新型植物生长调节剂：芸苔素内酯

日期:07-28-2023

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。

 

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。

 

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。

▲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

 

 

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

 

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。

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

 

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。

 

豆荚结荚期，使用芸盈®全株喷雾，可有效拉长豆角长度。

 

芸盈®可促进苹果膨果、调整果形。

 

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

 

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。

 

▲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。

 

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。

 

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