海藻酸鈉寡糖復合物及其在緩解作物銅毒害中的應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于植物生理代謝調節技術領域，具體涉及一種以海藻酸鈉寡糖、稀土元 素、氨基酸和微量元素為主要活性物質的復合物及其在緩解作物銅毒害中的應用。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的快速發展和人口的不斷增加，中國城市化、工業化進程日益加快，由此 導致的農田土壤和農產品重金屬污染問題亦廣受社會關注。污水灌溉、污泥施用、工業和城 市廢棄物的排放等問題造成的農田土壤重金屬積累，嚴重影響了農產品安全和人體健康。 其中，銅脅迫會破壞植物種子細胞膜的結構和功能，導致代謝紊亂，活力降低，乃至失去萌 發能力。正常土壤中的銅含量一般在30mg/kg左右，而有效態的銅只需10mg/kg。研究證 實，土壤中總銅含量達到150mg/kg或有效銅超過15mg/kg時，就會對植物產生毒害。另外， 銅還會通過生物富集危害人體，因此，采取有效防治措施，減少銅污染對農業生產的危害， 具有重要的現實意義。目前，降低銅污染的主要途徑有物理修復、化學修復和生物修復，但 這些措施投資大、耗時長，收效微。
【發明內容】
[0003] 針對上述問題，本發明提供一種海藻酸鈉寡糖復合物，將海藻酸鈉寡糖復配稀土 元素和其它營養元素，經浸種或噴施使用，各成分協同增強作物的抗逆性(銅脅迫等)，通過 其在農業上的推廣可有效解決作物銅毒害的問題。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為： 研制出一種海藻酸鈉寡糖復合物，其原料包括海藻酸鈉寡糖、稀土元素、微量元素、 氨基酸、助劑和溶劑，所述海藻酸鈉寡糖、稀土元素、微量元素和氨基酸之間的重量比為 (5. 0 ~5. 9) :(1. 0 ~1. 9) : (2. 0 ~10. 0) : (20. 0 ~20. 9)。
[0005] 所述海藻酸鈉寡糖、稀土元素、微量元素和氨基酸在本發明復合物中的濃度優選 分別為 10 ~l〇〇g/L、5 ~50g/L、20 ~300g/L和 20 ~400g/L，更優選分別為 25g/L、5g/L、 25g/L和 100g/L。
[0006]所述海藻酸鈉寡糖由a-L-甘露糖醛酸（mannuronicacid,M)與b-D_古羅糖醛 酸（guluronicacid,G)依靠1,4-糖苷鍵連接并由不同GGGMMM片段組成的共聚物，分子 式為（C6H706Na)n，本發明中優選海藻酸鈉寡糖的聚合度為2~10,糖醛酸組成為M/G=7:3， 糖醛酸含量>90%，具有相對分子質量小、毒性低、吸收性強等優點，在植物上使用，可誘導植 物抗性、促進植物生長，有利于緩解逆境條件對作物造成的傷害，與特定氨基酸、稀土元素、 微量元素配合使用，更具有顯著的增效作用。
[0007] 所述氨基酸為甘氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、絲 氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、谷氨酸、天門冬氨酸、精氨酸、纈氨酸、 亮氨酸中的至少一種。
[0008] 所述微量元素為能夠提供植物微量元素的肥料，為氯化鈣、硝酸鈣、硫酸鋅、硝酸 鋅、氯化鋅、磷酸鋅、硝酸錳、硫酸錳、氯化錳、磷酸錳、硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、硫酸二氫鉀、 磷酸氫二鉀、氯化鉀、硫酸鎂、硝酸鎂、氯化鎂、硼砂、硼酸、鉬酸銨、硒酸鈉、硅酸鈉、有機硅、 硫酸亞鐵、硫酸鐵、硝酸亞鐵、硝酸鐵、氯化亞鐵、氯化鐵、磷酸亞鐵和磷酸鐵中的至少一種。
[0009] 所述稀土元素為鑭（La)、鈰（Ce)、鐠（Pr)、釹（Nd)、钷（Pm)、釤（Sm)、銪（Eu)、釓(Gd)、鋱（Tb)、鏑（Dy)、鈥（Ho)、鉺（Er)、銩（Tm)、鐿（Yb)、镥（Lu)中的至少一種。
[0010] 所述助劑為溶劑質量的〇? 1~2%。
[0011] 所述溶劑為水、乙醇、脂類、二甲基亞砜和月桂醇中的至少一種。
[0012] 所述助劑為鹽酸、硫酸、冰醋酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、山梨酸、二亞乙基三胺 五乙酸（DTPA)、檸檬酸、乙二胺四乙酸（EGTA)、氨基三乙酸（NTA)、酒石酸（TA)、葡萄糖酸 (GA)、羥乙基乙二胺三乙酸（HEDTA)、二羥乙基甘氨酸（DEG)、2-氧乙酸丙二酸、2-氧乙酸基 丁導酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐、富馬酸-丙烯磺酸共聚體中的至少一 種。
[0013] 上述海藻酸鈉寡糖復合物的制備方法如下：將微量元素溶于溶劑中，然后同時加 入稀土元素和氨基酸，最后加入海藻酸鈉寡糖，用助劑調節pH至4~5,使其完全溶解，即 得本發明海藻酸鈉寡糖復合物。
[0014] 本發明海藻酸鈉寡糖復合物有浸種或噴施兩種施用方法，其中噴施濃度為海藻酸 鈉寡糖復合物質量的稀釋10~2000倍液，于作物苗期在葉面噴施至葉片完全打濕為止，每 間隔3~10天噴施1次，連續噴施3~4次；浸種濃度為海藻酸鈉寡糖復合物質量的稀釋 10~1500倍液，浸種時間為6~24小時。
[0015] 本發明海藻酸鈉寡糖復合物適用于經濟作物、糧食作物、蔬菜、果樹、經濟林木、花 卉或草坪；其中，開花結果類植物保花保果率達到50~99%，能增加植株銅脅迫下抗性相關 的各種酶類和次生代謝物的合成10~90%。
[0016] 適用的經濟作物包括煙草、棉花、油茶、油菜、甜菜、甘蔗、大豆、茶樹、花生等。所述 糧食作物包括小麥、水稻、玉米、高粱等；適用的蔬菜包括白菜、苦瓜、絲瓜、芹菜、茄子、西紅 柿、冬瓜、菠菜、大蒜、蔥、辣椒、黃瓜、菠菜、大頭菜、馬鈴薯、番薯、蘿卜、胡蘿卜、豌豆、菜豆、 四季豆、毛豆等；適用的水果包括芒果、西瓜、蘋果、梨、香蕉、木瓜、柑橘、橙子、葡萄、櫻桃、 荔枝、桃、李、杏、草莓、菠蘿、藍莓、獼猴桃、專、柿子、哈密瓜等。所述經濟林木包括：橡膠、椰 子、核桃、板栗、榛子等；適用的花卉包括：石竹、萬壽菊、金盞菊、鳳仙花、紫茉莉、虞美人、 花菱草、一串紅、紫羅蘭、牽牛花、含羞草、雞冠花等一、二年生草本花卉；文竹、鳳仙、吊蘭、 君子蘭、香子蘭、紫羅蘭、鶴望蘭、文殊蘭、朱頂紅等多年生草本花卉；百合、萱草、牡丹、菊花 等落葉宿根和球根類草花；荷花、睡蓮等水生花卉；腎蕨、鐵線蕨等蕨類花卉；春蘭、蕙蘭、 建蘭等蘭科花卉；米蘭、梔子、含笑等常綠灌木類；月季、薔薇、玫瑰等落葉灌木類；蘇鐵、山 棕、蒲葵、榕樹等常綠喬木類；桃花、梅花、櫻花、玉蘭等落葉喬木類；龍吐珠、龜背竹、葉子 花等常綠藤本類；凌宵、藤本、木香等落葉藤本類；曇花、蘆薈、景天等仙人掌與多肉植物。 所述中藥材類包括人參、三七、大黃、川芎、天麻、木耳、木香、麥冬、柴胡、黨參、黃芪、黃連、 檳榔、薄荷、馬錢子、五味子、五倍子、牛蒡子、冬蟲草、肉豆蔻、安息香、延胡索、兩面針、何首 烏、板藍根、刺五加、羅漢果等。所述草坪包括細弱剪股穎、絨毛剪股穎、匍匐剪股穎、小糠 草，韌葉紫羊茅、匍匐紫羊茅、羊茅、細葉茅和高羊茅等；草地早熟禾、普通早熟禾、林地早 熟禾和早熟禾，多年生黑麥草、洋狗尾草、梯牧草、結縷草、大穗結縷草、中華結縷草、馬尼拉 結縷草、細葉結縷草、白穎苔草、細葉苔、異穗苔和卵穗苔草等；白三葉、紅三葉、多變小冠花 等、匍匐馬蹄金、沿階草、百里香、匍匐委陵菜等。
[0017] 本發明具有以下積極有益的技術效果： (1)本發明海藻酸鈉寡糖復合物具有緩解作物銅毒害和提供植物營養的雙重功效，各 成分協調增效，可明顯緩解銅脅迫對作物造成的傷害。其中海藻酸鈉寡糖可誘導植物抗性、 促進植物生長，有利于緩解銅脅迫對作物造成的傷害；稀土元素具有清除含氧自由基的作 用，可進一步協同增強植物對銅脅迫的抵抗能力；所選的微量元素成分可通過離子間的拮 抗作用、局部化和鈍化銅離子等途徑，與其它成分協同緩解銅脅迫對植物的毒害；氨基酸對 微量元素具有一定的螯合作用，可促進植物對微量元素的吸收，從而間接緩解植物銅毒害； 本發明海藻酸鈉寡糖復合物適用于經濟作物、糧食作物、蔬菜、果樹、經濟林木、花卉或草 坪；其中，開花結果類植物保花保果率達到50~99%，能增加植株銅脅迫下抗性相關的各種 酶類和次生代謝物的合成10~90%。
[0018] (2)本發明主要活性成分氨基酸、微量元素和海藻酸鈉寡糖等原料來源廣泛、價格 低廉。
[0019] (3)本發明海藻酸鈉寡糖復合物可浸種或噴施，使用較為方便，便于大規模推廣應 用。
[0020] (4)本發明將生物來源的海藻酸鈉寡糖用于緩解作物銅毒害，綠色、環保、無公害、 無污染。
[0021] 說明書附圖 圖1為海藻酸鈉寡糖的電噴物電離質譜圖譜。
【具體實施方式】
[0022] 以下結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步說明。以下各實施例中所用原 料，如無特別說明，則均為市售。
[0023] 實施例1海藻酸鈉寡糖復合物的配制 本發明復合物加入溶劑、助劑可配成水劑、乳油、可溶性液劑、水乳劑、微乳劑、懸浮劑。 本實施例公開一種常用的水劑配比，但本發明的內容并不局限于此： 將5g硒酸鈉和20g氯化鈣溶于1L的熱水中，然后同時加入5g硝酸鑭和100g農用 復合氨基酸(含量>85%)(主要包括蘇氨酸（7. 81%)、天冬氨酸（9. 16%)、絲氨酸（4. 01%)、谷 氨酸（14. 7%)、脯氨酸（5. 60%)、精氨酸（3. 84%)、甘氨酸（4. 88%)、丙氨酸（5. 89%)、纈氨酸 (4. 21%)和亮氨酸（6. 11%)，其余氨基酸18. 79%))，最后加入25g海藻酸鈉寡糖，用冰醋酸調 節pH4. 5,使其完全溶解，從而制備出海藻酸鈉寡糖復合物。
[0024]其中氨基酸含量用氨基酸自動分析儀檢測；微量元素肥料按NY1428-2010附件中 的方法測定。海藻酸鈉寡糖的聚合度由配有電噴霧離子源（ESI)液相色譜-質譜聯用儀測 定。色譜測定條件為：質譜模式為正離子模式；電噴霧離子源（ESI);噴霧電壓4. 5kV;傳輸 毛細管溫度350°C;鞘氣（N2)壓力為30au(lau約為lpsi)，輔助氣（N2)壓力為5au，離子吹 掃氣（N2)壓力為Oau;掃描范圍：150~2000。其電噴物電離質譜圖譜見圖1。含量采用比 色法測定。
[0025] 實施例2施用海藻酸鈉寡糖復合物緩解水稻銅毒害 水稻幼苗在改良的Hoagland培養液中培養至3葉一心時進行處理。向培養液中加入 500ymol/L的CuS04溶液。于每天光照結束前向葉面噴施稀釋800倍的實施例1海藻酸鈉 寡糖復合物或相同濃度的海藻酸鈉寡糖溶液。每個處理均15杯，每杯移植水稻幼苗10株。 實驗在28°C光照培養箱中進行，光周期為10h/14h(光/暗比)，光強為30000lux。每3d 噴施1次，處理l〇d后收獲。結果顯示，噴施本復合物可降低銅的吸收，促進銅脅迫下幼苗 的生長。具體結果見表1。
[0026] 表1施用海藻酸鈉寡糖復合物對水稻幼苗生長和銅含量的影響
[0027] 實施例3施用海藻酸鈉寡糖復合物緩解小麥銅毒害并降低銅含量 以小麥品