牛磺酸在促进三七生长、抑菌、诱导产生抗性中的应用

技术领域

本发明属于农业领域，具体涉及一种牛磺酸在促进三七生长、抑菌、诱导三七产生抗性和/或缓解三七连作障碍中的应用；本发明还涉及一种促进三七生长、抑菌、诱导三七产生抗性和/或缓解三七连作障碍的方法，以及涉及一种生物农药、三七诱抗剂、三七生长调节剂、三七连作障碍缓解剂。

背景技术

三七[Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen]为五加科人参属植物，是我国独具特色的大宗药用作物，具有散瘀止血，消肿定痛等功效，对治疗心脑血管系统疾病具有显著疗效。云南省三七种植面积占全国的98％以上，三七的种植和加工已成为云南省地方经济发展的重要支柱产业。云南是中药材三七的主产区，但由于三七的生长习性，容易爆发严重的叶部病害和根部病害，如三七黑斑病和根腐病等，加之其连作障碍问题严重，均已成为限制三七产业健康发展的关键因素，严重影响三七的产量和品质。目前用于缓解以上问题的主要手段包括化学防治、作物轮作和生物防治等。化学防治对环境的危害限制了其在实际生产中的应用；而作物轮作周期长，且适宜的用于缓解三七连作障碍的作物目前还未见在生产中应用。

牛磺酸是生物体内的一种游离的β-含硫氨基酸，由于牛磺酸最早发现在牛胆汁中，所以又名牛胆酸、牛胆素。已有的研究表明，牛磺酸是调节机体正常生理活动的活性物质，具有消炎镇痛、维持机体渗透压平衡、调节神经传导、参与内分泌活动、调节脂类消化与吸收、增加心脏收缩能力、提高机体免疫能力、增强细胞膜抗氧化能力等广泛的生物学功能。因此牛磺酸具有较高的药用和医用价值，广泛应用于功能性饮料、宠物食品、保健食品、饲料、医药等领域。此外，也可用作生化试剂和其他高附加值产品的合成中间体，是一种具有广泛应用价值的精细化学品。

但到目前为止，尚未发现有牛磺酸在促进三七生长、抑菌、诱导三七产生抗性和/或缓解三七连作障碍的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供了一种牛磺酸在促进三七生长、抑菌、诱导三七产生抗性和/或缓解三七连作障碍中的应用，以及相关的方法和药剂。

本发明发现了牛磺酸能促进三七生长、诱导三七产生抗性，并抑制三七病原菌生长，缓解三七连作障碍，是一种潜在的生物农药、三七诱抗剂、三七生长调节剂及三七连作障碍缓解剂，具有低毒、无污染、对环境友好等优点，是三七绿色生态防控的有效途径。

具体地，通过以下几个方面的技术方案实现了本发明：

在第一方面，本发明提供了一种牛磺酸在促进三七生长、抑菌、诱导三七产生抗性和/或缓解三七连作障碍中的应用。

在一个优选的实施方案中，所述抑菌包括抑制三七病原菌，例如三七根腐病的病原菌。

优选的，所述抑菌包括抑制三七锈腐菌(Ilyonectria destructans)、茄腐镰刀菌(Fusarium solani)、雪腐镰刀菌(Monographella cucumerina)、恶疫霉菌(Phytophthoracactorum)。

在一个优选的实施方案中，所述诱导三七产生抗性包括诱导三七产生抗病性，所述抗病性包括对三七病原菌的抗性。

优选的，所述抗病性包括对三七黑斑病菌的抗性。

在一个优选的实施方案中，所述应用包括对三七使用牛磺酸进行处理，包括用牛磺酸对三七植株进行灌根或者叶面喷施。

在一个优选的实施方案中，牛磺酸在应用时可与辅料制成农业上可接受的剂型，所述剂型包括水溶剂、喷雾剂等。

优选的，牛磺酸配制成水溶液的形式使用。

牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL，优选为0.01μg/mL，0.1μg/mL，0.5μg/mL，1μg/mL，5μg/mL，10μg/mL，20μg/mL，30μg/mL，40μg/mL，50μg/mL，60μg/mL，70μg/mL，80μg/mL，90μg/mL，100μg/mL。优选的，牛磺酸溶液的浓度可以为0.1～100μg/mL。当用于缓解三七连作障碍时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01μg/mL～100μg/mL；当用于抑菌时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.1μg/mL～100μg/mL；当用于促进三七生长时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL；当用于诱导三七产生抗性时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL。

在第二个方面，本发明提供了一种促进三七生长、抑菌、诱导三七产生抗性和/或缓解三七连作障碍的方法，所述方法包括对三七使用牛磺酸进行处理。

在一个优选的实施方案中，所述抑菌包括抑制三七病原菌，例如三七根腐病的病原菌。

优选的，所述抑菌包括抑制三七锈腐菌(Ilyonectria destructans)、茄腐镰刀菌(Fusarium solani)、雪腐镰刀菌(Monographella cucumerina)、恶疫霉菌(Phytophthoracactorum)。

在一个优选的实施方案中，所述诱导三七产生抗性包括诱导三七产生抗病性，所述抗病性包括对三七病原菌的抗性。

优选的，所述抗病性包括对三七黑斑病菌的抗性。

在一个优选的实施方案中，所述应用包括对三七使用牛磺酸进行处理，包括用牛磺酸对三七植株进行灌根或者叶面喷施。

在一个优选的实施方案中，牛磺酸在应用时可与辅料制成农业上可接受的剂型，所述剂型包括水溶剂、喷雾剂等。

优选的，牛磺酸配制成水溶液的形式使用。

牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL，优选为0.01μg/mL，0.1μg/mL，0.5μg/mL，1μg/mL，5μg/mL，10μg/mL，20μg/mL，30μg/mL，40μg/mL，50μg/mL，60μg/mL，70μg/mL，80μg/mL，90μg/mL，100μg/mL。优选的，牛磺酸溶液的浓度可以为0.1～100μg/mL。当用于缓解三七连作障碍时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01μg/mL～100μg/mL；当用于抑菌时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.1μg/mL～100μg/mL；当用于促进三七生长时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL；当用于诱导三七产生抗性时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL。

在第三个方面，本发明提供了一种生物农药、三七诱抗剂、三七生长调节剂、三七连作障碍缓解剂，所述生物农药、三七诱抗剂、三七生长调节剂、三七连作障碍缓解剂包含牛磺酸作为活性成分。

本发明中，所述生物农药(Biopesticide)是指用生物活体，或生物代谢过程产生的具有生物活性的物质、或从生物体中提取的物质用来防治农林作物病虫草鼠害，并可以支撑商品上市流通的制剂，包括抑菌剂、生物杀虫剂、农用抗生素，生态农药等。

在一个优选的实施方案中，所述生物农药包括抑菌剂，其用于抑制三七病原菌，例如三七根腐病的病原菌；优选的，所述抑菌包括抑制三七锈腐菌(Ilyonectriadestructans)、茄腐镰刀菌(Fusarium solani)、雪腐镰刀菌(Monographellacucumerina)、恶疫霉菌(Phytophthora cactorum)。

本发明中，所述三七生长调节剂是调控三七体内的各种代谢过程，以起到改善三七品质和提高产量的一类物质。

在一个优选的实施方案中，所述三七生长调节剂用于促进三七生长。

本发明中，所述促进三七生长包括促进三七种子萌发、生物量积累、根系生长、改善植物品质、提高产量。

本发明中，所述三七诱抗剂(elicitor)是指能够激活三七产生防卫反应的因子的统称。

在一个优选的实施方案中，所述三七诱抗剂用于诱导三七产生抗性，包括诱导三七产生抗病性，所述抗病性包括对三七病原菌的抗性。优选的，所述抗病性包括对三七黑斑病菌的抗性。

本发明中，所述三七连作障碍缓解剂是指能够缓解连续在同一块土壤上栽培三七引起的三七生长发育异常的一类物质。

在一个优选的实施方案中，所述生物抑菌剂、三七诱抗剂、三七生长调节剂、三七连作障碍缓解剂还可以包括其他辅料，并且可以为水溶剂、喷雾剂等。

优选的，牛磺酸配制成水溶液的形式使用。

牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL，优选为0.01μg/mL，0.1μg/mL，0.5μg/mL，1μg/mL，5μg/mL，10μg/mL，20μg/mL，30μg/mL，40μg/mL，50μg/mL，60μg/mL，70μg/mL，80μg/mL，90μg/mL，100μg/mL。优选的，牛磺酸溶液的浓度可以为0.1～100μg/mL。当用于缓解三七连作障碍时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01μg/mL～100μg/mL；当用于抑菌时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.1μg/mL～100μg/mL；当用于促进三七生长时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL；当用于诱导三七产生抗性时，牛磺酸溶液的浓度可以为0.01～100μg/mL。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明公开了牛磺酸在促进三七生长、抑菌、诱导三七产生抗性和/或缓解三七连作障碍中的应用。经研究发现，在一定的浓度范围内，牛磺酸既能够显著促进三七的生长，抑制三七根腐病病原菌的生长、降低根腐病的发生，也能够显著缓解三七的连作障碍以及增强三七对黑斑病的抗性，显著降低黑斑病的发病面积。并且具有低毒、无污染、对环境友好等优点，是三七绿色生态防控的有效途径。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中(*p<0.05)：

图1为牛磺酸对连作土移栽三七子条的影响。

图2为牛磺酸对连作土种植三七种子的影响。

图3为牛磺酸对三七主要根腐病病原菌的抑菌效果。

图4为牛磺酸对三七生长的影响。

图5为灌根牛磺酸诱导三七抗黑斑病的病斑面积测定图。

图6为叶面喷施牛磺酸诱导三七抗黑斑病的病斑面积测定图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道购买得到的常规产品。

实施例1：牛磺酸缓解三七连作障碍的效果评价试验

取0.1g的牛磺酸标准品(纯度>99％)加到装有1L无菌水的蓝口瓶中，混匀，配制成浓度为100μg/mL的牛磺酸溶液，随后从浓度为100μg/mL的牛磺酸溶液中取出100mL加到装有900mL无菌水的蓝口瓶中，配成终浓度为10μg/mL的牛磺酸溶液，依次类推，分别配制出1μg/mL、0.1μg/mL、0.01μg/mL的牛磺酸溶液备用。(1)将种植过一年三七的连作土壤混匀后装盆，选取长势一致的三七子条移栽，待缓苗一周后，准备50mL的量筒，分别取出对应浓度的牛磺酸溶液对移栽在三七连作土中的三七苗盆栽进行灌根处理，以无菌水为对照，每个浓度处理6盆，每盆50mL。15d后再灌一次牛磺酸溶液，待2个月后对三七存苗率和根腐病的发病率进行统计，结果如图1所示。(2)将种植过一年三七的连作土壤混匀后装盆，选取颗粒饱满的三七种子播种，再准备50mL的量筒，分别取出对应浓度的牛磺酸溶液进行灌根处理，以无菌水为对照，每个浓度处理8盆，每盆50mL。15d后再灌一次牛磺酸溶液，出苗后统计其出苗率，2个月后进行存苗率和根腐病的发病率统计，结果如图2所示。

存苗率＝存苗数/总数*100％

根腐病发病率＝发病数/总数*100％

出苗率＝出苗数/总数*100％

从图1可以看出，浓度为0.01μg/mL～100μg/mL的牛磺酸溶液处理连作土移栽三七子条后，能提高三七的存苗率(图1A)，其中1μg/mL的牛磺酸溶液处理效果最好；还能降低三七根腐病的发病率(图1B)，其中1μg/mL的牛磺酸溶液处理效果最好。说明牛磺酸对三七的连作障碍具有显著的缓解效果。

从图2可以看出，浓度为0.1μg/mL～100μg/mL的牛磺酸溶液处理连作土种植三七种子后，能提高三七种子的出苗率(图2A)，其中0.1μg/mL的牛磺酸溶液处理效果最好；还能提高三七的存苗率(图2B)，其中1μg/mL的牛磺酸溶液处理效果最好；还能降低三七根腐病的发病率(图2C)，其中1μg/mL的牛磺酸溶液处理效果最好。说明牛磺酸对三七的连作障碍具有显著的缓解效果。

实施例2：牛磺酸对三七主要根腐病病原菌的抑菌试验

准备6个已灭菌的离心管(规格：15mL)，取0.1g牛磺酸加到装有10mL灭菌水的离心管中，配制成浓度为10mg/mL的牛磺酸溶液，混匀后，从中取1mL溶液加入到装有9mL灭菌水的离心管中，配制成浓度为1mg/mL的牛磺酸溶液，依此类推，配制好浓度为0.1mg/mL、0.01mg/mL、0.001mg/mL的牛磺酸溶液备用；准备6个250mL的锥形瓶，每个锥形瓶中放置100mL的PDA(马铃薯琼脂糖培养基)。分别取1mL上述配制好的牛磺酸溶液添加到已灭菌的PDA(马铃薯琼脂糖培养基)中制成终浓度为0.01μg/mL、0.1μg/mL、1μg/mL、10μg/mL、100μg/mL的平板待用，以相同体积无菌水的PDA培养基分别作为对照。将三七主要根腐病病原菌锈腐菌(Ilyonectria destructans，菌株编号：RS6)、茄腐镰刀菌(Fusarium solani，菌株编号F3)、雪腐镰刀菌(Monographella cucumerina，菌株编号：M)和恶疫霉菌(Phytophthoracactorum，菌株编号D-6)于PDA(马铃薯琼脂糖培养基)上进行培养，培养7d后，用孔径为6mm的打孔器在病原菌最外圈打孔，然后将上述病原菌分别接种在PDA培养基中央，25℃黑暗培养，每处理设置6次重复，待对照菌落长至培养皿的2/3时采用“十字交叉”法测量各处理菌落直径，结果如图3所示。

从图3可以看出，浓度为0.1μg/mL～100μg/mL的牛磺酸溶液能够抑制三七根腐病病原菌的生长，降低根腐病的发生。

实施例3：牛磺酸促进三七生长的试验

取0.1g的牛磺酸标准品(纯度>99％)到装有1L无菌水的蓝口瓶中，混匀，配制成浓度为100μg/mL的牛磺酸溶液，随后从浓度为100μg/mL的牛磺酸溶液中取出100mL加到装有900mL无菌水的蓝口瓶中，配成终浓度为10μg/mL的牛磺酸溶液，依次类推，分别配制出1μg/mL、0.1μg/mL、0.01μg/mL的牛磺酸溶液备用。(1)准备50mL的量筒，分别取出对应浓度的牛磺酸溶液对长势一致的灭菌土种植的三七苗盆栽进行灌根处理，以无菌水为对照，每个浓度处理8盆，每盆50mL。每隔21d再灌一次牛磺酸溶液，共处理三次。待1个月后进行单株株高的统计，结果如图4所示。

从图4可以看出，与空白对照相比，灭菌条件下，0.01～100μg/mL的牛磺酸溶液能显著促进三七的单株株高，说明牛磺酸可以显著促进三七生长。

实施例4：牛磺酸诱导三七对黑斑病菌产生抗性的试验

取0.1g的牛磺酸标准品(纯度>99％)加到装有1L无菌水的蓝口瓶中，混匀，配制成浓度为100μg/mL的牛磺酸溶液，随后从浓度为100μg/mL的牛磺酸溶液中取出100mL加到装有900mL无菌水的蓝口瓶中，配成终浓度为10μg/mL的牛磺酸溶液，依次类推，分别配制出1μg/mL、0.1μg/mL、0.01μg/mL的牛磺酸溶液备用。(1)挑选移栽后长势较好的三七盆栽，将土壤表面的杂草清除，并浇透水分放置1天，然后用50mL的量筒分别量取50mL对应浓度的牛磺酸溶液，分别对三七盆栽进行灌根处理，以无菌水为对照，处理1d后，叶面挑战接种黑斑病菌A.panax(菌株编号：SL17)的菌饼后移至透明塑料培养箱内保湿培养，接种4d发病后采集病斑叶片，使用Epson Perfection V850 Pro扫描仪扫描病叶，随后使用Adobe Photoshop软件截取并计算诱导处理与对照处理的相对病斑面积，评价牛磺酸诱导三七抗性的效果，如图5所示。(2)挑选移栽后长势较好的三七盆栽，将土壤表面的杂草清除，取出三七苗，用流水洗净根部，洗时避免弄伤根部，并在水中放置1天进行缓苗，然后用10mL的喷壶分别取10mL对应浓度的牛磺酸溶液，分别喷施到三七叶片上，以无菌水为对照，处理1d后，叶面挑战接种黑斑病菌A.panax(菌株编号：SL17)的菌饼后移至透明塑料培养箱内保湿培养，接种4d发病后采集病斑叶片，使用Epson Perfection V850 Pro扫描仪扫描病叶，随后使用Adobe Photoshop软件截取并计算诱导处理与对照处理的相对病斑面积，评价牛磺酸诱导三七抗性的效果，如图6所示。

从图5可以看出，0.01～100μg/mL浓度的牛磺酸溶液对三七灌根处理后，能显著降低三七黑斑病的发病面积。

从图6可以看出，0.01～100μg/mL浓度的牛磺酸溶液对三七叶面喷施处理后，同样能显著降低三七黑斑病的发病面积。

综上所述，在三七的种植中，0.1～100μg/mL浓度的牛磺酸溶液既能够显著促进三七的生长，抑制三七根腐病病原菌的生长、降低根腐病的发生，也能够显著缓解三七的连作障碍以及增强三七对黑斑病的抗性，显著降低黑斑病的发病面积。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。