专利名称：一种奶基气孔免疫抗蒸腾剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种奶基气孔免疫抗蒸腾剂及其制备方法。
背景技术：
近年，随着全球气候变暖，我国北方和南方出现大面积干旱，不少地区人畜饮水困 难，由于干旱，大多数春播作物减产或秋播作物不能成熟，甚至造成严重减产或绝收。农业 作为国民经济的基础产业，向来是用水大户。在我国，由于水资源时空分布不均，基础水利 设施落后，农业灌溉水分利用率只有40%左右，大大低于美国、以色列等西方发达国家。因 此，开发新型植物节水抗旱剂，提高作物植被的水分利用效率，是我国发展节水农业重要的 组成部分。植物吸收的水分中通过光合作用用于生长的仅为8%左右，而65%以上的水分 是由植株表面的蒸腾作用消耗的，因而降低蒸腾耗水是节水防旱抗旱的重要环节。到目前 为止，商品化的抗蒸腾剂多种多样，而且多为化学型，就其原理而言，一般分为代谢型、薄膜 型和反射型三种代谢型抗蒸腾剂主要作用于植物光合代谢途径，诱发气孔关闭，增大气孔 阻力，从而减少植物体通过气孔呼吸蒸腾而散失到环境中的水分。这一类型的抗蒸腾剂主 要成分有醋酸汞苯，ABA，黄腐酸等。薄膜型抗蒸腾剂，则是通过外源喷施，在植物叶片表面 形成一层薄膜，阻碍途经气孔的水分散失，这类抗蒸腾剂主要有如硅酮类、聚乙烯、聚氯乙 烯和石蜡乳剂等。反射型抗蒸腾剂，理想的这类物质应该有选择的反射400nm以下和700nm 以上的无效光合辐射，同时降低叶温和叶片与大气之间的蒸腾压梯度，减少蒸腾散热引起 的额外水耗，如铝粉、白垩和高岭土。上述三种抗蒸腾剂已经大量应用于生产实践，但同时 也暴露出了一系列问题如毒性过大，对环境造成污染(如醋酸汞苯)，造价昂贵(ABA)^K 溶性差，黏附力低(如黄腐酸)，影响光合同化作用(薄膜型)等等。综上所述，研制生态安 全，造价低廉，适用性广和作用明显的新型生物抗蒸腾剂，具有迫切的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种生态安全、价格低廉、适宜大规模生产的奶基气孔免疫 抗蒸腾剂，并提供该抗蒸腾剂的制备方法。本发明的奶基气孔免疫抗蒸腾剂为混合溶液，每升抗蒸腾剂中含海藻糖10 40 克、氯化钙1. 0 2. 0克、硝酸钾1. 0 2. 0克、鲜牛奶50 150 ml、水850 950 ml ；其 中所述的鲜牛奶为商品牛奶，每100毫升鲜牛奶中含蛋白质> 3. 3克、脂肪> 3. 3克、非脂 乳固体彡8. 4克；所述的海藻糖纯度大于等于98 %。制备该抗蒸腾剂的方法是首先按照比例将海藻糖、氯化钙、硝酸钾溶解在水或鲜 牛奶中，形成混合剂；然后将鲜牛奶或水按照比例加入到混合剂中，搅拌均勻，即为奶基气 孔免疫抗蒸腾剂。如果海藻糖、氯化钙、硝酸钾首先溶解在水中，则后期混合剂中加入鲜牛 奶；如果海藻糖、氯化钙、硝酸钾首先溶解在鲜牛奶中，则后期混合剂中加入水。本发明利用了自然界微生物与植物间相互免疫应答原理。具体而言，自然界中， 气孔作为阻挡病原微生物入侵的第一道门户，在植物免疫应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)。微生物细胞膜上特有激发子(elicitor)能够被植物气孔保 卫细胞上特异性受体(Pattern Recognize Receptor，PRR)所识别，在外源钙离子存在的条 件下，引发保卫细胞内钙离子浓度发生振荡性变化，进而诱导气孔关闭以防御微生物入侵 (Schroeder et al. 2002, Convergence of Calcium Signaling Pathways of Pathogenic Elicitors and Abscisic Acid in Arabidopsis Guard Cells Plant Physiology, 130， 1 - 12.)。许多糖类信号(如几丁质、壳聚糖、脂多糖等等)都是已知的能引起气孔关闭的 物质，在气孔免疫中发挥了重要的作用，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)曾提到海藻糖能明显抑制气孔张开。本发明中的鲜牛奶成本低、环境友好，不但是良好的乳化剂，而且由于其湿度高， PH值近乎中性，富含微生物所需的营养，所以可以在叶面上成为一种天然的培养基，是叶 际微生物理想的繁殖地，有助于促进叶际微生物的生长，进而诱发气孔免疫，使气孔开度 减小，降低蒸腾速率，提高叶片的水势，降低对土壤水分的消耗。海藻糖是广泛存在于植 物、细菌、真菌和无脊椎动物体内(Elbein A D. 1974，Adv Carbohyd Chem Biochem, 30:227-256)的一种多糖，对生物体和生物大分子的非特异性保护作用，它能有效地保护 细胞膜和蛋白质的结构，使生物体在脱水、干旱、高温、冷冻、高渗透压以及有毒试剂等逆境 胁迫下，保持正常的生命活动，保护其生物大分子结构和功能的稳定。当植物缺水时，在一 些组织中海藻糖的大量聚集也会通过保护细胞膜而有助于其抵御干旱。海藻糖有很多好 的理化特性，它稳定性好，只被特异的海藻糖酶所分解，Yoshinaga等(1997，Protection by trehalose of DNA from radiation damage. Biosci. Biotechnol. Biochem. 61, 160 -161.)发现海藻糖有防护DNA免受辐射损害的功效，并随着海藻糖浓度的增加保护效 果越明显。海藻糖已经成为国际上开发的主要低聚糖之一。海藻糖也是抗旱节水剂的良好 候选材料，而且它的纯度比较高，喷施到叶面上后多余的可以被植物代谢掉，不会引起植物 的超敏反应。在表皮条和活体喷施试验上都一致证明，一定浓度处理的海藻糖可以诱发植 物气孔开度大幅度下降，进而增大气孔阻力，减少因呼吸蒸腾而丧失的水分，在一定时期内 提高了植物的水分利用效率。本发明的其他组分中，钙离子可以提高植物体内清除自由基毒害的保护酶系统的 活性，稳定细胞膜结构，协助海藻糖增加植物的吸水、保水能力；钾离子与植物水分关系密 切，能保持细胞的含水量影响细胞膨胀压力，也能调节气孔开张程度，促进植物经济用水， 增强光合作用，进一步提高植物的抗旱性。本发明具有的有益效果是
1)基于自然界植物免疫应答反应机理，采用鲜牛奶以及植物本身代谢物质海藻糖，环 境相容性好(易分解，且分解残留物对生态环境无任何影响)，符合生态安全要求。2)利用现代生物技术手段，可以进行大规模生产，成本低，产量高。3)作用效果明显，适用范围广，是农林植物理想的抗蒸腾剂。4)不会引起抗药性反应(诱导植物产生系统获得性免疫能力)；作用机理是能刺 激植物的免疫及生长系统反应，促进植物的生长发育.并产生具有抗病的活性物质，抑制病 原菌的侵入。
图1为本发明实施例对活体蚕豆气孔开度的影响图； 图2为本发明实施例对活体蚕豆气孔导度的影响图。
具体实施例方式实施例1
取IOg纯度为98 %的商业海藻糖、2. Og氯化钙、2. Og硝酸钾加到900ml的水中，形成 混合剂；然后加入鲜牛奶至1L，搅拌均勻，制得奶基气孔免疫抗蒸腾剂。实施例2
取20g纯度为99 %的商业海藻糖、1. Og氯化钙、1. Og硝酸钾加到850ml的水中，形成 混合剂；然后加入鲜牛奶至1L，搅拌均勻，制得奶基气孔免疫抗蒸腾剂。实施例3
取40g纯度为98 %的商业海藻糖、1. 5g氯化钙、1. 5g硝酸钾加到950ml的水中，形成 混合剂；然后加入鲜牛奶至1L，搅拌均勻，制得奶基气孔免疫抗蒸腾剂。实施例4
取15g纯度为99. 5 %的商业海藻糖、2. Og氯化钙、2. Og硝酸钾加到50ml的鲜牛奶中， 形成混合剂；然后加水至1L，搅拌均勻，制得奶基气孔免疫抗蒸腾剂。实施例5
取30g纯度为99 %的商业海藻糖、1. 8g氯化钙、1. 2g硝酸钾加到150ml的鲜牛奶中， 形成混合剂；然后加水至1L，，搅拌均勻，制得奶基气孔免疫抗蒸腾剂。实施例6
取35g纯度为99. 5 %的商业海藻糖、1.2g氯化钙、1.8g硝酸钾加到IOOml的鲜牛奶 中，形成混合剂；然后加水至1L，，搅拌均勻，制得奶基气孔免疫抗蒸腾剂。实施例1 6中的鲜牛奶为市场销售的普通商品牛奶，每100毫升鲜牛奶中含蛋 白质彡3. 3克、脂肪彡3. 3克、非脂乳固体彡8. 4克。使用时，将混合均勻的抗蒸腾剂均勻地喷施到植物叶片表面。图1是按上述6种 实施例配制抗蒸腾剂，在活体蚕豆上喷施，1小时后显微镜下活体随机测量50个气孔开度。 图2是将按照上述6种实施例配制的抗蒸腾剂，在活体蚕豆上喷施，用光合作用仪(美国) CI-340连续7天测定其气孔导度。结果都用平均值和标准误表示。由图1可以看出，该奶基气孔免疫抗蒸腾剂能够明显减低气孔开度。由图2可以 看出，在按照上述6种实施例配制的新型抗蒸腾剂喷施后4天内，该抗蒸腾剂能有效降低气 孔开度，增大气孔阻力。由以上可知，该奶基气孔免疫抗蒸腾剂可以达到良好的植物抗蒸腾 的效果。
权利要求
1.一种奶基气孔免疫抗蒸腾剂，其特征在于该抗蒸腾剂为混合溶液，每升抗蒸腾剂中 含海藻糖10 40克、氯化钙1. 0 2. 0克、硝酸钾1. 0 2. 0克、鲜牛奶50 150 ml、水 850 950 ml 。
2.一种制备奶基气孔免疫抗蒸腾剂的方法，其特征在于该方法首先按照比例将海藻 糖、氯化钙、硝酸钾溶解在水或鲜牛奶中，形成混合剂；然后将鲜牛奶或水按照比例加入到 混合剂中，搅拌均勻，即为奶基气孔免疫抗蒸腾剂；如果海藻糖、氯化钙、硝酸钾首先溶解在 水中，则后期混合剂中加入鲜牛奶；如果海藻糖、氯化钙、硝酸钾首先溶解在鲜牛奶中，则后 期混合剂中加入水；所述的比例为每升抗蒸腾剂中含海藻糖10 40克、氯化钙1. 0 2. 0克、硝酸钾 1. 0 2. 0克、鲜牛奶50 150 ml、水850 950 ml。
3.如权利要求1所述的一种奶基气孔免疫抗蒸腾剂，其特征在于所述的鲜牛奶为商品 牛奶，每100毫升鲜牛奶中含蛋白质≥ 3. 3克、脂肪≥ 3. 3克、非脂乳固体≥ 8. 4克；所述的 海藻糖纯度大于等于98 %。
4.如权利要求2所述的一种制备奶基气孔免疫抗蒸腾剂的方法，其特征在于所述的鲜 牛奶为商品牛奶，每100毫升鲜牛奶中含蛋白质≥ 3. 3克、脂肪≥ 3. 3克、非脂乳固体≥ 8. 4 克；所述的海藻糖纯度大于等于98 %。
全文摘要
本发明涉及一种奶基气孔免疫抗蒸腾剂及其制备方法。现有的抗蒸腾剂成本高、易对环境造成污染。本发明的抗蒸腾剂为混合溶液，每升中含海藻糖10～40克、氯化钙1.0～2.0克、硝酸钾1.0～2.0克、鲜牛奶50～150ml、水850～950ml。制备该抗蒸腾剂的方法是首先按比例将海藻糖、氯化钙、硝酸钾溶解在水或鲜牛奶中，形成混合剂；然后将鲜牛奶或水按比例加入到混合剂中，搅拌均匀，即为奶基气孔免疫抗蒸腾剂。本发明环境相容性好、符合生态安全要求，制备的抗蒸腾剂作用效果明显、适用范围广，可以进行大规模生产，成本低、产量高。
文档编号A01P21/00GK102144641SQ20111010200
公开日2011年8月10日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者徐珊珊, 王根轩, 王楠, 甘毅, 高静 申请人:浙江大学