一種植物抗蟲劑的製作方法

2023-12-09 02:26:47 1

本發明涉及乙醯度大於或等於60％的幾丁寡糖(chitinoligosaccharide,COS)在抵抗食葉類害蟲引起的植物蟲害中的用途。本發明還涉及一種用於抵抗和/或預防食葉類害蟲引起的植物蟲害的幾丁寡糖組合物。
背景技術：
：在農業上傳統使用的抗蟲害製劑多為化學農藥，存在藥效低、毒性殘留時間長且嚴重影響植物的生長環境和牲畜及人的身體健康等諸多缺陷。因此，對高效、低毒、低殘留、無環境汙染的新型農藥存在需求。技術實現要素：一方面，本發明涉及乙醯度大於或等於60％的COS在抵抗和/或預防食葉類害蟲引起的植物蟲害中的用途。優選地，所述COS的乙醯度大於或等於80％。其中，本發明所述乙醯度大於或等於60％的COS的聚合度為2-30，優選為2-10。所述的食葉類害蟲包括但不限於：夜蛾、棉鈴蟲、跳甲和玉米螟。本發明所述的「幾丁寡糖」(chitinoligosaccharide,COS)是聚合度在2-30之間的寡糖混合物，所述寡糖由β-(1，4)-糖苷鍵連接的寡聚N-乙醯-D-氨基葡萄糖組成。其中，COS可通過將殼寡糖乙醯化、人工合成或任何本領域已知的方法獲得。本發明所述的「聚合度」是一種衡量聚合物分子大小的指標，其意為聚合物的組成所包含的重複單元的數目。在本發明中，COS的聚合度為2-30意為所述COS是包含單糖數目為2-30的寡糖的混合物。例如，所述COS可以是包含單糖數目分別為2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30的寡糖或其任意組合的混合物。優選地，本發明中使用的COS的聚合度為2-10，即所述COS包含單糖數目分別為2、3、4、5、6、7、8、9或10的寡糖或其任意組合的混合物。本發明所使用的COS具有大於或等於60％的乙醯度，也就是說，本發明中的COS中大於或等於60％的糖單元與乙醯基鍵合。具體地，本發明使用的COS的乙醯化程度為60％≤乙醯度≤100％，例如，本發明COS乙醯度的下限可以是60％、70％、80％、90％或100％，上限可以是60％、70％、80％、90％或100％，其中所述上限大於或等於所述下限。優選地，本發明使用的COS的乙醯化程度80％≤乙醯度≤100％。本發明乙醯度大於或等於60％的COS可通過下列方法製備並純化：將殼寡糖溶於水，加入過量的乙酸酐，隨後加入DMAP催化劑，在加熱條件下進行C2位氨基的選擇性乙醯化反應；反應完成後，對反應液離心，取上清液，隨後噴霧乾燥，進而獲得本發明的COS。所述COS的乙醯度可通過VarianMercury400MHz質譜儀在70℃由核磁共振通過1HNMR譜進行鑑定。本發明所述的食葉類害蟲是以植物的葉片為食的害蟲。其通常取食葉片，常咬成缺口或僅留葉脈，甚至全吃光。具體地，本發明的食葉類害蟲包括但不限於：夜蛾、棉鈴蟲、跳甲和/或玉米螟。在本發明的實施過程中，所述乙醯度大於或等於60％的COS可應用於任何遭受上述蟲害的植物，例如：農作物、園林植物、藥用植物、食用野生植物等。優選地，所述植物選自：薴麻、棉花、大麻和玉米。殼寡糖是一種與COS類似的寡糖組合物，區別在於其乙醯化程度低。此前的報導指出，將殼寡糖施用至植物後，其可通過抑制昆蟲的幾丁質酶活性發揮殺滅昆蟲的作用。在本發明中，發明人驚訝地發現，與殼寡糖殺滅害蟲不同的是，本發明的COS並不是通過殺死害蟲，而是通過降低害蟲對植物葉片的取食興趣來實現抗蟲效果。本發明的COS取得上述效果的機理可能是其靶向植物葉片上的幾丁寡糖受體，進而激活下遊的信號通路，誘導植物產生令害蟲厭惡的物質，從而實現抗蟲。但，本發明並不受上述機理的限定。另一方面，本發明涉及一種用於抵抗和/或預防食葉類害蟲引起的植物蟲害的幾丁寡糖(COS)組合物，其包含：(1)乙醯度大於或等於60％的COS，(2)溶劑，和任選的(3)一種或多種其他農藥，其中乙醯度大於或等於60％的COS在所述組合物中佔全部COS的50％以上、優選60％以上、更優選70％以上、更優選80％以上、更優選85％以上、更優選90％以上、更優選95％以上、更優選99％以上。所述幾丁寡糖組合物中乙醯度大於或等於60％的COS的重量百分比優選為0.0002％(2ppm)以上、更優選為0.001％(10ppm)以上、更優選為0.002％(20ppm)以上。對其上限沒有特殊限定，本領域技術人員可以根據需要來選擇，例如可以是1％(10000ppm)以下、優選0.1％(1000ppm)以下、更優選0.02％以下(200ppm)。所述溶劑優選為水。所述一種或多種其他農藥包括但不限於：除草劑、抗蟲劑、殺蟲劑、抗菌劑、殺菌劑和/或植物生長調節劑。在具體的實施過程中，本發明提供的組合物可通過本領域已知的任何方法配製。舉例來說，本發明所述的組合物可通過將一定量的經製備的乙醯度大於或等於60％的COS溶於一定量的水中獲得。本發明還涉及一種植物食葉類害蟲的抵抗和/或預防方法，其包括對所述植物施用本發明的COS組合物。在具體的實施過程中，本發明提供的組合物可通過任何多種本領域已知的方法施用至植物。優選地，所述組合物可使用噴霧法向植物進行施用。此外，本發明的組合物還可與其他本領域已知的農藥或肥料聯合使用。具體地，本文所述組合物在施用過程中可與一種或多種本領域已知的農藥或肥料以任意比例混合進而共同或順序向植物進行施用。即，本發明至少包括下述技術方案：1.乙醯度大於或等於60％的幾丁寡糖在抵抗和/或預防食葉類害蟲引起的植物蟲害中的用途。2.項1的用途，其中所述幾丁寡糖的乙醯度大於或等於80％。3.項1或2的用途，其中所述幾丁寡糖的聚合度為2-30。4.項1-3任一項的用途，其中所述幾丁寡糖的聚合度為2-10。5.項1-4任一項的用途，其中所述食葉類害蟲選自：夜蛾、棉鈴蟲、跳甲和玉米螟。6.項1-5任一項的用途，其中所述植物選自：薴麻、棉花、大麻和玉米。7.一種用於抵抗和/或預防食葉類害蟲引起的植物蟲害的幾丁寡糖組合物，其包含：(1)乙醯度大於或等於60％的幾丁寡糖，(2)溶劑，和(3)任選的一種或多種其他農藥，所述組合物中,乙醯度大於或等於60％的幾丁寡糖佔全部幾丁寡糖的95重量％以上。8.項7的幾丁寡糖組合物，其中，所述溶劑為水。9.項7或8的幾丁寡糖組合物，其中，所述一種或多種其他農藥包括：除草劑、抗蟲劑、殺蟲劑、抗菌劑、殺菌劑和/或植物生長調節劑。10.項7～9中任一項所述的幾丁寡糖組合物，其中，所述幾丁寡糖組合物中，所述乙醯度大於或等於60％的幾丁寡糖的含量為0.002重量％以上。11.項7～10中任一項所述的幾丁寡糖組合物，其中，所述幾丁寡糖的乙醯度大於或等於80％。12.項7～11中任一項所述的幾丁寡糖組合物，其中，所述幾丁寡糖的聚合度為2-30，優選2-10。13.項7～12中任一項所述的幾丁寡糖組合物，其中，所述食葉類害蟲選自：夜蛾、棉鈴蟲、跳甲和玉米螟。14.項7～13中任一項所述的幾丁寡糖組合物，其中，所述植物選自：薴麻、棉花、大麻和玉米。15.一種食葉類害蟲引起的植物蟲害的抵抗和/或預防方法，其包括對植物施用項7-14中任一項所述的幾丁寡糖組合物的步驟。16.根據項15所述的抵抗和/或預防方法，其中，所述植物選自：薴麻、棉花、大麻和玉米。還需要說明的是，在本說明書中，「％」如無特殊提及是指重量％。附圖說明圖1.5小時後薴麻夜蛾對薴麻葉片的取食程度。具體實施方式實施例1乙醯度大於或等於60％的COS抵抗蟲害的室內試驗(1)薴麻夜蛾的抵抗殼寡糖是一種寡糖組合物，其乙醯化程度低。COS是將殼寡糖乙醯化後得到的聚合度在2-30之間、具有高乙醯度的寡糖。在本實施例中，使用殼寡糖(乙醯度30％以下)作為對照，對不同乙醯度的COS對薴麻夜蛾蟲害的抵抗進行了研究。具體實施如下：薴麻夜蛾採自中國農業科學院麻類研究所沅江試驗站，為1-2齡幼蟲。取回後將其放入養蟲缸，用栽培品種「中薴1號」飼喂，選生長一致的4齡幼蟲，飢餓5h後用於試驗。在實驗過程中，使用川薴8號葉片，其中每組剪取直徑為1cm的圓形葉片。分別製備殼寡糖(乙醯度小於等於30％)、乙醯度為60-90％聚合度為2-30的COS、乙醯度為80-100％聚合度為2-30的COS以及乙醯度為60-90％聚合度為2-10的COS用於本研究。將上述樣品以100ppm的濃度溶於水中，並分別噴灑至不同組的川薴8號葉片上，對照組噴灑相同量的水，每組四葉片。噴灑15天後，分別將4齡薴麻夜蛾幼蟲(10隻)與各組葉片放入相同的養蟲缸，12小時後記錄薴麻夜蛾取食情況。隨後對各葉片吞食程度進行計算。結果發現，相比殼寡糖和對照，乙醯度為60-90％、80-100％聚合度2-30的COS以及乙醯度為60-90％聚合度為2-10的COS顯著降低了薴麻夜蛾啃食薴麻葉片的程度(p≤0.05)，具體結果參見下表1。表1.不同乙醯度的COS抗薴麻夜蛾的效果組葉片平均啃食程度(％)對照組(水)100±4.0殼寡糖(乙醯度為30％以下)55±4.16乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS30±4.04乙醯度80-100％、聚合度2-30的COS9.7±5.13乙醯度60-90％、聚合度2-10的COS15.7±3.21之前的報導指出，將殼寡糖施用至植物後，其可通過抑制昆蟲的幾丁質酶活性發揮殺滅昆蟲的作用。在本申請中，申請人驚訝地發現，與殼寡糖殺滅害蟲不同的是，本發明的COS並不直接殺死害蟲，而是通過降低害蟲對植物葉片的取食興趣來實現抗蟲效果，如圖1所示，將噴灑相同量的水、乙醯度30％以下的殼寡糖和乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS的葉片放入同一培養皿後，蟲子更傾向於啃食水和殼寡糖組的葉片。此外，與殼寡糖不同的是，本發明的COS並未殺死害蟲，表2顯示了100ppm的不同乙醯度的殼寡糖和COS對害蟲的致死效果。本發明的COS取得上述效果的機理可能是其靶向植物葉片上的幾丁寡糖受體，進而激活下遊的信號通路，誘導植物產生令害蟲厭惡的物質，從而實現抗蟲。表2.施用殼寡糖和本發明的COS後薴麻夜蛾的平均致死率(％)(2)棉鈴蟲和甘藍夜蛾的抵抗在本實施例中，研究了100ppm的乙醯度為60-90％聚合度為2-30的COS對棉花蟲害棉鈴蟲和甘藍蟲害甘藍夜蛾的抵抗效果。結果顯示，乙醯度60-90％的COS降低了棉鈴蟲和甘藍夜蛾的危害程度，具體結果如表3和4所示。表3.本發明的COS抗棉鈴蟲的效果組葉片平均啃食程度(％)對照組(水)100乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS4.3±1.32表4.本發明的COS抗甘藍夜蛾的效果組葉片平均啃食程度(％)對照組(水)100乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS20.3±6.11實施例2乙醯度大於或等於60％的COS抵抗蟲害的田間效果(1)薴麻夜蛾的田間效果本研究中，以清水為無處理對照、田間實驗選擇中薴1號，待薴麻生長至15-25cm高時，將清水、20ppm、100ppm和200ppm的乙醯度大於或等於60％的COS水溶液噴灑至薴麻田，每個處理面積為9m2，每個處理重複3次。薴麻夜蛾採用半人工釋放：取同一天化蛹的薴麻夜蛾按照每4個處理放2對蛹，待薴麻夜蛾羽化後自行選擇產卵，薴麻夜蛾幼蟲危害2周後調查記錄危害情況。危害程度為取食麵積佔總葉面積的比率。實驗結果表明，本發明的COS組合物可以顯著降低薴麻夜蛾在田間危害程度(p≤0.05)，具體結果如下表5：表5.不同濃度的本發明的COS對薴麻夜蛾抵抗的田間效果組危害程度(％)對照組(水)55.42±6.5720ppm乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS31.62±4.66100ppm乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS8.38±5.34200ppm乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS19.05±7.2(2)跳甲、玉米螟的田間效果本研究中，以清水為無處理對照、田間實驗選擇肇州大麻和玉米，將200ppm的COS水溶液噴灑至上述植物，每個處理重複3次，常規管理，保證植物的正常生長。待大麻跳甲、玉米螟發生期，大麻跳甲、玉米螟的防治效果調查採用五點取樣，每點在施藥前後定點調查2株，共10株，記錄並計算防治效果。實驗結果表明，本發明的COS組合物可顯著降低大麻跳甲、玉米螟在田間危害程度(p≤0.05)。表5.本發明的COS對大麻跳甲抵抗的田間效果組危害程度(％)對照組(水)56.54±7200ppm乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS19.01±8.55表6.本發明的COS對玉米螟抵抗的田間效果組危害程度(％)對照組(水)61.43±7.11200ppm乙醯度60-90％、聚合度2-30的COS24.81±10.32當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp