后在14h/10h光照/黑暗下培养72h后转入18%PEG中胁迫48h，测定18%PEG干旱模拟条件下的小麦出苗率、植株相对含水量，相对电导率和脱水率等指标。测定结果显示，小麦植株体生物总量相同的情况下，使用拌种液I浸渍的实验组种子萌发率和小麦植株体相对含水量分别比拌种液CKI处理组增加1.9%、2.1%，相对电导率和脱水率分别比对照组减少11.3%、7.8%。

对比例2

由腐殖酸0.3g、甜菜碱90g、腐殖酸0.5mg、芸苔素内酯30g、复硝酚钠30mg、氯化胆碱60g、硫酸锌30.0g、硼砂15g、钼酸铵24g组成抗逆复合功能粉末制剂，再分别添加乳化剂和分散剂3~30g，配制成为100~500g重量包装的浓缩制剂CK或是浓浆制剂CK。

制剂CK与实施例5的复合活性制剂V分别作为对照制剂和实验制剂进行如下效果对比实验。

在复合活性制剂Ⅴ和制剂CK基础上，分别添加相当剂量的乳化剂和分散剂，配制成浓缩制剂或是浓浆制剂。使用过程中，将制剂溶解到30 kg水中，稀释获得相应复合制剂的最终浓度。针对冬小麦干旱和夏玉米高温试验进行叶面喷施，与制剂CK（干旱或高温且未施用复合制剂）相比，因灾损失分别减少9.8%和6.1%。针对正常年份（未发生逆境生境）冬小麦和夏玉米进行叶面喷施，与制剂CK（未施用复合制剂）相比，小麦和玉米产量增加0.98和1.12倍。