專利名稱：一種復合型抗蒸騰劑及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬抗蒸騰制劑領域，涉及一種基于酵母菌和成膜物質的復合型植物抗蒸騰劑及其制備方法。
背景技術：
隨著全球氣候變化和人類活動的影響，水資源已逐漸成為制約經濟社會發(fā)展的主要因子之一。在我國，農業(yè)作為國民經濟的基礎產業(yè)，向來是用水大戶。但是由于水資源時空分布不均，基礎水利設施落后，農業(yè)灌溉水分利用率只有40%左右，大大低于美國，以色列等西方發(fā)達國家，由于嚴重缺水每年約減產50億公斤。植物葉片上的氣孔，是植物喪失水分的主要通道。據估算，總面積只占葉片面積5%的氣孔，參與了 70%的葉片水分蒸騰。而農業(yè)生產中消耗的水80%通過蒸騰作用損失，所以通過使用植物抗蒸騰劑來抑制蒸騰作用帶來的水分耗散，對于發(fā)展節(jié)水型農業(yè)具有重要意義和顯著效果。到目前為止，商品化的抗蒸騰劑多種多樣，就其原理而言，目前主要有三種類型I)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PMA，ABA，黃腐酸等；2)薄膜型抗蒸騰劑通過外源噴施，在植物葉片表面形成一層薄膜，阻礙途經氣孔的水分散失，這類抗蒸騰劑主要有高嶺土等；3)反射型抗蒸騰劑此類物質用以噴施到葉片的上表面后，能夠反射部分太陽輻射能，減少葉片吸收的太陽輻射，從而降低葉片溫度，減少蒸騰。上述類型抗蒸騰劑已經大量應用于生產實踐，但同時也暴露出了一系列問題如毒性過大，對環(huán)境造成污染(如醋酸汞苯)，造價昂貴(ABA)，水溶性差，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，造價低廉，適用性廣和作用明顯的新型微生物抗蒸騰劑，具有迫切的需要。本發(fā)明合理地結合了薄膜型抗蒸騰劑和微生物型抗蒸騰劑，在保留其各自優(yōu)勢的同時發(fā)揮了更高效更可靠的效果。其中薄膜型抗蒸騰劑通過使用海藻酸鹽類物質在葉片表面形成可食性的覆膜，在阻礙蒸騰作用的同時，也提供了利于微生物生長的局部環(huán)境。而成膜物質與微生物在葉片表面混合形成生物膜(Bio-film)后，既保證了微環(huán)境的相對穩(wěn)定，又有助微生物的生存、運動和增殖，從時間和空間尺度上都提高了微生物的效用。微生物型抗蒸騰劑利用了植物免疫應答原理，氣孔作為阻擋微生物入侵的門戶(Melotto etal. 2006)，能識別微生物細胞膜上特有的激發(fā)子(elicitor)，通過一系列信號通路引發(fā)保衛(wèi)細胞水勢變化，進而誘導氣孔關閉以防御微生物入侵(Schroeder et al. 2002)。酵母菌同樣可以誘發(fā)植物免疫反應，促進氣孔關閉，而且其本身又可以通過多種作用形式促進植物生長，提高作物產量(Shalaby，2008)，是理想的微生物抗蒸騰劑。但是單純使用微生物制劑噴施方法，由于微生物在自然環(huán)境中受溫度、濕度、營養(yǎng)條件等影響，生效時間會顯著減少，因此其實際作用效果相對理論期望會下降很多(Yan Fan, 2009)，本發(fā)明通過將菌劑與成膜劑混合的處理方法，利用成膜物質提供較理想的存活條件，延長微生物在自然環(huán)境下的生效時間，從而提高了使用效率，以更少的用量取得更理想的節(jié)水效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種生態(tài)安全、價格低廉、有效期長、適宜大規(guī)模生產的基于酵母菌和成膜物質的復合型植物抗蒸騰劑。其成分為活性干酵母粉5g/L、海藻酸鈉2g/L、氯化韓2g/L、葡萄糖6g/L、氯化鈉0. 9g/L和水。本發(fā)明所公開抗蒸騰劑的作用機理為通過將微生物抗蒸騰劑酵母菌活體與海藻酸鈉、氯化鈣等成膜物質相混合，在保留了成膜型抗蒸騰劑特點的同時，也保持了酵母菌的活性，能夠有效地抑制氣孔開度，降低植物蒸騰作用，同時通過提供利于酵母菌存活的微環(huán)境，延長作用時間，提高節(jié)水效果。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于酵母菌和成膜物質的復合型植物抗蒸騰劑的制備方法，包括如下步驟
1.菌劑A的制備
將活性干酵母粉，按5g/L的比例，于溫度為30°C的生理鹽水中活化30-60分鐘，再加A 2g/L海藻酸鈉，攪拌均勻后制得菌劑A ;其中活性干酵母粉為市售安琪牌耐高糖高活性干酵母粉，總細胞數> 200億cfu/g ；
2.成膜劑B的制備
用2g/L CaCl2和6g/L葡萄糖用蒸餾水配制成成膜劑B ；
3.復合型抗蒸騰劑的制備
先將菌劑A噴施在植物葉表面，然后將成膜劑B噴施在植物葉表面，即可形成由成膜劑包裹著菌劑的復合型抗蒸騰劑。本發(fā)明的再一個目的是提供上述方法制備的復合型植物抗蒸騰劑在抑制干旱和半干旱地區(qū)農林植物蒸騰中的應用。本復合型抗蒸騰劑經過在表皮條氣孔開度試驗和活體噴施氣體交換試驗上的實驗結果都一致證明可以有效地且持續(xù)性抑制氣孔開張，降低氣孔導度，從而使植物蒸騰速率下降，減少因呼吸蒸騰而喪失的水分，在一定時期內可顯著提高植物的水分利用效率。本發(fā)明具有的創(chuàng)新性和有益效果是
I)本發(fā)明提出復合型抗蒸騰劑的概念，合理綜合了薄膜型抗蒸騰劑和微生物型抗蒸騰劑的特點，利用成膜型物質提供適宜微生物生存的葉片表面環(huán)境，在保留其自身優(yōu)點的同時，也有效提高了微生物的存活時間，從而顯著提高此復合型抗蒸騰劑的作用效果和持續(xù)時間。2)基于自然界微生物-植物免疫應答反應機理，使用研究成熟的商業(yè)化可食用型酵母菌株，簡單高效，采用研究廣泛的成膜型物質海藻酸鈉，安全可食，制得的復合型抗蒸騰劑對環(huán)境基本不造成污染，符合生態(tài)安全要求。3)利用現代生物技術手段，便于進行大規(guī)模生產，成本低，產量高，適用范圍廣。本發(fā)明研究發(fā)現活體酵母本身也可以降低植物葉片氣孔開度，即可作為一種抗蒸騰劑。本發(fā)明在此發(fā)現基礎上對制備方法、配方等進行了優(yōu)化。對于已經公布的《一種基于大腸桿菌的植物抗蒸騰劑的制備方法》(CN200710066799. 4)，因大腸桿菌本身對人，動物等存在潛在的致病性，因此并不完全符合生態(tài)安全這一要求。而與已授權的《基于釀酒酵母菌的植物抗蒸騰劑的制備方法》(CN100519734)相比，本發(fā)明的區(qū)別特征在于(1)活性成分酵母菌主要為活細胞；(2)葉片噴施后結合形成薄膜；(3)制備方法；(4)成分?；谝陨喜煌?，本發(fā)明所公布的技術方案與《基于釀酒酵母菌的植物抗蒸騰劑的制備方法》(CN100519734)相比，具有(I)材料易得，制備便捷，更適宜于大規(guī)模推廣；(2)能耗低，去除了高壓滅菌等高耗能過程；(3)作用時間更長，效果更顯著等優(yōu)點。


圖I :本復合型抗蒸騰劑(處理組2)可顯著減低氣孔開度，且效果優(yōu)于單一成膜劑(處理組I);
圖2 :本復合型抗蒸騰劑(處理組2)可持續(xù)降低植物蒸騰速率，且效果優(yōu)于單一酵母菌齊IJ(處理組I)；
圖3 :本復合型抗蒸騰劑(處理組)可有效提高水分利用效率。注圖例中標注有不同字母的處理組互相之間有顯著差異(即t檢驗得p〈0. 05)。
具體實施例方式本發(fā)明結合附圖和實施例作進一步的說明。實施例I
1.單一成膜劑的制備
用蒸餾水配制成膜劑，配方為2g/L海藻酸鈉，2g/L CaCl2,6g/L葡萄糖；
2.復合型抗蒸騰劑的制備
(1)菌劑A的制備將活性干酵母粉，按5g/L的比例，于溫度為30°C的生理鹽水中活化30-60分鐘，再加入2g/L海藻酸鈉，攪拌均勻后制得菌劑A ；
(2)成膜劑B的制備用蒸懼水配制成膜劑B,配方為2g/LCaCl2,6g/L葡萄糖；
(3)復合型抗蒸騰劑制備使用時混合菌劑A和成膜劑B，先將菌劑A噴施在植物葉表面，然后將成膜劑B噴施在植物葉表面，即可形成由成膜劑包裹著菌劑的復合型抗蒸騰劑。3.處理方法
將預處理至氣孔完全張開的蠶豆表皮條分別用成膜劑(處理組I)和復合型抗蒸騰劑(處理組2)浸泡處理2小時后，在顯微鏡下觀察并隨機測量50個氣孔的開度，結果用平均值+標準差表示，并用學生t檢驗方法比較處理組I、處理組2與對照組之間的統計差異值，參見圖I。由圖I可知(1)與空白處理相比，本發(fā)明所公開的新型抗蒸騰劑可有效抑制氣孔開張；(2)與單一的成膜劑相比較，本發(fā)明所公開的新型抗蒸騰劑對氣孔開度的抑制效果
更顯著。實施例2
I.單一酵母菌劑的制備
參照已公開的發(fā)明專利《基于釀酒酵母菌的植物抗蒸騰劑的制備方法》(CN100519734)中實施例2中所提供的方法，配制單一酵母菌劑。具體如下
(I)菌劑a的配制
將釀酒酵母菌株(菌種來自中國普通微生物菌種保藏管理中心，保藏編號CGMCC2. I)接種于滅菌后的培養(yǎng)液后，進行搖床培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為28°C、150轉/分鐘,培養(yǎng)24小時。然后將培養(yǎng)物在121°C，0. 12兆帕壓力下滅活90分鐘。待冷卻后，6000轉離心40分鐘，去上清，沉淀物經無水乙醇脫水后得菌劑a，并于-20°C凍存。(2)輔劑b的配制
用無菌水配制輔劑b,輔劑b的配方為2. Og/L CaCl2 ,0. 01g/L脫乙酰幾丁質；
(3)抗蒸騰劑的配制
將0. 3g上述菌劑a加入到IL輔劑b中，攪拌混勻即可得單一酵母菌劑抗蒸騰劑。2.復合型抗蒸騰劑的制備
(1)菌劑A的制備
將活性干酵母粉，按5g/L的比例，于溫度為30°C的生理鹽水中活化30-60分鐘，再加A 2g/L海藻酸鈉，攪拌均勻后制得菌劑A ；
(2)成膜劑B的制備
用蒸懼水配制成膜劑B,配方為2g/L CaCl2,6g/L葡萄糖；
(3)復合型抗蒸騰劑的制備
先將菌劑A噴施在植物葉表面，然后將成膜劑B噴施在植物葉表面，即可形成由成膜劑包裹著菌劑的復合型抗蒸騰劑。3.處理方法
選取四周齡蠶豆植株三組各6株，分別在每株葉片表面均勻噴施IOml按上述方法制得的單一酵母菌劑抗蒸騰劑(處理組I)和復合型抗蒸騰劑(處理組2)，每隔24小時用Cl -340光合儀(美國CID公司)測量葉齡為3 - 4的完全展開葉片的蒸騰速率。每株選取一個葉片測定，每組共測定6個葉片，結果用平均值+標準差表示，并用學生t檢驗方法比較處理組I、處理組2與對照組之間的統計差異值，參見圖2。注蠶豆種植方法將蠶豆(Kicia faba L.)種子用75 %乙醇表面消毒5min,蒸餾水沖洗3遍，播種于培養(yǎng)土(營養(yǎng)土與蛭石等比例混合)中。蠶豆生長的光/暗周期為14h/10h，光照強度約為300iimol .nT2 晝夜溫度分別為27°C和23°C，相對濕度70%左右，生長期間無任何脅迫。由圖2可知(I)與已公開的發(fā)明專利《基于釀酒酵母菌的植物抗蒸騰劑的制備方法》(CN100519734)所制作的抗蒸騰劑比較得本發(fā)明所公開的新型抗蒸騰劑對植物蒸騰速率的抑制效果更顯著；(2)本發(fā)明所公開的抗蒸騰劑作用效果更持久，作用時間提高30%以上，在四天后仍有效果。說明酵母菌在成膜物質的包裹下存活時間延長，從而發(fā)揮了更久的抗蒸騰效果。實施例3
I.復合型抗蒸騰劑的制備
1)菌劑A的制備
將活性干酵母粉，按5g/L的比例，于溫度為30°C的生理鹽水中活化30-60分鐘，再加A 2g/L海藻酸鈉，攪拌均勻后制得菌劑A ；
2)成膜劑B的制備
用蒸懼水配制成膜劑B,配方為2g/L CaCl2,6g/L葡萄糖；
3)復合型抗蒸騰劑的制備先將菌劑A噴施在植物葉表面，然后將成膜劑B噴施在植物葉表面，即可形成由成膜劑包裹著菌劑的復合型抗蒸騰劑。2.處理方法
將復合型抗蒸騰劑均勻噴施于蠶豆葉片表 面，用Cl - 340光合儀(美國CID公司)測量其氣體交換數據，持續(xù)時間2小時，結果用平均值+標準差表示，并用學生t檢驗方法比較處理組與對照組之間的統計差異值，參見圖3。注蠶豆種植方法將蠶豆(Kicia faba L.)種子用75 %乙醇浸泡消毒5min,蒸餾水沖洗3遍，播種于培養(yǎng)土(營養(yǎng)土與蛭石等比例混合)中。蠶豆生長的光/暗周期為14h/10h，光照強度約為300iimol .nT2 晝夜溫度分別為27°C和23°C，相對濕度70%左右，生長期間無任何脅迫。由圖3可知與空白處理結果相比，本發(fā)明所公開的新型抗蒸騰劑顯著提高了植物的水分利用效率，提升效果可達約30%。
權利要求
1.一種復合型抗蒸騰劑，其組成成分為活性干酵母粉5g/L、海藻酸鈉2g/L、氯化鈣2g/L、葡萄糖6g/L、氯化鈉O. 9g/L和水。
2.根據權利要求I所述的一種復合型抗蒸騰劑的制備方法，其特征在于，通過以下步驟實現 (1)菌劑A的制備將活性干酵母粉，按5g/L的比例，于溫度為30°C的生理鹽水中活化30-60分鐘，再加入2g/L海藻酸鈉，攪拌均勻后制得菌劑A ;其中活性干酵母粉為市售安琪牌耐高糖高活性干酵母粉，總細胞數> 200億cfu/g ； (2)成膜劑B的制備配方為2g/LCaCl2和6g/L葡萄糖用蒸懼水配制成膜劑B ； (3)復合型抗蒸騰劑的制備先將菌劑A噴施在植物葉表面，然后將成膜劑B噴施在植物葉表面，即形成由成膜劑包裹著菌劑的復合型抗蒸騰劑。
3.根據權利要求I所述的一種復合型抗蒸騰劑在抑制植物蒸騰中的應用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復合型抗蒸騰劑，由活性干酵母粉、海藻酸鈉、氯化鈣、葡萄糖、氯化鈉和水組成。由先將活性干酵母粉經活化后再加入海藻酸鈉，攪拌均勻后制得菌劑A，再用CaCl2和葡萄糖配置成膜劑B。將菌劑A噴施在植物葉表面，再將等體積成膜劑B噴施在植物葉表面，即形成由成膜劑包裹著菌劑的復合型抗蒸騰劑。本發(fā)明在保留了成膜型抗蒸騰劑特點的同時，也保持了酵母菌的活性，能夠有效地抑制氣孔開度，降低植物蒸騰作用，同時通過提供利于酵母菌存活的微環(huán)境，延長作用時間，提高節(jié)水效果。具有安全環(huán)保，制備成本低廉，適宜大規(guī)模生產，適用性廣，抗蒸騰效果顯著，有效時間長等優(yōu)點?？稍谝种聘珊岛桶敫珊档貐^(qū)農林植物蒸騰中應用。
文檔編號A01G7/06GK102626112SQ20121007986
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者歐曉彬, 沈仲佶, 王根軒 申請人:浙江大學