一种缬草类中药材提取物作为生物刺激剂的应用

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种缬草提取物在植物生长中的应用。

背景技术

缬草，是为败酱科植物。缬草原产于亚洲、欧洲和北美，广泛分布于美洲、欧洲、亚洲的北温带地区。在中国，缬草自然分布于东北、西北、西南各省地区，生长于海拔在2600-3800米的林下、灌丛、高山草甸。缬草喜冷凉而湿润的气候；耐寒；适宜在中性或微碱性的砂质壤土中生长。

缬草常作为中药材使用，缬草性辛、苦，温，归心、肝经。《本草纲目》上记载其：“安神，理气，止痛。”即有安心神、祛风湿、行气血、止痛等功效，用于治疗情志内郁所致心神不安、心悸失眠，风湿痹痛，脘腹胀痛，痛经，经闭，跌打损伤。常用作药材的缬草，选自败酱科植物缬草(Valeriana officinalis L.)或宽叶缬草(Valeriana officinalisVar.Latifolia Miq)的根、根茎。

现代研究表明，缬草提取物的功能主要分为：①抗抑郁功能；②镇静、安眠、抗惊厥作用；③抗菌、抗病毒、抗肿瘤作用。经试验能加强大脑皮层的抑制过程，减低反射兴奋性，解除平滑肌痉挛，故有镇静、催眠、解痉、镇痛作用。

据现代国内外有关研究，缬草的主要药效成分在其挥发油和非挥发性酯质与有机酸中。挥发油中主要活性成分是一些萜烯类的含氧衍生物，如龙脑酯、缬草烷酮、葛缕酯、龙脑、石竹烯、柠檬烯等；非挥发性物质中主要活性成分是一些环烯醚萜酯和萜烯酸类，前者如缬草三酯、异缬草三酯、氢化缬草三酯等，后者如缬草烯酸、乙酰缬草烯酸、缬草烯醛等，它们都具有消化道平滑肌解痉止痛、镇静安神作用，并且三类物质间还具有良好的协同作用。各国药典有关缬草及制剂的质量标准也分别其中某类物质含量为标准，如美国选用总缬草烯酸、日本选用挥发油、德国选用环烯醚萜酯和挥发油。

发明内容

本发明首次发现缬草提取物对植物有促进生长的效果，扩大了缬草提取物的应用范围，也为农业中调控植物生长提供了一种新的选择。

试验发现，本发明对多种药材分别采用不同溶剂和方法提取后进行活性测定，结果显示缬草挥发油能够显著促进对玉米，小麦，白菜，黄瓜，水稻等多种作物的生长，包括其植株的高度，茎粗，叶片光合速率，根长等多种指标。

本发明提供了一种缬草提取物在促进植物生长中的应用；或者，提供了一种促进植物生长的方法，其以向植物施加缬草提取物来实现。

本发明所述缬草提取物，选自败酱科植物缬草(Valeriana officinalis L.)或宽叶缬草(Valeriana officinalis Var.Latifolia Miq)的根或根茎的提取物。

本发明中，所述促进植物生长包括促进发芽，或促进根、茎、叶或花果中的一种或多种的生长。例如，促进根长、茎粗、株高、叶宽、叶长、叶片数量、叶面积、生物量、叶绿素含量、产量的增长等等。

本发明中，缬草提取物作为生长促进剂的活性成分，可单独使用，亦可与其他产品联合使用。

本发明中所述“生物刺激剂”，包含某些成分和微生物的物质，这些物质施用于植物本身或者其根围时，对植物的自然进程起到积极的刺激作用，包括加强或有益于植物的生理机能、营养吸收、非生物胁迫抵抗力及作物品质改善，但与营养成分无关。

本发明中所述“生长促进剂”，是指植物生长促进剂，可以促进细胞分裂、分化和伸长生长，或促进植物营养器官的生长和生殖器官的发育的生物活性物质。

本发明发现缬草提取物属于天然植物生长促进剂。

本发明中，所述提取物为缬草挥发油，或者含有缬草挥发油的提取物。

挥发油，又名精油，是一类可随水蒸气蒸馏得到的与水不相混溶的挥发性油状成分的总称，具有芳香气味。

挥发性，是指液态物质在低于沸点的温度条件下转变成气态的能力，以及一些气体溶质从溶液中逸出的能力。

所述含有缬草挥发油的提取物，包括但不限于含有缬草挥发油的有机溶剂提取物、含有缬草挥发油的超临界二氧化碳萃取物、含有缬草挥发油的水蒸气蒸馏提取液。

缬草中挥发油含量通常在0.5％～2％，缬草中挥发油主要成分基本分为单萜类和倍半萜类化合物。

本发明使用的缬草挥发油，可以通过购买市售产品的方式获取，也可以通过常规方法或者现有技术制备。

挥发油常用的提取方法主要有水蒸气蒸馏法、浸提法、吸附法等(参见《植物天然产物提取工艺学》，化学工业出版社，2022.7，第100-110页)。

水蒸气蒸馏法：挥发油与水不相混合，但受热后，挥发油的蒸气压与水的蒸气压总和在与大气压相等的情况下，溶液即沸腾，挥发油和水蒸气一起被蒸馏出来，再根据两者不相溶的原理，将挥发油分离。该方法的操作流程为：加热植物材料与水的混合物、形成水蒸气、冷凝水蒸气、收集冷凝液。当冷凝液分层后，挥发油和水将自动分离。取油层，即得挥发油，若将冷凝液体全部收集，则得到含有挥发油的水蒸气蒸馏提取液。

浸提法：利用挥发油能很好地溶解于某些挥发性溶剂中，从植物中提取挥发油，再减压蒸除溶剂，得到含有挥发油的浸膏。常用的溶剂有高浓度乙醇(95％乙醇、无水乙醇等)、石油醚、乙醚、正己烷等等。

吸附法：多为物理吸附，由范德华力所引起。常用的吸附剂有硅胶、活性炭等。吸附为发热过程，即体系的熵减小，降低了界面自由能，是一个自动过程。吸附多为多分子吸附，吸附剂本身不发生变化，通过脱附，就能回收挥发油。

另外，超临界二氧化碳萃取，现也常被用于提取挥发油。超临界二氧化碳萃取是指在超临界状态下，将超临界二氧化碳与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体二氧化碳萃取过程是由萃取和分离组合而成的。

现有技术中也已记载了缬草挥发油的提取方法，例如“杨杰.缬草精油提取工艺、化学成分分析及其活性功能研究[D].中南林业科技大学,2009.”公开了采用水蒸气蒸馏法提取缬草挥发油。中国专利申请CN106281708A、CN111733016A中也公开了提取缬草挥发油的方式，是采用超临界二氧化碳流体萃取。中国专利申请CN108998243A中公开采用正己烷进行微波辅助提取。

本发明中，所述含有缬草挥发油的提取物，一般是指通过浸提法制备的提取物，溶剂提取时除了挥发油外，还提取了其他的成分，挥发油含量降低，使用时需要增加用量。

本发明所述浸提法，可以采用如下方式：加热提取、渗滤提取、超声提取、微波提取、浸渍提取、超临界提取等等。

在提取以后，还包括其他的常规制备步骤，例如过滤、浓缩、离心、干燥、蒸发等等。

为尽可能提取缬草中的生物活性成分，可对缬草进行粉碎过筛处理。

在本发明的一些具体实施例中，提取时，加入的溶剂与缬草的液料比为4～20:1(v/v)，例如可以是6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1等。

在本发明的一些具体实施例中，加热提取时，可以采用加热浸取或加热回流的方式提取，其提取时的温度为40℃～95℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃等。

提取次数根据需求选择，一般选取1～4次，其中提取次数以2或3次为宜。

另外，本发明中的超声提取、微波提取、超临界提取等常规提取方式的提取条件，本领域技术人员可通过常规调整得到。

本发明中所述植物包括但不限于经济作物、粮食作物，例如小十字花科蔬菜、大田作物、果树类、茄果类，以及其他类作物。

茄果类蔬菜是指茄科(Solanaceae)植物中以浆果为食用器官的蔬菜，例如番茄，辣椒，黄瓜。

十字花科蔬菜根据其食用部位可分为叶菜(大白菜)、薹菜(红菜薹、广东菜心)、结球类(结球甘蓝)、花球类(花菜、青花菜)以及地下块茎类(萝卜)蔬菜。

果树是指果实可食的树木，能提供可供食用的果实、种子的多年生植物及其砧木的总称。

大田作物，包括小麦、水稻、高粱、玉米、棉花、牧草等。

所述“经济作物”，种类繁多，包括但不限于纤维作物(如棉、麻等)、油料作物(如芝麻、花生等)、糖料作物(如甘蔗、甜菜等)、嗜好作物(烟草)、药用作物、染料作物、观赏作物、水果(如柑橘、猕猴桃、樱桃、梨、苹果等)和其他经济作物(如莴笋、辣椒、小白菜、生菜、上海青)等。

所述“粮食作物”，包括但不限于谷类作物(小麦，水稻，玉米)、薯类作物(包括甘薯、马铃薯等)及豆类作物(包括大豆、蚕豆、豌豆、绿豆等)等。

本发明还提供了一种生物刺激剂或植物生长促进剂，它是以缬草提取物为活性成分。

本发明产品中，可直接将缬草提取物或缬草提取液作为单剂使用，本发明所述“单剂”，是指仅以缬草提取物作为唯一活性成分，且不加入其他辅料的产品。

为了使产品更稳定、便于运输保存，可将其制成农用产品，例如加入辅料制成相应的剂型，辅料可以是本领域常规的辅料，例如，分散剂、润湿剂、粘结剂、乳化剂、稳定剂、溶剂等等。

另一方面，本发明所述缬草提取物可以作为增效成分与叶面肥、水溶肥、复合肥、农药、或生物刺激剂联合使用。

本发明中，所述农用产品的剂型包括但不限于乳油、悬浮剂、可湿性粉剂、粉剂、粒剂、水剂、母液、母粉、微乳剂、微囊悬浮剂、水乳剂、片剂、烟剂、缓释剂、种衣剂。

乳油是农药制剂的一种，它是将较高浓度的有效成分溶解在溶剂中，加乳化剂而成的液体。一般用大量水稀释成稳定的乳状液后，用喷雾器散布，也可以进行低容量喷雾以至超低量喷雾。可直接使用或加水稀释后喷洒在作物上。

可湿性粉剂，是将原药、填料、表面活性剂及其他助剂等一起混合粉碎所得到的一种很细的干剂。

悬浮剂是指将固体原药以4微米以下的微粒均匀分散于水中的制剂，国际代号为SC，粒度细，一般粒径0.1～3μm，悬浮率高。悬浮剂分为水悬浮剂和油悬浮剂两种。水悬浮剂是水作悬浮介质，油悬浮剂是以油类为悬浮介质，不含水。常用的油类为植物油，如玉米油、菜籽油等。悬浮剂可以完全不用有机溶剂，是加工固态原药的好剂型。悬浮剂是悬浮于水中的固体粉末和液体混合物，需要在使用前摇匀，然后加水稀释后喷洒在作物上。悬浮剂易于携带和稀释，能够均匀地喷洒在作物上，具有较好的附着性和持效性。

粉剂是指原药粉末，或者加入一定稀释剂后制备的粉末。它可以直接用简单的喷粉器喷洒在作物上，工作效率高，作物附着力小，残留量少，不易产生药物损伤。

粒剂，即颗粒剂，是将原药与载体、黏着剂、分散剂、润湿剂、稳定剂等助剂混合造粒所得到的一种固体剂型。它的性能要求主要有细度、均匀度、贮存稳定性、硬度、崩解性等。颗粒剂是固体剂型中粒径最大的，直径300～1700um,具有使用简单向外扩散小、药效持久的优点。

水剂是原药的水溶液，药剂以离子或分子状态均匀分散在水中，药剂的浓度取决于原药的水溶解度，一般情况是其最大溶解度，使用时再兑水稀释。

母液或母粉，是原药加工而成的半成品，需继续加工制备成终产品。

本发明中，使用时，将缬草提取物制成的单剂或制成的农用产品用于处理种子、喷施叶面或根部施用。

本发明中，将缬草提取物或其产品配成溶液使用，用于促进种子萌芽或植物生长时，溶液中缬草提取物的浓度可以根据实际需要进行选择。

包括但不限于选自0.01～5000ppm，可以选自500～3000ppm，1000～2000ppm,具体如1000±100ppm......1500±100ppm......2000±100ppm......2500±100ppm等等，例如选自0.01ppm，......0.02ppm，......0.03ppm，......0.1ppm，......0.2ppm，......0.3ppm，......1.0ppm，......2.0ppm，......3.0ppm，......10ppm，......20ppm，......30pp m等等。

所述处理种子，是将缬草提取物制成的单剂或制成的农用产品与种子混合，使种子表面附着或吸收缬草提取物。

附图说明

图1缬草挥发油的气相色谱图；

图2为缬草乙醇提取物气相检测图谱。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，当然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明保护的范围。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。

本发明实施例中，所用缬草，来源于安徽亳州中药材市场。

本发明所述缬草挥发油，可以通过购买市售商品获得，也可以通过挥发油的常规提取方法进行制备，下述实施例中对挥发油的提取方法仅仅只是参照公知常识制备实验所用原料，不应理解为对缬草挥发油获取方式的限定。

实施例1

取缬草药材，粉碎，采用水蒸气蒸馏装置，浸泡润湿，回流提取，直至不再有挥发油被提取，停止加热后自然冷却至室温，从挥发油提取装置中收集挥发油，得到缬草挥发油。

实施例2

取缬草药材粗粉适量，分别采用水、乙醇(无水乙醇)、乙酸乙酯、石油醚中的一种溶剂，固液比为1:8，超声提取1h，提取2次，合并2次提取液，减压浓缩至干，得到缬草提取物。

利用气相色谱对缬草提取物的成分进行全扫描，通过现有数据库进行比对，具体条件为：选择色谱柱DB-1毛细管柱(100％二甲基聚硅氧烷为固定相)(30m×0.25mm，0.25μm)；柱温100℃，进样口温度230℃，检测器(FID)温度250℃；分流比10:1。图1为缬草挥发油气相检测图谱。本发明挥发油在对植物施加时，使用无菌水配置，并添加适量的乙醇(如5％)、表面活性剂(如蓖麻油聚氧乙烯醚5％)，确保蛇床子挥发油在水中分散均匀。

图2为缬草乙醇提取物气相检测图谱。本发明乙醇提取物在对植物施加时，使用无菌水直接稀释即可。

实施例3

通过植株室内促长试验，具体试验流程为：将培养至株高5-10cm长势一致的小麦苗/玉米苗/小白菜苗采用叶喷的方式进行试验，叶喷时按照每片叶片湿润的标准进行喷药，处理完成后放置培养室，培养室温度为22℃～25℃，湿度为60％～68％。小白菜整个过程用药2次，每次间隔7天，玉米和小麦整个过程用药1次，每个处理至少20棵植株。阳性对照处理喷施推荐浓度5000倍的海藻提取物(10％粉剂，海鲸灵，2022年4月由厂家提供)，空白对照喷等量清水，施药后各处理组在相同自然条件下进行培养。

调查方法：试验前测量每棵幼苗地上部分的高度和最新叶SPAD值，第二次施药后一周进行调查，测量地上部分的高度和同一片叶SPAD值，测定SPAD时连续测定3次，取平均值记录。同时测定根长，株鲜重以及根鲜重。计算药前和药后株高增长率和株高相对增长率，药前和药后SPAD值增长率和相对增长率，根长增长率，株鲜重增长率以及根鲜重增长率。(注：由于药前无法测量根长以及株鲜重和根鲜重，试验前期苗子从催芽开始所有条件均保持一致，选择长势一致，大小均一的试验材料，可视为前期所有处理指标均一致，只计算药后增长率即可。)

株高增长率＝(处理后株高-处理前株高)*100％处理前株高；

相对增长率＝(处理株高增长率-空白株高增长率)*100％/空白株高增长率；

SPAD变化值＝处理后SPAD-处理前SPAD；

根长增长率＝(处理根长-空白根长)*100％/空白根长；

株鲜重增长率＝(处理株鲜重-空白株鲜重)*100％/空白株鲜重；

根鲜重增长率＝(处理根鲜重-空白根鲜重)*100％/空白根鲜重。

试验处理设置如表1所示进行叶片施药，施药7-14天后各处理组指标测定结果如下表2-7所示，表中的数据均为平均值。

表1试验处理设置

表2小白菜用药前后各处理组指标测定结果

表3小白菜用药前后各处理组指标测定结果

表4玉米用药前后各处理组指标测定结果

表5玉米用药前后各处理组指标测定结果

表6小麦用药前后各处理组指标测定结果

表7小麦用药前后各处理组指标测定结果