一种纳米壳聚糖水杨酸刺激剂及其制备方法和农业应用

本发明涉及一种纳米壳聚糖水杨酸刺激剂的制备方法及其应用，属于纳米农业调控领域。

背景技术：

1、植食性昆虫通常以作物为食，会造成作物产量的损失。传统上食性昆虫的防治主要依赖于化学农药的使用，但农药的过度使用不仅加剧害虫的抗药性，同时也对生态系统以及环境健康产生了严重破坏，尤其是对非靶标生物以及人类健康造成严重威胁。

2、藿香(agastache rugosa)，是一种多年生草本植物，具有中医功效，如化湿、解暑、止呕和开胃。在烹饪中，藿香的独特香气可以提升食物的风味。藿香的经济价值主要体现在药用和食用上，还可以用于制作香水、香精等产品。然而，施肥不当和病虫害会影响藿香的正常生长，进而影响其香气品质。斜纹夜蛾是一种多食性害虫，逐渐成为不同植物的广谱性植食害虫，尤其对藿香叶片产生大面积啃食，会造成藿香叶片产量大量损失，香气品质严重下降。因此，迫切需要寻找一种高效、绿色、安全的调控方法来提高藿香香气的品质同时增强植物的抗虫性。

3、现有技术中通常是将壳聚糖纳米粒子作为载体与各种农药试剂制备成缓释型纳米农药来防治病虫害，这种方法虽然能有效防治病虫害，但同时也会带来载体内活性农药过度使用和滥用的问题，并造成藿香叶片农药残留，直接影响藿香叶片的品质和可食性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明旨在合成一种高活性、生物兼容性高的绿色纳米刺激剂，以达到提升药用植物品质和防治植食性昆虫的目的。本发明制备的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂不仅可以提高藿香叶片主要香气物质的含量，还可以有效提高藿香斜纹夜蛾幼虫的防控效果。本发明方法具有操作简单、通用性强，在斜纹夜蛾防治领域具有广阔的应用价值。

2、针对上述目的，本发明首先提供了一种纳米壳聚糖水杨酸刺激剂的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将壳聚糖溶于乙酸中，形成壳聚糖溶液；

4、(2)向步骤(1)的壳聚糖溶液中加入三聚磷酸盐溶液和水杨酸溶液，持续搅拌形成乳白色壳聚糖纳米悬浮液，离心、洗涤，冷冻干燥，即得纳米壳聚糖水杨酸刺激剂。

5、在本发明的一种实施方式中，在步骤(1)中，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为0.3-0.5％，所述乙酸为体积分数0.3-0.8％的乙酸水溶液。

6、在本发明的一种实施方式中，在步骤(2)中，所述水杨酸溶液中水杨酸的质量浓度为0.1-0.5％，所述三聚磷酸盐溶液中三聚磷酸盐的质量浓度为0.3-0.5％。

7、在本发明的一种实施方式中，在步骤(2)中，所述壳聚糖溶液、三聚磷酸盐溶液与水杨酸溶液的体积比为1:1:1。

8、本发明还提供了一种按照上述方法制备得到的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂。

9、在本发明的一种实施方式中，所述纳米壳聚糖水杨酸刺激剂的平均尺寸为20.9±4.3nm，水力直径和zeta电位分别为477.6±15.7nm和34.2±1.8mv。

10、本发明还提供了一种上述纳米壳聚糖水杨酸刺激剂在促进植物生长方面的应用。

11、在本发明的一种实施方式中，所述促进植物生长包括促进植物藿香的生长，所述促进植物藿香的生长包括提高藿香的地上部生物量和增加叶片叶绿素的含量。

12、本发明还提供了一种上述纳米壳聚糖水杨酸刺激剂在提高植物抗虫性方面的应用。

13、在本发明的一种实施方式中，所述提高植物抗虫性包括提高植物藿香叶片抗虫性，所述提高植物藿香叶片抗虫性包括防治藿香叶片斜纹夜蛾、增加藿香叶片中抗虫物质苯甲醛、原儿茶酸、绿原酸的含量。

14、本发明还提供了一种上述纳米壳聚糖水杨酸刺激剂在提高植物香气品质方面的应用。

15、在本发明的一种实施方式中，所述应用包括提高植物藿香香气品质，所述提高植物藿香香气品质包括增加香气功能物质月桂烯、胡薄荷酮、1-辛烯-3-醇的含量。

16、本发明还提供了一种利用上述纳米壳聚糖水杨酸刺激剂处理植物的方法，所述方法包括：将纳米壳聚糖水杨酸刺激剂配制成悬浮液，喷洒于藿香植株上。所述喷洒于藿香植株上具体是指将纳米壳聚糖水杨酸刺激剂悬浮液喷洒于藿香叶片上。

17、在本发明的一种实施方式中，所述悬浮液的浓度为100～1000mg/l；优选为100mg/l。

18、在本发明的一种实施方式中，喷洒的时间可以是藿香幼苗期、生长期、开花期中的任一时期或者每个时期都进行喷洒处理。

19、在本发明的一种实施方式中，喷洒量为每株藿香喷洒1～10ml浓度为100～1000mg/l纳米壳聚糖水杨酸刺激剂悬浮液。

20、本发明的有益效果

21、(1)采用本发明方法制备的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂颗粒呈球形，大小比较均匀，其平均尺寸为20.9±4.3nm，水力直径和zeta电位分别为477.6±15.7nm和34.2±1.8mv。

22、(2)采用本发明方法制备的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂可促进植物藿香的生长，相较于单一使用水杨酸或纳米壳聚糖，本发明的刺激剂能显著提高藿香的地上部生物量，同时本发明的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂中，水杨酸和纳米壳聚糖在促进植物藿香的生长方面具有协同增效作用，尤其是在增加叶片叶绿素的含量方面，其中，相对于去离子水组，100mg/l的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂组的藿香叶绿素含量提高了71.5％，显著高于同等浓度的水杨酸组和纳米壳聚糖组。

23、(3)采用本发明方法制备的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂可提高植物藿香的抗虫性，相较于单一使用水杨酸或纳米壳聚糖，本发明的刺激剂能显著降低斜纹夜蛾幼虫的体重增加量，csn100(浓度为100mg/l)、csn500、csn1000明显抑制了斜纹夜蛾幼虫生长，斜纹夜蛾幼虫体重增加量分别降低了59.9％、63.4％和65.9％，其中，csn浓度为100mg/l时，对斜纹夜蛾的防控最经济且达到较好的防控效果，防治效果约为传统植物激素sa组(31.2％)和纳米壳聚糖cs组的2倍。

24、(4)本发明的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂可显著增加藿香中香气物质的含量，其中，100mg/l纳米壳聚糖水杨酸悬浮液可显著增加藿香籽粒中月桂烯、胡薄荷酮和1-辛烯-3-醇的含量，月桂烯、胡薄荷酮、和1-辛烯-3-醇、的含量分别增加了2300％，54.8％和1009.6％，明显高于纳米壳聚糖(cs)处理后的藿香叶片月桂烯(284.9％)，胡薄荷酮(81.5％)和1-辛烯-3-醇(3.5％)的含量，可见，在斜纹夜蛾胁迫下，相较于传统植物激素和纳米壳聚糖，纳米壳聚糖水杨酸刺激剂能够更加有效性地促进藿香叶片香气物质——月桂烯、胡薄荷酮以及1-辛烯-3-醇的大量合成，从而提高了藿香的香气品质。

25、(5)本发明的纳米壳聚糖水杨酸刺激剂可显著增加藿香中抗虫物质的含量，在斜纹夜蛾胁迫下，纳米壳聚糖水杨酸刺激剂处理显著增加了藿香叶片中抗虫物质苯甲醛、原儿茶酸和绿原酸的含量，其中，苯甲醛的含量增加了9.2倍，而水杨酸组和纳米壳聚糖组中的苯甲醛含量仅仅提高了0.28和1.64倍。