本發(fā)明涉及碳納米材料，涉及一種植物促生和抗病的碳量子點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用，特別是涉及一種表面帶有鉀離子的碳量子點(diǎn)納米材料的制備方法及其在植物促生和抗病方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
0、技術(shù)背景
1、大豆是我國最重要的糧食作物之一，也是國內(nèi)外種植面積較大的油料作物之一。大豆的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展給我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，在推動農(nóng)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中發(fā)揮著極為重要的作用。隨著人類日常對植物蛋白質(zhì)和油料的需求量的不斷增長，大豆的種植面積也隨之而增加。然而大豆的生長過程極易受到多種病害的影響，尤其是真菌種傳病原菌所引起的病害。
2、大豆根腐病一直都是大豆發(fā)展以來嚴(yán)重發(fā)生的病害之一，它可以發(fā)生在大豆生長的各個時期，主要危害大豆根部。起初會出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)，隨著時間推移斑點(diǎn)擴(kuò)大會出現(xiàn)不規(guī)則斑塊，病害全盛期會導(dǎo)致整個根部腐爛，嚴(yán)重影響大豆的生長和發(fā)育。近些年大豆銹病的發(fā)生也達(dá)到不容忽視的地步，環(huán)境溫度一旦達(dá)到銹菌合適生存的范圍，且空氣含水量較高時，大豆對銹病病原體極為敏感，銹病在短時間內(nèi)會迅速發(fā)生并會多次循環(huán)，致使大豆早衰、嚴(yán)重黃化以及空莢等。針對這兩種病害，通常最多的防治策略就是采取各種化學(xué)農(nóng)藥的復(fù)配使用，而根據(jù)大豆的生長規(guī)律和種植技術(shù)，調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)防治措施，比如及時深耕除草，清除田間病株。除此之外，加強(qiáng)田間管理、，科學(xué)施肥和做好田間水分管理也是非常普遍的方式。然而防治大豆生長階段所經(jīng)受的病害單純靠這些方式，需要較長的過程且很難做到根治，因此急需快速高效且環(huán)保的科學(xué)方式去防治大豆植株上的病害。
3、碳量子點(diǎn)是一類具有顯著熒光性能的零維碳納米材料，它由超細(xì)的、分散的、準(zhǔn)球形、尺寸低于10nm的碳納米顆粒組成。碳量子點(diǎn)除了具有類似于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)的優(yōu)良的光學(xué)性能，還具有光穩(wěn)定性好、毒性低、良好的生物相容性和環(huán)境友好性、制備條件溫和、步驟簡單、原料豐富廉價等傳統(tǒng)量子點(diǎn)無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。碳點(diǎn)在農(nóng)業(yè)中作為一種新型的納米材料，具有很大的應(yīng)用潛力，可以提高植物的抗病能力和促進(jìn)植物生長，從而有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性和效率。碳點(diǎn)能夠增強(qiáng)植物對多種非生物脅迫的抗性。硒和氮共摻雜的碳點(diǎn)(se,n-cds)能提高水稻幼苗的生長速率和對鹽脅迫的抗性。se摻雜提高了碳點(diǎn)的抗氧化和自由基清除活性，同時促進(jìn)了水稻體內(nèi)的抗氧化防御酶的活性，緩解了氧化脅迫對光合活性的抑制作用。碳點(diǎn)不僅能增強(qiáng)植物的抗病性，還能促進(jìn)植物生長。硒和氮共摻雜的碳點(diǎn)(se,n-cds)通過激活水稻幼苗體內(nèi)的ca2+和茉莉酸信號通路，提高了鐵離子穩(wěn)態(tài)和相關(guān)酶的活性，從而促進(jìn)了光合作用和植物的生長。此外，碳點(diǎn)還能改善植物的水分利用效率，通過上調(diào)水通道蛋白基因的表達(dá)，增強(qiáng)植物的吸水能力，進(jìn)一步促進(jìn)植物生長。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種環(huán)境友好、效果好的植物促生和抗病碳量子點(diǎn)納米顆粒的制備方法。經(jīng)研究，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
2、一種用于植物促生和抗病的碳量子點(diǎn)納米顆粒的制備方法，其包括以下步驟：食用菌菌渣作為碳源，與氫氧化鉀在水溶液中發(fā)生水熱法反應(yīng)制備得到碳量子點(diǎn)納米顆粒。
3、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，將食用菌菌渣干燥后研磨成粉末狀的菌渣粉，將菌渣粉、氫氧化鉀與水按0.8g～1g：3g：10ml的比例混合后，160-200℃反應(yīng)18-24小時制得所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒。
4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，菌渣粉、氫氧化鉀與水的比例為0.8g～1g：3g：10ml。
5、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，水熱反應(yīng)的條件為180℃反應(yīng)20小時。
6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述制備方法還包括對所述產(chǎn)物進(jìn)行透析的步驟。
7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，水熱反應(yīng)結(jié)束待反應(yīng)液冷卻后，8000rpm離心10min，收集上清液，再用分子量為10000kda的透析袋透析24h后，65℃烘干，得到碳量子點(diǎn)粉末即為所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒。
8、按照本發(fā)明所述的制備方法獲得的碳量子點(diǎn)納米顆粒。
9、所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒在促進(jìn)大豆生長和/或促進(jìn)大豆種子萌發(fā)中的應(yīng)用。
10、在本發(fā)明的實(shí)施例中，1000ng/ul以上的碳量子點(diǎn)納米顆粒分散液就能顯著促進(jìn)大豆種子萌發(fā)，優(yōu)選的濃度為1000-3000ng/ul。
11、在本發(fā)明的實(shí)施例中，1mg/ml的碳量子點(diǎn)納米顆粒分散液能夠顯著增加大豆的出芽率、地上部與地下部重量。
12、所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒在提高大豆抗病性方面的應(yīng)用，優(yōu)選在提高大豆對大豆疫霉抗性中的應(yīng)用。
13、在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒能夠抑制大豆疫霉菌絲生長，能夠減弱大豆疫霉的致病力。
14、在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒浸根能夠增強(qiáng)大豆對大豆疫霉的抗性。
15、一種防治大豆根腐病的方法，通過施用所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒抑制大豆疫霉菌絲的生長。
16、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種由食用菌菌渣制備碳量子點(diǎn)的方法，將菌渣資源化利用，通過簡單的水熱法制備碳量子點(diǎn)，綠色環(huán)保，所得碳點(diǎn)具有良好的水溶性、低毒性，容易被植物吸收。在植物抗病及促生等方面具有良好的應(yīng)用前景。
1.一種用于植物促生和抗病的碳量子點(diǎn)納米顆粒的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：以食用菌菌渣作為碳源，與氫氧化鉀在水溶液中發(fā)生水熱法反應(yīng)制備得到碳量子點(diǎn)納米顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，將食用菌菌渣干燥后研磨成粉末狀的菌渣粉，將菌渣粉、氫氧化鉀與水按0.8g～1g：3g：10ml的比例混合后，160-200℃反應(yīng)18-24小時制得所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，菌渣粉、氫氧化鉀與水的比例為1g：3g：10ml。
4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，水熱反應(yīng)的條件為180℃反應(yīng)20小時。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括對所述產(chǎn)物進(jìn)行透析的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，水熱反應(yīng)結(jié)束待反應(yīng)液冷卻后，8000rpm離心10min，收集上清液，再用分子量為10000kda的透析袋透析24h后，65℃烘干，得到碳量子點(diǎn)粉末即為所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒。
7.按照權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的制備方法獲得的碳量子點(diǎn)納米顆粒。
8.權(quán)利要求7所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒在促進(jìn)大豆生長和/或促進(jìn)大豆種子萌發(fā)中的應(yīng)用。
9.權(quán)利要求7所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒在提高大豆抗病性方面的應(yīng)用，優(yōu)選在提高大豆對大豆疫霉抗性中的應(yīng)用。
10.一種防治大豆根腐病的方法，其特征在于，通過施用權(quán)利要求7所述的碳量子點(diǎn)納米顆粒抑制大豆疫霉菌絲的生長。