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2019西班牙人对维戈塞尔塔集锦: 大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201610278530.1

申請日:

20160428

公開號:

CN105941463B

公開日:

20181207

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A01N55/10,A01P3/00 主分類號: A01N55/10,A01P3/00
申請人: 華南農業大學
發明人: 林雅鈴,劉楊潤琦,周盛文,劉瓊瓊,雷雨風,張安強
地址: 510642 廣東省廣州市天河區五山路483號
優先權: CN201610278530A
專利代理機構: 廣州市華學知識產權代理有限公司 代理人: 蘇運貞;裘暉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610278530.1

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途。該大分子季銨鹽的結構式如式(1)所示。該大分子季銨鹽的主鏈為疏水性的PDMS、側基為QAS,由于主鏈和側基有較強的親疏水性差異,其在水性體系中可穩定吸附在疏水性的菌核外層表面,從而使得菌核表面的季銨鹽濃度大大增加,可有效殺滅從菌核萌發孔中萌發的初級菌絲,從而抑制菌核的萌發。該大分子季銨鹽易溶于水,無需乳化劑等助劑即可配制成不同濃度的水溶液,方便使用。

權利要求書

1.大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途,其特征在于:所述的大分子季銨鹽的結構式如式I所示:其中,R為CHCHCH-或所述的m的值為4~16;所述的n的值為8~48;m、n均為4的倍數。2.根據權利要求1所述的大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途,其特征在于:所述的大分子季銨鹽的聚硅氧烷主鏈的數均分子量為2000~8000;所述的大分子季銨鹽中的接枝季銨鹽基團的鏈節數占總鏈節數為1/3~1/8。3.根據權利要求1所述的大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途,其特征在于:包括如下步驟:將大分子季銨鹽配制成溶液,噴灑到用于種植水稻的載體上,攪拌均勻即可。4.根據權利要求3所述的大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途,其特征在于:所述的載體為田間土壤或是還田秸稈。5.根據權利要求4所述的大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途,其特征在于:所述的還田秸稈或田間土壤與所述的大分子季銨鹽按還田秸稈量或田間土壤量:大分子季銨鹽有效量=1hm:100g計算。

說明書

技術領域

本發明涉及大分子季銨鹽的用途,特別涉及大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途。

背景技術

水稻紋枯病,俗稱爛腳病、花稈病等,是水稻生產上普遍發生的一種世界性真菌病害,由立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)引起,也是水稻的三大病害之一。隨著多蘗、矮稈品種和密植、增施氮肥等高產措施的推廣及管理等方式上的改變,其為害越來越重,現已成為我國南方水稻三大病害之首。

由于水稻紋枯病菌寄主范圍廣、腐生性強,病害始于基部,發病條件與田間小氣候如溫度、濕度、通風狀況等有密切關系,至今沒有發現高抗或免疫的種質資源。

遺落在稻田的菌核是稻紋枯病的主要初次侵染來源。菌核在冬季和其他不利條件下能存活很長時間。菌核隨腐爛的病組織散落于田間,潛伏在稻稈下、土壤中,來年萌發,較難防治。特別是現行推廣的秸稈還田、蓋草滅草等技術措施無形中增加了菌核存活的數量。再加之,菌核外層是由多層死菌細胞壁組成的擬薄壁組織,堅硬且有效抵御各類接觸型殺菌劑,一般認為,在菌核階段是很難將病原菌根除。

水稻紋枯病病菌的菌核在其病害循環上是一個重要環節。病原菌主要以菌核在土壤中越冬,也能以菌絲體和菌核在病稻草和其他寄主殘體上越冬。初侵染源主要為田間越冬的菌核。春耕灌水后,越冬菌核漂浮水面,插秧后隨水漂浮,附著在稻株基部葉鞘上,適宜條件下,萌發長出菌絲,進入葉鞘內側,產生附著胞,通過氣孔或直接侵入組織內。病菌侵入后,在稻株組織中擴展,并向外長出氣生菌絲,蔓延至附近葉鞘、葉片或鄰近稻株進行再侵染。菌絲的主要作用是從稻株的下部向上垂直擴展。病部形成的菌核脫落后,也可隨水流漂浮附著于稻株基部,萌發后進行再侵染。若萌發條件不足(如入冬),病原將保持菌核狀態,在水稻收割后落入土壤或隱藏于還田的秸稈中過冬,來年成為初侵染源,形成病害循環。

當今對水稻紋枯病的防治主要是針對菌絲的殺滅以及阻止菌絲形成菌核來阻斷病害循環。一旦形成菌核就沒有有效的防治手段,只能等到萌發后再采取防治。無法針對菌核進行防治,這是難以徹底根除水稻紋枯病的其中一個原因。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足,提供大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途。

本發明的目的通過下述技術方案實現:大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途。

所述的大分子季銨鹽(PDMS-g-QAS)的結構式如式(1)所示:

其中,R為CH3CH2CH2-或m與n的值根據分子量和接枝率確定。

所述的m的值優選為4~16;所述的n的值優選為8~48;m、n均為4的倍數。

所述的PDMS-g-QAS的聚硅氧烷主鏈的數均分子量在2000~8000之間。

所述的PDMS-g-QAS中的接枝季銨鹽基團的鏈節數占總鏈節數(接枝率)為1/3~1/8。

所述的大分子季銨鹽在抑制水稻紋枯病菌菌核萌發中的用途,包括如下步驟:將大分子季銨鹽配制成溶液,噴灑到用于種植水稻的載體上,攪拌均勻即可。

所述的載體為田間土壤或是還田秸稈。

所述的還田秸稈或田間土壤與所述的大分子季銨鹽按還田秸稈量或田間土壤量(hm2):大分子季銨鹽有效量(g)=1:100計算。有效量指不含溶劑的大分子季銨鹽的質量。

本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果:

(1)季銨鹽具有獨特的表面活性,且滲透力強、較易生物降解、抗菌譜廣。一般認為季銨鹽對真菌的抗菌機理是其可以抑制菌絲生長及孢子的萌發,同時還會破壞細胞膜的完整性。但針對病原菌菌核時,由于菌核外層為致密堅硬的擬薄壁組織,小分子季銨鹽很難滲透菌核的外層,故難以直接對內層休眠的菌絲進行抑制或殺死。本發明通過一種主鏈為疏水性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、側基為季銨鹽基團(QAS)的大分子季銨鹽(PDMS-g-QAS),由于PDMS-g-QAS的主鏈和側基有較強的親疏水性差異,其在水性體系中可穩定吸附在疏水性的菌核外層表面,從而使得菌核表面的季銨鹽濃度大大增加,可有效殺滅從菌核萌發孔中萌發的初級菌絲,從而抑制菌核的萌發。

(2)PDMS-g-QAS易溶于水,無需乳化劑等助劑即可配制成不同濃度的水溶液,方便使用;PDMS-g-QAS在水溶液中可穩定吸附在疏水性的菌核外層表面,對菌核的萌發有較強的抑制作用;吸附在菌核表面的大分子季銨鹽亦可改變菌核外層的親疏水性,使原本疏水的菌核外層變為親水性,增強菌核外層的吸水能力,可將能漂浮在水面上的“浮游菌核”變成了沉入水底的“沉核”,田間實驗表明,菌核多在水面附近(即水稻的葉鞘部位)上萌發、為害,沉入水底的菌核的萌發亦受到一定的限制,這也在一定程度上抑制了菌核萌發后的為害。

附圖說明

圖1為三種典型結構的PDMS-g-QAS的結構圖;其中,圖A對應PDMS-g-BC,是以PDMS為主鏈,含有烷基二甲基芐基氯化銨側基的聚硅氧烷接枝季銨鹽;圖B對應PDMS-g-BB,是以PDMS為主鏈,含有烷基二甲基丁基氯化銨側基的聚硅氧烷接枝季銨鹽;圖C對應PDMS-g-HEB,是以PDMS為主鏈,含有烷基二甲基己基氯化銨側基的聚硅氧烷接枝季銨鹽。

圖2為不同烷基二甲基芐基氯化銨側基接枝率的PDMS-g-BC浸泡水稻紋枯病菌菌核后,菌核的萌發率與所浸泡藥劑的濃度之間的關系圖。

圖3為水稻紋枯病菌菌核在不同結構的PDMS-g-QAS溶液以及小分子季銨鹽(十二烷基二甲基芐基氯化銨,即:季銨鹽1227)溶液浸泡48h后,菌核的萌發率與所浸泡藥劑的濃度之間的關系圖。

圖4是不同結構的PDMS-g-QAS溶液以及小分子季銨鹽(十二烷基二甲基芐基氯化銨,即:季銨鹽1227)作用還田秸稈的效果圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述,但本發明的實施方式不限于此。

本發明所用試劑均可從市場購得。

實施例1:

用聚硅氧烷接枝芐基氯化銨(PDMS-g-BC,如圖1A所示)水溶液抑制水稻紋枯病菌菌核萌發的方法,包括如下步驟:

(1)大分子季銨鹽溶液的配制:稱量一定計量的聚硅氧烷接枝芐基氯化銨(PDMS-g-BC,數均分子量為2.4×103,季銨鹽接枝率為1/5,其具體制備方法參照文獻“Lin Yaling,Liu Qiongqiong,Cheng Liujun,Lei Yufeng,Zhang Anqiang.Synthesis and antimicrobial activities of polysiloxane-containing quaternary ammonium salts on bacteria and phytopathogenic fungi.Reactive&Functional Polymers,2014,85:36-44.”或是“劉瓊瓊.高分子季銨鹽的合成、表征及其對細菌和真菌的抑制特性研究;華南理工大學碩士論文,2014”;制備原料八甲基環四硅氧烷(D4)、四甲基四氫環四硅氧烷(D4H)與六甲基二硅氧烷(MM)的投料摩爾比為4:1:1,季銨化反應所用原料為氯化芐),配制成濃度為1g/L的PDMS-g-BC水溶液,并逐級稀釋為0.8、0.5、0.3、0.1、0.05、0.03和0.01g/L的PDMS-g-BC水溶液。

(2)浸泡水稻紋枯病菌(R.solani)菌核:將160顆水稻紋枯病菌(華南農業大學資源環境學院植物病理學系真菌研究室惠贈,可在中國普通微生物菌種保藏管理中心或其他微生物保藏公司購買)老熟的菌核(菌核是在實驗室中,由28℃培養箱,PDA培養基培養并老熟30天得到)分成8組,分別置入上述0.01~1g/L的PDMS-g-BC水溶液中,在室溫下浸泡48小時;同時設置對照組,將20顆水稻紋枯病菌老熟的菌核在蒸餾水中浸泡同樣的時間。

(3)使用培養基培養浸泡過的菌核檢驗抑制率:取出浸泡后的菌核,將其自然晾干后置于土豆葡萄糖瓊脂(PDA,其中,土豆:葡萄糖:瓊脂按質量比10:1:1配比)培養基上,并在28℃的霉菌培養箱中培養,5天后,記錄各組菌核的萌發數量及萌發菌核的菌落擴展直徑。

按式(A)計算每組菌核的菌核萌發抑制率:

菌核萌發抑制率=(菌核總數–可萌發的菌核數量)/菌核總數×100% (A)

實施例2:

用聚硅氧烷接枝正丁基溴化銨(PDMS-g-BB,如圖1B所示)水溶液抑制水稻紋枯病菌菌核萌發的方法,基本與實施例1相同,區別僅在于:步驟(1)中的大分子季銨鹽為聚硅氧烷接枝正丁基溴化銨(PDMS-g-BB,數均分子量為3.0×103,季銨鹽接枝率為1/6,具體制備方法參照文獻“Lin Yaling,Liu Qiongqiong,Cheng Liujun,Lei Yufeng,Zhang Anqiang.Synthesis and antimicrobial activities of polysiloxane-containing quaternary ammonium salts on bacteria and phytopathogenic fungi.Reactive&Functional Polymers,2014,85:36-44.”或是“劉瓊瓊.高分子季銨鹽的合成、表征及其對細菌和真菌的抑制特性研究;華南理工大學碩士論文,2014”;制備原料八甲基環四硅氧烷(D4)、四甲基四氫環四硅氧烷(D4H)與六甲基二硅氧烷(MM)的投料摩爾比為5:1:1,季銨化反應所用原料為溴代正丁烷)。

實施例3:

用聚硅氧烷接枝正己基溴化銨(PDMS-g-HEB,如圖1C所示)水溶液抑制水稻紋枯病菌菌核萌發的方法,基本與實施例1相同,區別僅在于:步驟(1)中的大分子季銨鹽為聚硅氧烷接枝正己基溴化銨(PDMS-g-HEB,數均分子量為2.5×103,季銨鹽接枝率為1/4,具體制備方法參照文獻“Lin Yaling,Liu Qiongqiong,Cheng Liujun,Lei Yufeng,Zhang Anqiang.Synthesis and antimicrobial activities of polysiloxane-containing quaternary ammonium salts on bacteria and phytopathogenic fungi.Reactive&Functional Polymers,2014,85:36-44.”或是“劉瓊瓊.高分子季銨鹽的合成、表征及其對細菌和真菌的抑制特性研究;華南理工大學碩士論文,2014”;制備原料八甲基環四硅氧烷(D4)、四甲基四氫環四硅氧烷(D4H)與六甲基二硅氧烷(MM)的投料摩爾比為3:1:1,季銨化反應所用原料為1-溴代正己烷)。

實施例4:

將不同季銨鹽側基接枝率(側基接枝率介于1/3~1/8,制備原料八甲基環四硅氧烷(D4)、四甲基四氫環四硅氧烷(D4H)與六甲基二硅氧烷(MM)的投料摩爾比分別為2:1:1~7:1:1)的聚硅氧烷接枝芐基氯化銨(PDMS-g-BC)配制成0.01、0.1和1.0g/L的水溶液,采用與實施例1相同的浸泡方法和菌核培養方法,計算不同季銨鹽側基接枝率的PDMS-g-BC對水稻紋枯病菌菌核的萌發抑制率,其結果如圖2所示。結果表明,隨著季銨鹽基團接枝率的上升,對水稻紋枯病菌菌核的抑制作用有所增強,但溶液濃度較高時,由于菌核的萌發抑制率已接近100%,這種增強效果不顯著。

實施例5:

將不同季銨鹽基團的PDMS-g-QAS以及十二烷基二甲基芐基氯化銨(季銨鹽1227)配制成1.0g/L的溶液,按季銨鹽有效量100g/hm2噴灑至當年發過病的試驗田還田的秸稈中,待來年春耕灌水插秧后15d,觀察記錄水稻紋枯病發病率,其結果如圖4所示。

對比實施例:

用十二烷基二甲基芐基氯化銨(季銨鹽1227)水溶液抑制水稻紋枯病菌菌核萌發的使用方法。

與實施例1相比,除步驟(1)中的大分子季銨鹽為十二烷基二甲基芐基氯化銨(季銨鹽1227)之外,其余均與實施例1相同。

不同結構的PDMS-g-QAS(圖1A-C,實施例1-3制備得到的)和小分子季銨鹽浸泡菌核后,菌核的萌發抑制率與藥物濃度之間的關系如圖3所示。結果表明,PDMS-g-BC抑制菌核萌發的效果最好,且濃度達到0.8g/L時,經其浸泡過的水稻紋枯病菌菌核完全沒有萌發,培養基上未觀察到有菌絲從菌核中生長出來;其他兩種結構的PDMS-g-QAS,也對菌核萌發也有很好的抑制作用。而小分子季銨鹽(季銨鹽1227)對菌核的萌發幾乎沒有抑制作用。

上述實施例為本發明較佳的實施方式,但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制,其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均應為等效的置換方式,都包含在本發明的?;し段е?。

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大分子 銨鹽 抑制 水稻 病菌 菌核 萌發 中的 用途
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