專利名稱：一種奶基氣孔免疫抗蒸騰劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種奶基氣孔免疫抗蒸騰劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年，隨著全球氣候變暖，我國(guó)北方和南方出現(xiàn)大面積干旱，不少地區(qū)人畜飲水困 難，由于干旱，大多數(shù)春播作物減產(chǎn)或秋播作物不能成熟，甚至造成嚴(yán)重減產(chǎn)或絕收。農(nóng)業(yè) 作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，向來是用水大戶。在我國(guó)，由于水資源時(shí)空分布不均，基礎(chǔ)水利 設(shè)施落后，農(nóng)業(yè)灌溉水分利用率只有40%左右，大大低于美國(guó)、以色列等西方發(fā)達(dá)國(guó)家。因 此，開發(fā)新型植物節(jié)水抗旱劑，提高作物植被的水分利用效率，是我國(guó)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)重要的 組成部分。植物吸收的水分中通過光合作用用于生長(zhǎng)的僅為8%左右，而65%以上的水分 是由植株表面的蒸騰作用消耗的，因而降低蒸騰耗水是節(jié)水防旱抗旱的重要環(huán)節(jié)。到目前 為止，商品化的抗蒸騰劑多種多樣，而且多為化學(xué)型，就其原理而言，一般分為代謝型、薄膜 型和反射型三種代謝型抗蒸騰劑主要作用于植物光合代謝途徑，誘發(fā)氣孔關(guān)閉，增大氣孔 阻力，從而減少植物體通過氣孔呼吸蒸騰而散失到環(huán)境中的水分。這一類型的抗蒸騰劑主 要成分有醋酸汞苯，ABA，黃腐酸等。薄膜型抗蒸騰劑，則是通過外源噴施，在植物葉片表面 形成一層薄膜，阻礙途經(jīng)氣孔的水分散失，這類抗蒸騰劑主要有如硅酮類、聚乙烯、聚氯乙 烯和石蠟乳劑等。反射型抗蒸騰劑，理想的這類物質(zhì)應(yīng)該有選擇的反射400nm以下和700nm 以上的無效光合輻射，同時(shí)降低葉溫和葉片與大氣之間的蒸騰壓梯度，減少蒸騰散熱引起 的額外水耗，如鋁粉、白堊和高嶺土。上述三種抗蒸騰劑已經(jīng)大量應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，但同時(shí) 也暴露出了一系列問題如毒性過大，對(duì)環(huán)境造成污染(如醋酸汞苯)，造價(jià)昂貴(ABA)^K 溶性差，黏附力低(如黃腐酸)，影響光合同化作用(薄膜型)等等。綜上所述，研制生態(tài)安 全，造價(jià)低廉，適用性廣和作用明顯的新型生物抗蒸騰劑，具有迫切的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生態(tài)安全、價(jià)格低廉、適宜大規(guī)模生產(chǎn)的奶基氣孔免疫 抗蒸騰劑，并提供該抗蒸騰劑的制備方法。本發(fā)明的奶基氣孔免疫抗蒸騰劑為混合溶液，每升抗蒸騰劑中含海藻糖10 40 克、氯化鈣1. 0 2. 0克、硝酸鉀1. 0 2. 0克、鮮牛奶50 150 ml、水850 950 ml ；其 中所述的鮮牛奶為商品牛奶，每100毫升鮮牛奶中含蛋白質(zhì)> 3. 3克、脂肪> 3. 3克、非脂 乳固體彡8. 4克；所述的海藻糖純度大于等于98 %。制備該抗蒸騰劑的方法是首先按照比例將海藻糖、氯化鈣、硝酸鉀溶解在水或鮮 牛奶中，形成混合劑；然后將鮮牛奶或水按照比例加入到混合劑中，攪拌均勻，即為奶基氣 孔免疫抗蒸騰劑。如果海藻糖、氯化鈣、硝酸鉀首先溶解在水中，則后期混合劑中加入鮮牛 奶；如果海藻糖、氯化鈣、硝酸鉀首先溶解在鮮牛奶中，則后期混合劑中加入水。本發(fā)明利用了自然界微生物與植物間相互免疫應(yīng)答原理。具體而言，自然界中， 氣孔作為阻擋病原微生物入侵的第一道門戶，在植物免疫應(yīng)答中起到了不可替代的作用(Melotto et al. 2006,Plant Stomata Function in Innate Immunity against Bacterial Invasion, Cell 1 ，969-980)。微生物細(xì)胞膜上特有激發(fā)子(elicitor)能夠被植物氣孔保 衛(wèi)細(xì)胞上特異性受體(Pattern Recognize Receptor，PRR)所識(shí)別，在外源鈣離子存在的條 件下，引發(fā)保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度發(fā)生振蕩性變化，進(jìn)而誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉以防御微生物入侵 (Schroeder et al. 2002, Convergence of Calcium Signaling Pathways of Pathogenic Elicitors and Abscisic Acid in Arabidopsis Guard Cells Plant Physiology, 130， 1 - 12.)。許多糖類信號(hào)(如幾丁質(zhì)、殼聚糖、脂多糖等等)都是已知的能引起氣孔關(guān)閉的 物質(zhì)，在氣孔免疫中發(fā)揮了重要的作用，P. Dittrich和M. Mayer (1978，Inhibition of Stomatal Opening during Uptake of Carbohydrates by Guard Cells in Isolated Epidermal Tissues, Planta 139，167-170)曾提到海藻糖能明顯抑制氣孔張開。本發(fā)明中的鮮牛奶成本低、環(huán)境友好，不但是良好的乳化劑，而且由于其濕度高， PH值近乎中性，富含微生物所需的營(yíng)養(yǎng)，所以可以在葉面上成為一種天然的培養(yǎng)基，是葉 際微生物理想的繁殖地，有助于促進(jìn)葉際微生物的生長(zhǎng)，進(jìn)而誘發(fā)氣孔免疫，使氣孔開度 減小，降低蒸騰速率，提高葉片的水勢(shì)，降低對(duì)土壤水分的消耗。海藻糖是廣泛存在于植 物、細(xì)菌、真菌和無脊椎動(dòng)物體內(nèi)(Elbein A D. 1974，Adv Carbohyd Chem Biochem, 30:227-256)的一種多糖，對(duì)生物體和生物大分子的非特異性保護(hù)作用，它能有效地保護(hù) 細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使生物體在脫水、干旱、高溫、冷凍、高滲透壓以及有毒試劑等逆境 脅迫下，保持正常的生命活動(dòng)，保護(hù)其生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。當(dāng)植物缺水時(shí)，在一 些組織中海藻糖的大量聚集也會(huì)通過保護(hù)細(xì)胞膜而有助于其抵御干旱。海藻糖有很多好 的理化特性，它穩(wěn)定性好，只被特異的海藻糖酶所分解，Yoshinaga等(1997，Protection by trehalose of DNA from radiation damage. Biosci. Biotechnol. Biochem. 61, 160 -161.)發(fā)現(xiàn)海藻糖有防護(hù)DNA免受輻射損害的功效，并隨著海藻糖濃度的增加保護(hù)效 果越明顯。海藻糖已經(jīng)成為國(guó)際上開發(fā)的主要低聚糖之一。海藻糖也是抗旱節(jié)水劑的良好 候選材料，而且它的純度比較高，噴施到葉面上后多余的可以被植物代謝掉，不會(huì)引起植物 的超敏反應(yīng)。在表皮條和活體噴施試驗(yàn)上都一致證明，一定濃度處理的海藻糖可以誘發(fā)植 物氣孔開度大幅度下降，進(jìn)而增大氣孔阻力，減少因呼吸蒸騰而喪失的水分，在一定時(shí)期內(nèi) 提高了植物的水分利用效率。本發(fā)明的其他組分中，鈣離子可以提高植物體內(nèi)清除自由基毒害的保護(hù)酶系統(tǒng)的 活性，穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，協(xié)助海藻糖增加植物的吸水、保水能力；鉀離子與植物水分關(guān)系密 切，能保持細(xì)胞的含水量影響細(xì)胞膨脹壓力，也能調(diào)節(jié)氣孔開張程度，促進(jìn)植物經(jīng)濟(jì)用水， 增強(qiáng)光合作用，進(jìn)一步提高植物的抗旱性。本發(fā)明具有的有益效果是
1)基于自然界植物免疫應(yīng)答反應(yīng)機(jī)理，采用鮮牛奶以及植物本身代謝物質(zhì)海藻糖，環(huán) 境相容性好(易分解，且分解殘留物對(duì)生態(tài)環(huán)境無任何影響)，符合生態(tài)安全要求。2)利用現(xiàn)代生物技術(shù)手段，可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，成本低，產(chǎn)量高。3)作用效果明顯，適用范圍廣，是農(nóng)林植物理想的抗蒸騰劑。4)不會(huì)引起抗藥性反應(yīng)(誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)獲得性免疫能力)；作用機(jī)理是能刺 激植物的免疫及生長(zhǎng)系統(tǒng)反應(yīng)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育.并產(chǎn)生具有抗病的活性物質(zhì)，抑制病 原菌的侵入。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例對(duì)活體蠶豆氣孔開度的影響圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例對(duì)活體蠶豆氣孔導(dǎo)度的影響圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
取IOg純度為98 %的商業(yè)海藻糖、2. Og氯化鈣、2. Og硝酸鉀加到900ml的水中，形成 混合劑；然后加入鮮牛奶至1L，攪拌均勻，制得奶基氣孔免疫抗蒸騰劑。實(shí)施例2
取20g純度為99 %的商業(yè)海藻糖、1. Og氯化鈣、1. Og硝酸鉀加到850ml的水中，形成 混合劑；然后加入鮮牛奶至1L，攪拌均勻，制得奶基氣孔免疫抗蒸騰劑。實(shí)施例3
取40g純度為98 %的商業(yè)海藻糖、1. 5g氯化鈣、1. 5g硝酸鉀加到950ml的水中，形成 混合劑；然后加入鮮牛奶至1L，攪拌均勻，制得奶基氣孔免疫抗蒸騰劑。實(shí)施例4
取15g純度為99. 5 %的商業(yè)海藻糖、2. Og氯化鈣、2. Og硝酸鉀加到50ml的鮮牛奶中， 形成混合劑；然后加水至1L，攪拌均勻，制得奶基氣孔免疫抗蒸騰劑。實(shí)施例5
取30g純度為99 %的商業(yè)海藻糖、1. 8g氯化鈣、1. 2g硝酸鉀加到150ml的鮮牛奶中， 形成混合劑；然后加水至1L，，攪拌均勻，制得奶基氣孔免疫抗蒸騰劑。實(shí)施例6
取35g純度為99. 5 %的商業(yè)海藻糖、1.2g氯化鈣、1.8g硝酸鉀加到IOOml的鮮牛奶 中，形成混合劑；然后加水至1L，，攪拌均勻，制得奶基氣孔免疫抗蒸騰劑。實(shí)施例1 6中的鮮牛奶為市場(chǎng)銷售的普通商品牛奶，每100毫升鮮牛奶中含蛋 白質(zhì)彡3. 3克、脂肪彡3. 3克、非脂乳固體彡8. 4克。使用時(shí)，將混合均勻的抗蒸騰劑均勻地噴施到植物葉片表面。圖1是按上述6種 實(shí)施例配制抗蒸騰劑，在活體蠶豆上噴施，1小時(shí)后顯微鏡下活體隨機(jī)測(cè)量50個(gè)氣孔開度。 圖2是將按照上述6種實(shí)施例配制的抗蒸騰劑，在活體蠶豆上噴施，用光合作用儀(美國(guó)) CI-340連續(xù)7天測(cè)定其氣孔導(dǎo)度。結(jié)果都用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示。由圖1可以看出，該奶基氣孔免疫抗蒸騰劑能夠明顯減低氣孔開度。由圖2可以 看出，在按照上述6種實(shí)施例配制的新型抗蒸騰劑噴施后4天內(nèi)，該抗蒸騰劑能有效降低氣 孔開度，增大氣孔阻力。由以上可知，該奶基氣孔免疫抗蒸騰劑可以達(dá)到良好的植物抗蒸騰 的效果。
權(quán)利要求
1.一種奶基氣孔免疫抗蒸騰劑，其特征在于該抗蒸騰劑為混合溶液，每升抗蒸騰劑中 含海藻糖10 40克、氯化鈣1. 0 2. 0克、硝酸鉀1. 0 2. 0克、鮮牛奶50 150 ml、水 850 950 ml 。
2.一種制備奶基氣孔免疫抗蒸騰劑的方法，其特征在于該方法首先按照比例將海藻 糖、氯化鈣、硝酸鉀溶解在水或鮮牛奶中，形成混合劑；然后將鮮牛奶或水按照比例加入到 混合劑中，攪拌均勻，即為奶基氣孔免疫抗蒸騰劑；如果海藻糖、氯化鈣、硝酸鉀首先溶解在 水中，則后期混合劑中加入鮮牛奶；如果海藻糖、氯化鈣、硝酸鉀首先溶解在鮮牛奶中，則后 期混合劑中加入水；所述的比例為每升抗蒸騰劑中含海藻糖10 40克、氯化鈣1. 0 2. 0克、硝酸鉀 1. 0 2. 0克、鮮牛奶50 150 ml、水850 950 ml。
3.如權(quán)利要求1所述的一種奶基氣孔免疫抗蒸騰劑，其特征在于所述的鮮牛奶為商品 牛奶，每100毫升鮮牛奶中含蛋白質(zhì)≥ 3. 3克、脂肪≥ 3. 3克、非脂乳固體≥ 8. 4克；所述的 海藻糖純度大于等于98 %。
4.如權(quán)利要求2所述的一種制備奶基氣孔免疫抗蒸騰劑的方法，其特征在于所述的鮮 牛奶為商品牛奶，每100毫升鮮牛奶中含蛋白質(zhì)≥ 3. 3克、脂肪≥ 3. 3克、非脂乳固體≥ 8. 4 克；所述的海藻糖純度大于等于98 %。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種奶基氣孔免疫抗蒸騰劑及其制備方法?，F(xiàn)有的抗蒸騰劑成本高、易對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā)明的抗蒸騰劑為混合溶液，每升中含海藻糖10～40克、氯化鈣1.0～2.0克、硝酸鉀1.0～2.0克、鮮牛奶50～150ml、水850～950ml。制備該抗蒸騰劑的方法是首先按比例將海藻糖、氯化鈣、硝酸鉀溶解在水或鮮牛奶中，形成混合劑；然后將鮮牛奶或水按比例加入到混合劑中，攪拌均勻，即為奶基氣孔免疫抗蒸騰劑。本發(fā)明環(huán)境相容性好、符合生態(tài)安全要求，制備的抗蒸騰劑作用效果明顯、適用范圍廣，可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，成本低、產(chǎn)量高。
文檔編號(hào)A01P21/00GK102144641SQ20111010200
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者徐珊珊, 王根軒, 王楠, 甘毅, 高靜 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)