一种生物源植物生长延缓剂及其制备方法及其用途与流程

本发明涉及一种延缓剂，特别是一种生物源植物生长延缓剂，以及该种延缓剂的制备方法，以及该延缓剂的用途。

背景技术：

黄花蒿(Triticum aestivum L.)又名臭蒿、青蒿，为菊科蒿属(Artemisia)一年生草本植物，在我国分布广泛，资源极为丰富。青蒿素是黄花蒿的有效活性成分，是一种具有过氧基团的倍半萜内酯化合物，在2000年前就被用作抗疟中药。目前，青蒿素被WHO推荐为治疗疟疾的首选一线药物，具有良好的治愈效果，尤其，我国科学家和医学科技工作者及医务人员科学研究和应用成果，为人类防治疟疾做出了巨大贡献。除此之外，青蒿素还被证实具有抗孕、抗纤维化、抗血吸虫、抗弓形虫、抗心律失常和肿瘤细胞毒性以及青蒿素的免疫作用和抗病毒等作用。

青蒿素的分子式为Cl₁₅H₂₂0₅，溶解度为(49．7±3．7)mg／L，辛醇／水的分配系数(log Kow)为2．90，有机碳／水的分配系数(log Koc)为2．51，亨利定律常数(H)为4．92×10^-9 m³／mol，分子结构见化学式。

化学式 青蒿素的化学结构

青蒿素的医学医疗机理机制，主要是由于青蒿素含有过氧化桥结构，在硫酸亚铁或铁蛋白的催化下裂解产生自由基，攻击疟原虫细胞膜和胞内膜结构，或直接氧化破坏膜蛋白质分子导致细胞死亡；当青蒿素产生自由基后，在烷化底物存在时还能以共价键的方式与疟原虫蛋白质结合，使疟蛋白烷基化；青蒿素显著抑制疟原虫细胞内的PfATP6酶活力，干扰能量代谢。此外，青蒿素还可能开放白细胞膜上的离子通道，使细胞内钙离子浓度升高而激活卡配因，导致胱冬酶非依赖性细胞胀亡；青蒿素作用于疟原虫和某些肿瘤细胞，能减少钾离子内向流动，使细胞线粒体跨膜电位下降，导致促凋亡物质释放，激活胱冬酶导致细胞死亡；青蒿琥酯作用于HL-60早幼粒白血病细胞，抑制生存蛋白的基因表达等。

近些年来，对于青蒿素的研究，发现黄花蒿释放的化感物质青蒿素影响着植物、藻类和浮游动物、土壤动物的生长发育以及土壤微生物的含量，对农业生产、土壤健康和水体生态系统带来了重大影响，引起了广泛关注。有研究者对青蒿素对植物、水生动物、土壤动物和土壤微生物的化感效应与化感作用机理进行了综合评述，为评估黄花蒿种植产生的环境风险，保持土壤健康，避免影响后茬作物生长提供一定的参考。截止目前，此方面的研究，其出发点和研究目标与内容，皆限于植物的化感作用(allelopathy)，即一种植物或微生物通过产生化学物质 ,而对其它生物产生的直接或间接的刺激或抑制作用。由于化感作用在植物群落的形成中有重要作用;化感作用研究在农业栽培制度的建立、植物生长调节物的开发等方面有着广阔的应用前景,近年来受到世界各国科学家的重视 ,逐步形成了一个新的研究领域。研究化感作用可了解生态系统中植物群落的发生、发展和演替规律，调控植物的种群结构和生长发育，减轻化感危害

植物生长调节剂为植物生长物质中一类对植物生长发育有调控作用的内源的和人工合成的、低浓度即可影响植物内源激素合成、运输、代谢及作用，调节植物生长发育的化学物质。包括人工合成和提取的天然植物激素及其类似物的化学物质。

根据植物生长调节剂对植物茎尖的作用方式分为植物生长促进剂、植物生长抑制剂和植物生长延缓剂，植物生长延缓剂为抑制植物茎部亚顶端分生组织区的细胞分裂和伸长生长的调节物质，其通过改变植物体内内源激素水平致使植物体节间缩短，诱导矮化，防止倒伏，促进侧芽萌发和生长，增加分蘖、促进根系发育；控制叶子大小、叶片数目等。同时，增加叶绿素、核酸、蛋白质等含量，改变光合产物分配方向，防止和延迟衰老等；控制叶子大小、叶片数目、促进花芽形成和促进开花、保花保果等；另有，稳定植物细胞结构、增加植物体内某些抗性酶含量与活性，提高植物抗逆性-耐寒、抗旱、耐瘠薄和防治病害作用。目前，国内外研究和应用的植物生长延缓剂多为化学合成，未见生物源植物生长延缓剂。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种生物源的植物生长延缓剂，以及该种延缓剂的制备方法，和该延缓剂的具体用途。

本发明的技术解决方案是：一种生物源植物生长延缓剂，其特征在于：所述的延缓剂为浓度为1g/L的青蒿素的水溶液。

一种如上所述的生物源植物生长延缓剂的制备方法，其特征在于：首先将青蒿素粉剂置于丙酮有机溶剂中，让丙酮有机溶剂助溶青蒿素粉剂，并充分溶解于水中配置成1g/L的青蒿素的水溶液。

一种如上所述的生物源植物生长延缓剂的用途，其特征在于：所述的生物源植物生长延缓剂对绿豆种苗的生长具有延缓作用。

一种如上所述的生物源植物生长延缓剂的用途，其特征在于：所述的生物源植物生长延缓剂对小麦种苗的生长具有延缓作用。

一种如上所述的生物源植物生长延缓剂的用途，其特征在于：所述的生物源植物生长延缓剂对大麦种苗的生长具有延缓作用。

一种如上所述的生物源植物生长延缓剂的用途，其特征在于：所述的生物源植物生长延缓剂对黑麦草种苗的生长具有延缓作用。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

本发明以目前常用和新型的植物生长延缓剂多效唑（PP₃₃₃）和烯效唑（S₃₃₀₇）为对照，对青蒿素对几种作物种子萌发和幼苗生长的调控作用作了探索和创新性研究，发现了它的新用途:延缓作物种子萌发和幼苗生长作用，研究结果显示出其与多效唑和烯效唑具有相似相近的生长活性和作用效果，其植物生长调节作用在农业作物生产领域，诸如，对水稻、小麦、玉米等作物防止徒长抗倒伏，用于柑橘、苹果、梨、桃、李、樱桃、柿等果树控制株高防止落花落果，用于瓜类、茄果类、根菜类、叶菜类和葱蒜类等蔬菜可提高产量、改善品质、高效生产、贮藏保鲜；用于菊花、山茶花、百合、需修剪的园林灌木大叶黄杨、小叶黄杨和草坪草早熟禾、黑麦草等使之株型紧凑矮化、色艳健壮、抗逆、防病等，将得到非常广阔的应用，对今后绿色有机农业植物生长延缓剂的研发和有效利用有深远意义；

本发明主要定位于青蒿素在农业作物生产领域和园林植物栽培管理的用途。将适宜浓度的青蒿素制剂应用于不同植物，探究其以适宜的浓度和施用方法对植物生长调控中的延缓作用和功效。作为一种天然的、生物源的植物生长调控物质，使农业生产领域化学农药和化学肥料对环境生态及食品造成的负面影响最小化和无害化，为有机的、新型的植物生长延缓调节物质的创制提供技术和理论依据，具有一定经济效益、社会效益和环境生态效益以及广阔的应用前景；

本发明公开的青蒿素作为生物源的植物生长延缓剂的制备方法，简便，可操作性强，且所需的原料易得、来源广泛、价格较低且可再生，具有广阔和潜在的经济效益、社会效益、环境生态效益以及市场利用价值；

综上所述，将青蒿素应用于农业作物生产领域和城市园林绿地植物，具有创新性和推广应用价值。

附图说明

图1是运用清水、延缓剂和青蒿素水溶液处理的小麦种子培养14天后生长情况比较，从左排至右排分别为：清水、多效唑、烯效唑（40mg/L、50mg/L）处理后的小麦苗期生长照片。

图2是运用清水、延缓剂和青蒿素水溶液处理的大麦种子培养14天后生长情况比较，从左至右分别为：清水、烯效唑、青蒿素（10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L）处理后的大麦苗期生长照片。

图3是运用清水、延缓剂和青蒿素水溶液处理的绿豆种子培养14天后生长情况比较，从左至右分别为：清水、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L处理后的绿豆苗期生长照片。

图4是运用清水、延缓剂和青蒿素水溶液处理的黑麦草幼苗生长14天后生长情况比较，从左至右分别为：清水、多效唑、青蒿素（10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L）处理后的黑麦草苗期生长照片。

图5是青蒿素水溶液对大麦幼苗根系活力的影响的示意图。

图6是青蒿素水溶液对小麦幼苗根系活力的影响的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式，如图1至图6所示：

首先将青蒿素粉剂置于丙酮有机溶剂中，让丙酮有机溶剂助溶青蒿素粉剂，并充分溶解于水中配置成1g/L的青蒿素的水溶液。然后将青蒿素的水溶液分别稀释成10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L的青蒿素制剂溶液六组。

不同浓度青蒿素制剂对供试受体种子萌发与幼苗生长的植物生长延缓作用的实验。

分别用10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L的青蒿素制剂浸种，以清水、15mg/L多效唑或烯效唑试剂作对照组，浸种1天，然后转移到铺有圆形滤纸的培养皿上，放入光照温度恒定的培养箱中培养。绿豆、小麦、大麦和黑麦草种子先用75%的酒精浸润种子约30秒，进行消毒。每日定量浇水，管理条件一致。自第三天开始至第7天观察各组苗期的发芽长势，计算发芽率；在第14天时分别测量各组绿豆、小麦和大麦及黑麦草幼苗的平均根长、苗高、鲜重及干重，并计算根冠比，结果详见表1、表2；测定小麦和大麦的根系活力，见图5、图6。

表1不同浓度青蒿素制剂对绿豆、小麦和大麦种苗的影响；

表2不同浓度的青蒿素制剂对绿豆、小麦和大麦种苗的影响；

由表1、表2可知，绿豆、小麦和大麦的苗期长势相近，青蒿素对绿豆、小麦和大麦种子萌发及幼苗生长有延缓作用，在所设定的浓度范围内，随浓度升高延缓作用越显著。随青蒿素浸种浓度增加，绿豆、小麦和大麦苗高、根长、鲜重和干重降低；青蒿素对绿豆的发芽率影响不大，对小麦和大麦的延缓作用较显著；青蒿素制剂对绿豆的根冠比影响随浓度增加而降低，小麦和大麦的根冠比呈现先增长后降低的趋势。且对根的延缓作用比茎更明显。在相同培养下，所有试验组与对照组（即清水和所选植物生长延缓剂）比较均有显著性差异(P<0.05)。

由图5、图6可知，与清水和延缓剂对照组相比，青蒿素制剂对小麦、大麦根系活力有延缓生长作用。与烯效唑对照组相比，浓度为20mg/L的青蒿素即可与烯效唑效果相同，显示出青蒿素制剂的延缓生长作用。在所设浓度范围内，经不同浓度青蒿素浸种后，随着浓度的升高，小麦、大麦幼苗根系活力逐渐降低，且延缓效果明显优于烯效唑对照组，60mg/L青蒿素对小麦、大麦根系活力延缓效果最为显著。青蒿素对小麦、大麦的根系活力延缓作用相似。

适宜浓度的青蒿素制剂对园林草坪黑麦草幼苗生长具有明显的延缓作用效果；研究表明，青蒿素制剂对黑麦草苗高和根长有显著的延缓生长作用，且对根的延缓作用较茎叶更显著。在浓度为60mg/L的青蒿素制剂处理的苗高和根长的抑制效果最明显，其根冠比显著高于清水和延缓剂对照组。。

此外，青蒿素浸种处理后对绿豆、小麦和大麦幼苗各项指标的影响与多效唑或烯效唑相似，推测其适宜浓度可用作植物生长调节剂来调节植物的生长。其最适宜浓度为60mg/L。经一定浓度的青蒿素浸种处理后，对绿豆、小麦和大麦幼苗的苗高、根长、发芽率、鲜重、干重、根冠比和根系活力指标的影响均与比对延缓剂处理的对照组相似，且优于多效唑或烯效唑，因此推测适宜浓度的青蒿素可替代多效唑或烯效唑，作为生物源植物生长调节剂来调节植物的生长。

本发明首次将青蒿素作为植物生长调节剂为研究目标，以所选靶标对象绿豆、小麦、大麦和黑麦草等为研究受体，提出将青蒿素作为绿豆、小麦、大麦和黑麦草等的生物源植物生长调节延缓剂，用于调节其延缓生长并可调节其他相关植物生长的观点，但其对植物的延缓生长的生长调节作用效果和机制还需进行更广泛和深层次研究。此外，青蒿素对于绿豆、小麦和大麦及黑麦草种苗发育的生理生化指标的影响、田间试验效果等（及对其他植物的作用效果）如何，有待更全面研究。

以上所述实施例仅用于说明本发明的实施方式，但并不能以此理解为对本发明专利范围的限制，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明权利要求范围。