摘要：本发明提供一种芥子酸植物生长调节剂及其应用，所述芥子酸植物生长调节剂用于缓解苎麻植株的连作障碍状态，原料按质量份包括：芥子酸10～30份，缓释溶剂1～3份，所述芥子酸植物生长调节剂的pH值为5.0～7.0。本申请提供的芥子酸植物生长调节剂降低了连作模式对苎麻植株的伤害，提高了植株农艺性状、根系活力、叶绿素含量及抗氧化系统酶活性等相关指标，初步揭示了一种缓解苎麻连作土壤的新型栽培技术。
权利要求书
1.一种芥子酸植物生长调节剂，其特征在于，所述芥子酸植物生长调节剂用于缓解苎麻植株的连作障碍状态，原料按质量份包括：芥子酸10～30份，缓释溶剂1～3份，所述芥子酸植物生长调节剂的pH值为5.0～7.0。
2.如权利要求1所述的芥子酸植物生长调节剂，其特征在于，所述芥子酸的浓度为200mg·L?1～300mg·L?1。
3.如权利要求1所述的芥子酸植物生长调节剂，其特征在于，所述连作障碍采用的土壤为连续种植苎麻作物3?10年之间的砂质粘壤土。
4.根据权利要求1所述的一种植物生长调节剂，其特征在于，所述缓释溶剂为体积浓度50～60％之间的乙醇溶液。
5.如权利要求2所述的芥子酸植物生长调节剂，其特征在于，所述连作障碍采用的土壤的理化性质包括：pH为4.0～7.0；土壤电导率为80～200S/cm；有机质含量为20～200g/kg；水解性氮含量为100～200mg/kg；有效磷含量为20～200mg/kg；速效钾含量为20～300mg/kg。
6.一种芥子酸植物生长调节剂的应用，其特征在于，所述芥子酸植物生长调节剂用于缓解苎麻的连作障碍，具体包括以下步骤：
(1)培育苎麻幼苗，待苎麻缓苗后，采用芥子酸植物生长调节剂对苎麻幼苗进行灌根处理，每次灌根50～100mL，每3天1次；
(2)灌根处理30天后，完成培育，对植株进行株高、茎粗、SPAD值、总叶绿素含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)检测以及植株叶片转录组测序的分析。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述灌根处理时苎麻植株高度为1.5～2cm；所述灌根处理的灌溉范围为苎麻根部半径2cm以内。
8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述灌根处理时进行追肥和病虫防治处理，所述追肥采用的肥料包括霍格兰营养液，病虫防治处理的处理对象包括粘虫和/或板粘虫。
技术领域
本发明属于植物生长调节剂技术领域，尤其涉及一种芥子酸植物生长调节剂及其应用。
背景技术
芥子酸(Sinapinic acid)，3,5-二甲氧基-4-羟基肉桂酸，化学式为C11H12O5，淡黄色粉末，在植物界中广泛分布，存在于香料、水果、蔬菜、谷物和油料作物中，已有文献报道0.1～1mM低浓度的芥子酸能促进种子萌发和幼苗生长，而关于芥子酸缓解植株连作障碍的相关文献和专利目前尚有空缺。
连作障碍是指连续在同一土壤上栽培同种作物或近缘作物引起的作物生长发育异常，症状一般为生长发育不良，产量、品质下降，极端情况下发生局部死苗，不发苗或发苗不旺；多数受害植物根系发生褐变、分支减少，活力低下，分布范围狭小，导致吸收水分、养分的能力下降。苎麻作为一种多年生宿根性草本植物，是我国重要的纺织纤维作物，温室苎麻连作栽培中常见连作障碍的问题，导致苎麻的生产量严重下滑。因此，通过芥子酸植物生长调节剂解决苎麻连作生长问题有重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是连作障碍导致苎麻的生产量严重下滑，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种芥子酸植物生长调节剂及其应用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种芥子酸植物生长调节剂，所述芥子酸植物生长调节剂用于缓解苎麻植株的连作障碍状态，原料按质量份包括：芥子酸10～30份，缓释溶剂1～3份，所述芥子酸植物生长调节剂的pH值为5.0～7.0。
芥子酸的pKa值为8.2，这意味着当溶液的pH值小于8.2时，芥子酸分子中的硫代基团会处于负离子状态，在酸性环境中，芥子酸的溶解度显著增加。这一特性导致在有机合成和药物研发过程中，可以通过调节溶液的pH值来控制芥子酸的溶解度，从而优化反应条件或提高产物纯度。
优选的，所述芥子酸的浓度为200mg·L?1～300mg·L?1。
芥子酸在低浓度时促进植株生长，而在高浓度时抑制其生长。芥子酸与生长素和脱落酸之间存在复杂的相互关系，芥子酸及其衍生物在植物体内可以通过糖基化作用影响生长素和脱落酸的活性和稳定性，以及对其运输和分布的影响，这些相互作用共同构成了植物体内复杂的激素调控网络，对植物的生长发育具有重要的调控作用。在本发明选定的区间内，芥子酸对苎麻的调控效果最好，苎麻幼苗生长状态最佳，对于苎麻叶片发黄也有明显的缓解效果。
优选的，所述连作障碍采用的土壤为连续种植苎麻作物3-10年之间的砂质粘壤土。
优选的，所述缓释溶剂为体积浓度50～60％之间的乙醇溶液，有效提高芥子酸的溶解度并保持其稳定性。
50～60％之间的乙醇溶液对芥子酸能够起到高溶解度、防止降解、抗氧化等功效，芥子酸在{EG(1)+水(2)}溶液中的溶解过程是吸热和熵驱动的，在50％～60％乙醇溶液中，这一过程同样符合热力学规律，有利于溶解度的提高。
芥子酸在某些条件下可能会发生降解，特别是在强酸性或强碱性环境中。50％～60％的乙醇溶液能够提供一个温和的化学环境，减少芥子酸因极端pH值引起的降解风险。
芥子酸及其衍生物具有一定的抗氧化活性。使用适当浓度的乙醇溶液作为溶剂，可以保持这些抗氧化特性，从而在提取和应用过程中发挥更好的效果。
进一步考虑到成本效益、安全性和便利性。这些优点使得50％～60％的乙醇溶液成为溶解芥子酸的理想选择。
优选的，所述连作障碍采用的土壤的理化性质包括：pH为4.0～7.0；土壤电导率为80～200S/cm；有机质含量为20～200g/kg；水解性氮含量为100～200mg/kg；有效磷含量为20～200mg/kg；速效钾含量为20～300mg/kg。连作土壤选择南方酸性土壤，与本申请的芥子酸调节剂相结合，能够有效缓解连作障碍。
在同一个技术构思下，本申请还提供一种芥子酸植物生长调节剂的应用，所述芥子酸植物生长调节剂用于缓解苎麻的连作障碍，具体包括以下步骤：
(1)培育苎麻幼苗，待苎麻缓苗后，采用芥子酸植物生长调节剂对苎麻幼苗进行灌根处理，每次灌根50～100mL，每3天1次；
(2)灌根处理30天后，完成培育，对植株进行株高、茎粗、SPAD值、总叶绿素含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)检测以及植株叶片转录组测序的分析。
优选的，所述灌根处理时苎麻植株高度为1.5～2cm；所述灌根处理的灌溉范围为苎麻根部半径2cm以内。
优选的，所述灌根处理时进行追肥和病虫防治处理，所述追肥采用的肥料包括霍格兰营养液，病虫防治处理的处理对象包括粘虫和/或板粘虫。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本申请提供的芥子酸植物生长调节剂降低了连作模式对苎麻植株的伤害，提高了植株农艺性状、根系活力、叶绿素含量及抗氧化系统酶活性等相关指标，初步揭示了一种缓解苎麻连作土壤的新型栽培技术；
(2)提供芥子酸植物生长调节剂的应用方法，操作简单，应用后生长的苎麻植株酶活、叶绿素含量等得到明显改善，生长状况良好，产量增加，具有良好的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1和对比例1的苎麻植株生长状态照片；
图1
图2是实施例1和对比例1的施用芥子酸浓度调节苎麻植株酶活图；
图2
图3是实施例1和对比例1的施用芥子酸浓度调节苎麻植株叶绿素测试图；
图3
图4是实施例1转录组测序结果图。
图4
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请的实施例与对比例于2023年在中国农业科学院麻类研究所温室内进行。地处东经112°58′42"，北纬3°11′49"，属亚热带季风气候区，降水充沛，年平均降水量1361.6mm，雨热同期，四季分明，平均气温17.2℃。供试苎麻(Boehmeria.nivea L.)品种为‘中苎1号’(来自麻类研究所)；芥子酸(SA，购自Macklin公司)。
供试土壤为连续种植8年苎麻的日光大田耕层土壤，砂质粘壤土，基本理化性状如下：
选取饱满、整齐一致的种子，经24h的催芽后，播于装有供试土壤的营养钵(10cm×10cm)中。待幼苗长至三叶一心时移植到装有10kg连作供试土壤的试验盆中，缓苗后挑选长势一致的植株200株作为试验材料，重复3次，完全随机排列。
实施例1：
本实施例的一种芥子酸植物生长调节剂，原料按质量份包括：芥子酸与缓释溶剂以10:1的体积比，溶液pH值为5.0～7.0。
本实施例的一种芥子酸植物生长调节剂的应用，包括以下步骤：
待实验用苎麻缓苗后，除对照组外，施加芥子酸植物生长调节剂，芥子酸植物生长调节剂中芥子酸浓度分别为50、100、150、200、250、300、400mg·L?1，每个处理重复3次，每次上午9:00对苎麻幼苗进行灌根处理，每次灌根100mL，每隔3天进行处理。
灌根处理时进行追肥和病虫防治处理，追肥采用的肥料为霍格兰营养液，病虫防治处理的处理对象包括粘虫和/或板粘虫。
培育苎麻完成后，测定苎麻生长性状指标，测定株高，茎粗、SPAD值、鲜重和干重；使用国标法HJ897-2017测定叶绿素含量；采用索莱宝测试盒进行测试植物抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT酶活性)；通过根系扫描仪分析植株的总根(cm)、根平均直径(mm)、总根表面积(cm2)、总根表面积(cm2)、总根体积(cm3)、根尖数、分枝数和交叉数等指标。
转录组分析：从苎麻叶片中提取总RNA，然后反转录成cDNA，对其进行末端修复、加A尾和接头连接等操作，以构建适用于高通量测序的文库，文库由Shanghai Personal Biotechnology Co.,Ltd(Shanghai,China)进行测序。将构建好的文库从Illumina HiSeq平台进行高通量测序，对测序得到的原始数据进行质量控制，将质控后的原始数据与参考基因组Qingye ramie(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/assembly/GCA_018132145.1)进行比对注释，以确定其对应的基因和功能，筛选出显著差异表达的基因。然后对差异表达基因进行KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)等数据库的功能富集分析，p值小于0.05。
表1苎麻的农艺性状测试数据
表1
苎麻的根系生长数据如下方表2所示：
表2苎麻的根系生长数据
表1
经试验研究发现，如图1所示，对于酸化连作土壤中的苎麻幼苗，能促进其生长，提高植株株高和茎粗，并能提高苎麻产量，具体见图1(a)、(b)、(c)中，(a)、(b)、(c)分别为苎麻植株的株高、叶片和茎粗照片，当施用芥子酸植物生长调节剂中芥子酸浓度在200mg·L?1～300mg·L?1区间内，苎麻幼苗生长状态最佳，对于苎麻叶片发黄也有明显的缓解效果。
如图2所示，本实施例的植物生长调节剂对于苎麻叶片的酶活力调节也非常显著，外施加芥子酸后的苎麻植株，SOD，POD，CAT值先下调后趋于平稳，说明苎麻植物生长状态较良好，连作土壤中植株的损伤逐渐减少，利于植物生长发育。
如图3所示，对于连作土壤严重的设施连作苎麻，SPAD值和总叶绿素含量均有上升趋势。
如图4所示，进行转录组测序，测试结果证明光合作用、谷氨酰胺和黄酮类代谢相关的基因表达提高，光合作用与叶片变绿有直接联系，谷氨酰胺能够促进侧根生长，黄酮类代谢是外施芥子酸的下游产物，能够促进黄酮类代谢途径。测序结果证明本实施例的植物生长调节剂实现了对苎麻植株的整体性状调整。
对比例1：对比例采用0mg·L?1的芥子酸溶液作为对照组(记为CK)，即去离子水，其余部分与实施例1相同，实验结果如上述表1、表2、图1、图2所示。
文章摘自国家发明专利，一种芥子酸植物生长调节剂及其应用，发明人：朱四元，扶雅芬，王延周，李广，王鑫，刘同颖，申请号：202410956667 .2，申请日：2024 .07 .17
