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新型植物生长调节剂:芸苔素内酯

2023-07-28
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芸苔素内酯是一种新型的植物生长调节剂,1970年美国农学家J. W. Mitchell(米切尔)发现油菜花粉提取物具有一定的生物活性;1979年,美国科学家Grove(格罗夫)等从225kg的油菜花粉中提取出10mg的结晶物质,并鉴定其结构,将其确定为甾体物质,定名为芸薹素内酯(BR);与其它5种植物内源激素(生长素、乙烯、脱落酸、赤霉素、细胞分裂素)相比较,芸苔素内酯具有单向针对性,在1998年的第16次国际植物激素大会上,芸苔素内酯被认定为第六类植物激素。

 

芸苔素内酯的功能特点

 

芸苔素内酯作为植物第六大类激素,广泛存在于植物体内,是一种以甾醇为骨架的植物内源甾体类生理活性物质,具有广谱、活性高、使用量小等特性,在植物生长发育各阶段中,既可促进营养生长,又能利于受精作用。可经由植物的叶、茎、根吸收,然后传导到起作用的部位,可增加RNA聚合酶的活性,增加RNA、DNA含量,增加细胞膜的电势差、ATP酶的活性,强化生长素的作用,一些生理作用表现有生长素、赤霉素、细胞分裂素的某些特点,对实现优质高产的生态农业有着重要的促进作用。具有促使植物细胞分裂和延长的双重功效,可促进植物根系发达,提高酶活性,增强光合作用,提高作物叶绿素含量,促进作物新陈代谢与对肥料的有效吸收,辅助作物劣势部分的良好生长。提高种子活力,增加发芽率,促进作物生长、增强抗逆性,促进受精,提高坐果率,膨大果实,达到丰产的效果。

 

迄今人类已经发现的芸苔素类似物有70余种,天然芸苔素内酯虽然活性极高,但因其不易得(225kg油菜花粉中仅能提纯到10mg天然芸苔素内酯),不能满足实际生产的需要。因此,人们通过仿生合成的方式,筛选合成出具有天然芸苔素内酯类似结构兼具相似活性的化合物。迄今为止,主要有以下五种结构的物质得以产业化:(1)24-表芸苔素内酯(CAS号:78821-43-9) ;(2)22,23,24-表芸苔素内酯(CAS号:78821-42-8;(3)28-表高芸苔素内酯(CAS号:80483-89-2);(4)28-高芸苔素内酯(CAS号:82373-95-3);(5)丙酰芸苔素内酯(CAS号:133453-54-0)。不同结构的芸苔素内酯在结构上具有相似性,基本结构都是胆甾烯的衍生物,有一个甾体核,在核的C-17上有一个侧链,但在23、24位的基团结构及取代基存在不同,进而在活性上也存在着差异。

 

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芸苔素内酯的生物活性

 

1、促进细胞分裂,促进果实膨大。对细胞的分裂有明显的促进作用,对器官的横向生长和纵向生长都有促进作用,从而起到膨大果实的作用。

2、延缓叶片衰老,保绿时间长,加强叶绿素合成,提高光合作用,促使叶色加深变绿。

3、打破顶端优势,促进侧芽萌发,能够透导芽的分化,促进侧枝生成,增加枝数,增多花数,提高花粉受孕性,从而增加果实数量提高产量。

4、改善作物品质,提高商品性。诱导单性结实,刺激子房膨大,防止落花落果,促进蛋白质合成,提高含糖量等。

 

芸苔素内酯的合成研究 

   

芸苔素内酯类化合物的合成研究中,选用不同的原料可合成不同的芸苔素内酯,如豆甾醇是早期报道中合成28-高芸苔素内酯的主要原料,而油菜甾醇和麦角甾醇是合成24-表芸苔素内酯的主要原料。

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郑氏化工于2020年获批当红小生——″佳运″(90%24-表芸苔素内酯TC)证件;2021年,郑氏化工又喜获业内更高活性的芸苔素——″金运″(90%28-高芸苔素内酯TC) 。其中,28-高芸苔素内酯化学结构式复杂,合成难度和工业化生产难度极高,国内可自行生产的厂家屈指可数,郑州郑氏化工产品有限公司始终以推动中国农业发展为己任,以中国农业大学、河南农业大学为依托,联合国内多家知名研究院所,共同攻关芸苔素内酯相关项目。经过多方人员的不懈努力,成功突破技术瓶颈,完成生产线优化升级,建立了一条现代化的生产线,实现了全系列芸苔素内酯的工业化生产。目前28-高芸苔素内酯、24-表芸苔素内酯高纯原药产能达到吨级以上产能,并同步研发出芸盈®0.01%28-高芸苔素内酯可溶液剂、佳运®0.01%24-表芸苔素内酯。同时,也相应的开发出系列芸苔素内酯的复配制剂(详见下图),未来,郑州郑氏化工产品有限公司继续深耕植物生长调节剂领域,加大科研投入和推广力度,打造具有影响力的芸苔素内酯品牌。


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郑氏化工芸苔素内酯系列产品


 

芸盈®28-高芸苔素内酯在作物上的应用效果展示


1、芸盈® 促进种子酶活性、提高发芽率

 

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对照:(100克拌立丰小麦拌种剂+150毫升水拌15千克小麦种)

芸盈:(100克拌立丰小麦拌种剂+3.75毫升芸盈+146.25ml水拌15千克小麦种)

芸盈®28-高处理的小麦,提早出苗、出苗整齐,叶片长势好,叶色浓绿。对照处理叶缘微黄,苗长势不如处理好。

 

2、芸盈® -提高光合作用 绿叶增产


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上海青喷施芸盈®2次,叶片大而厚,产量增加显著,增幅达28.9%。芸盈处理的单株平均叶片数8.5个。对照平均叶片数7.2个;芸盈处理的单株平均地上部鲜重11.6克,对照地上部鲜重9.0克。


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芸盈®可以显著促进苗期小白菜的生长发育,提高叶片数量,增加叶面积。芸盈增产幅度18.93%,显著提高小白菜产量。

 

3、芸盈® -保花保果、提高孕穗结实率

 

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花芽分化、花蕾期使用芸盈®,可促进花芽分化、防寒抗冻、花多花齐花壮。幼果期使用芸盈®,减少生理落果,增强树势,减少病害,修复受损组织。

 

4、芸盈® -膨果上色 提升品质

 

果实膨大期使用芸盈®,可进行生理调控,减轻大小年,增加单果重,光洁果面,促进早、中熟品种成熟。着色期使用芸盈®,提高叶片光合作用,促进果实上色均匀,增加甜度和口感,提早采收上市。


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豆荚结荚期,使用芸盈®全株喷雾,可有效拉长豆角长度。

 

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芸盈®可促进苹果膨果、调整果形。


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芸盈®处理柑橘着色快、着色均匀、果面靓、光泽好。

 

5、芸盈® -抗逆解药害


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对遭受盐胁迫的马铃薯冲施芸盈®,药后6天回访,使用芸盈后马铃薯幼苗长势恢复快,明显好于对照。

 

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▲芸盈®玉米抗旱试验药后18天生长状况

 

芸盈®能提高玉米幼苗的抗旱能力,促进幼苗的正常生长;干旱条件下能够促进玉米幼苗正常生长,增加茎粗,提高叶片叶绿素含量。

 

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棉花低温胁迫7天后,取出放置在25℃室温条件下,用芸盈®处理5天后,叶片笔挺,长势正常,仅下部老叶片部分干枯,新叶长势良好。空白对照已经完全干枯萎蔫。

 

郑氏化工着眼于国际化的视野,紧跟全球农化市场的发展动态,立足植物生长调节剂((Plant Growth Regulator简称PGR))领域,坚定开拓国际市场。同时,郑氏化工将强化科研创新,将更多绿色、高效、环保的植物生长调节剂产品推向全球市场,为广大海内外客户提供一流的技术支持和服务,共同造福于全球农业。


 

联系方式:

WeChat/whatsApp:18103713603,

Email: Cecilia.wan@zs-chem.com


来源: 郑氏化工
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