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一种绿色环保型水稻穗萌抑制剂及其制备方法和应用

花匠小妙招
2024-11-26 21:11

本发明涉及水稻穗萌抑制剂，尤其涉及一种绿色环保型水稻穗萌抑制剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、收获前发芽也称穗萌(pre-harvest sprouting)，是一些谷类作物成熟后期遇到连续高温、阴雨气候时在穗上萌发的现象。水稻收获前，由于环境因素的影响，如高湿度、高温度和强降雨等导致水稻穗发芽。水稻收获前发芽会导致种子的营养价值和品质降低，从而严重影响作物的产量和质量。我国的长江流域及华南地区等稻米主产区，收获季节正好遇上当地的梅雨季节，高温、高湿的环境条件更易导致水稻穗发芽。水稻的优质高产育种对于保障粮食安全非常重要，产量的提升，品质的优化，抗性的提高一直是水稻科研工作者致力追求的目标。但面对国家对粮食安全问题的日益重视。以及2021年国务院刚刚颁布的粮食节约行动方案的精神，水稻育种在高产优质高抗的基础上，减损降耗型水稻的创新与利用显得尤为关键。

2、收获前发芽是影响粮食产量和质量的重要因素之一，因此一直受到广泛的关注。收获前发芽的发生与种子休眠状态、环境因素、基因调控等多种因素有关。在作物遗传育种方面，研究收获前发芽的机理和抗性基因，可以为培育抗性更强的品种提供理论和实践依据。此外，对于种子贮藏和保护方面，研究收获前发芽的控制方法和机理也具有重要意义。近年来，由于全球气候变化和极端天气事件的增加，收获前发芽的风险也相应增加，因此该领域的研究具有更加迫切的现实意义。

3、先前关于收获前发芽抗性方面的研究，结果表明其与穗上籽粒的各种生理、发育和形态特征有关，包括种皮的透性、种子的休眠、渗透性、α-淀粉酶活性以及乙烯、aba和ga等激素水平，所有这些都在这个过程中发挥了综合而复杂的作用。由于在驯化和育种过程中，对种子快速、均匀发芽的选择减少了种子休眠，从而增加了谷类植物对收获前发芽的敏感性。由于谷物成熟期降雨量过多，水稻收获前发芽现象十分普遍，尤其是在西南亚国家。此外，最近有报道称丁香酚可显著降低α-淀粉酶的活性，从而抑制杂交水稻种子的萌发和收获前萌发。

4、现有技术公开了一种杂交水稻穗萌抑制剂及其制备方法和抑制杂交水稻穗萌的方法，该杂交水稻穗萌抑制剂以水为溶剂，含有浓度为20～60mg/kg的脱落酸、40～160mm的环己胺、10～60mg/kg丁香酚。能有效地降低杂交水稻穂萌率。其中脱落酸成本高、丁香酚极难溶于水，化学试剂的使用会对水稻种子的品质以及环境带来一定的影响。

5、现有技术公开了氨基葡萄糖作为穗萌抑制剂在抑制杂交水稻穗萌中的应用，该杂交水稻穗萌抑制剂包括700～850mmol/l的氨基葡萄糖，体积分数为0.01～0.03％的表面活性剂；或，包括300～400mmol/l的氨基葡萄糖，18～22mmol/l的硫酸铜，体积分数为0.01～0.03％的表面活性剂；该穗萌抑制剂延缓了种子的发芽率。但硫酸铜的释放可能会对生态系统造成破坏。它可能影响土壤的生物活性，抑制有益的土壤微生物和生物多样性。此外，它还可能通过土壤和地下水的污染，对植物和其他生物产生负面影响。

6、现有技术公开了一种利用南药植物提取物制备的水稻穗萌抑制剂及其制备方法与应用，该水稻穗萌抑制剂由以下按质量百分比计的原料制成：大阿米芹种子提取物44％～45％，龙血竭叶片提取物25％～26％，苏木花提取物20％～21％和铁力木花提取物9％～10％。对于抑制水稻籽粒穗萌和种子萌发效果非常明显。但该穗萌抑制剂提取原料成本高且对原料需求大。

7、现有技术公开了一种绿色水稻穗萌抑制剂及其制备方法和应用，该水稻穗萌抑制剂由以下按质量百分比计的原料制成：杨梅提取物29.00～30.00％、苦杏仁提取物25.00～25.50％、桑根提取物24.00～25.00％、水杨酸提取物10.00～11.00％、青梅提取物10.00～10.50％；该抑制剂对水稻穗萌抑制效果非常明显，该抑制剂虽然绿色安全，但对原料提取复杂且成本高，不便于生产上的推广。

8、现有技术公开了一种复合型水稻穗萌抑制剂及其制备方法和应用，该水稻穗萌抑制剂由以下按质量百分比计的原料制成：香豆素类提取物17.00～18.00％、苦杏仁提取物15.00～16.00％、桑根提取物10.00～11.00％、水杨酸提取物15.00～16.00％、青梅提取物14.50～16.00％、杨梅提取物20.00～22.50％、多效唑3.00～3.50％、脱落酸1.50～2.00％。该抑制剂对水稻穗萌抑制效果非常明显。但脱落酸的使用增加了成本且不易制种。

9、上述现有技术都是通过利用化学试剂、天然植物提取物等来调控水稻种子内部的激素以及信号转导，从而达到抑制水稻种子萌发的效果。在食品安全方面，这些穗萌抑制剂的使用或许对种子内部的营养结构或多或少产生了一定的影响。这些化学试剂和植物提取物进入到种子内部是否会残留，过多的摄入是否会产生负面影响没有详细深入的报道。为此，在水稻种子品质不受影响的前提下，寻找绿色安全的水稻抑制剂是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明提供了一种绿色环保型水稻穗萌抑制剂及其制备方法和应用，以解决或至少部分解决现有技术中存在的缺陷。

2、第一方面，本发明提供了一种绿色环保型水稻穗萌抑制剂，包括壳聚糖和/或多聚磷酸钠、醋酸水溶液。

3、优选的是，所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂，包括壳聚糖和醋酸水溶液，所述绿色环保型水稻穗萌抑制剂中壳聚糖的质量分数为1～2％。

4、优选的是，所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂，包括多聚磷酸钠和醋酸水溶液，所述绿色环保型水稻穗萌抑制剂中多聚磷酸钠的质量分数为0.5～4％。

5、优选的是，所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂，所述醋酸水溶液的质量分数为0.5～2％。

6、优选的是，所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂，所述壳聚糖的粘度为100～200mpa·s。

7、优选的是，所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂，所述醋酸水溶液的质量分数为1％。

8、第二方面，本发明还提供了所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂的制备方法，包括以下步骤：

9、将壳聚糖或多聚磷酸钠溶于至醋酸水溶液，即得环保型水稻穗萌抑制剂。

10、第三方面，本发明还提供了一种所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂或所述的制备方法制备得到的绿色环保型水稻穗萌抑制剂在抑制水稻穗萌中的应用。

11、第四方面，本发明还提供了一种所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂的使用方法，包括以下步骤：

12、在水稻成熟后，将绿色环保型水稻穗萌抑制剂喷施于稻穗上。

13、优选的是，所述的绿色环保型水稻穗萌抑制剂的使用方法，包括以下步骤：

14、在水稻成熟后，先将含有壳聚糖的环保型水稻穗萌抑制剂喷施于稻穗上，再将含有多聚磷酸钠的环保型水稻穗萌抑制剂喷施于稻穗上，重复多次。

15、本发明的绿色环保型水稻穗萌抑制剂及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：

16、1、本发明的绿色环保型水稻穗萌抑制剂，包括壳聚糖和/或多聚磷酸钠、醋酸水溶液；其中，醋酸水溶液作为溶剂；壳聚糖是一种由葡萄糖分子组成的天然聚合物，常从海洋生物的外壳中提取而得，它具有吸水性能，可以在接触水分时吸收水分并形成凝胶状物质。壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，作为一种阳离子型天然生物高分子材料，具有生物相容性好、毒性低、可生物降解性、生物黏附性强等特点，使其在药物载体研究领域具有重要的应用价值。多聚磷酸钠是一种聚合磷酸盐，由多个磷酸根离子(po43-)组成。它具有良好的吸水性能，可以在接触水分时吸收水分并形成凝胶状物质。具有稳定性、表面活性剂的增效力、络合力、胶溶、乳化、分散性等多种性质，可作为雨衣上胶的助剂、辐射能污染的清洗剂、洗涤剂、胶溶剂等。本发明以水凝剂壳聚糖或多聚磷酸钠作为水稻穗萌抑制剂，无毒无害，是一种绿色环保的天然产物。该抑制剂对抑制水稻种子萌发效果明显；

17、2、本发明将成熟的种子短暂的浸泡于含有壳聚糖的水稻穗萌抑制剂中，然后晾干，在浸泡，反复三次或多次，发现包裹上壳聚糖的种子萌发减少，可以有效的延缓种子的萌发率，并通过种子萌发实验，找到了适宜的穗萌抑制剂浓度，公开了壳聚糖在作为水稻穗萌抑制剂的新用途，并进一步提供了穗萌抑制剂的有效抑制浓度。本发明将壳聚糖与多聚磷酸钠合理组配使用，充分利用两种材料各自具备的特性，进一步有效延缓了种子的萌发率，且抑制剂制备简单，便于推广。