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芸苔素内酯的应用

发布日期:2019/5/28 9:10:50

背景及概述[1][2]

芸苔素内酯,英文通用名brassinolide,中文别名:益丰素、天丰素、油菜素内酯、农梨利;曾用商品名:硕丰481,芸薹素内酯.云大120.皇嘉芸薹素等。化学名:2a,3a,22s,23s-四羟基-24R.乙基.B.高.7-氧杂-5a一胆甾-6.酮。农药类别:植物生长调节剂化学类别:激素类。芸苔素内酯外观为白色结晶粉末,易溶于甲醇、乙醇、氯仿、丙酮等,pH值5.4;对人畜低毒。芸苔素内酯是一种新型的植物生长调节剂。可广泛应用于蔬菜、果树、花卉、食用菌及各种农作物。

使用后可显著促进植物生长、提高植物的座果率。从而达到农作物的增产、增收i并且它还能提高作物的耐旱、耐冷、抗病、抗盐能力,有效减轻农药及除草刺对作物的伤害。在采收前5—10d使用,能有效延长瓜果、蔬菜、花卉的自然保鲜、贮存和运输时间二芸苔素内酯的生理活性极高,只需要极其微量就能够促进植物的生长发育.使用后不会对环境和作物造成任何污染和影响,因此该产品被誉为环保型第6代植物生长调节剂。

理化性质及结构[1]

1970年美国农学家J.W.Mitchell等从油菜花粉中提取获得一种能显著促进豆苗生长的物质,定名为油菜素,又称芸苔素(Brassin).芸苔素是一类以甾醇为骨架的植物内源甾体类生物活性物质.英国的N.B.Mandava等于1978年将油菜素精制后,得到具有高活性的结晶物.1979年,Grove等确定其化学结构属于甾醇内酯,故命名为芸苔素内酯(Brassinolide).其后,又从另一些植物中提取了十几种具有生物活性的芸苔素甾体类物质,总称为芸苔素类固醇(Brassinosteroids,简称BRs),其中,以芸苔素内酯的生理活性最强,被认为是一种新的植物激素。

芸苔素内酯是第一个被发现的具有植物生长调节作用的甾醇类化合物,其化学结构与许多动物激素,如雄性激素、副肾皮质激素、雌性激素、昆虫蜕皮激素等是同源的,这是芸苔素内酯不同于其它植物激素的一大特点.多数植物生长物质只对植物的某一种或某几种生理过程有调节作用,如赤霉素主要促进植物器官的生长,乙烯利可促进植物成熟,矮壮素和缩节胺只能用于抑制突长.而芸苔素内酯对植物的各个生长发育时期都能发挥调节作用,这是芸苔素内酯区别于其它植物激素最重要的特点。


芸苔素内酯

应用[3]

最早用于检测与分离芸苔素内酯的生物试法是菜豆第二节间试验,芸苔素内酯可以促进细胞伸长与细胞分裂,因而使菜豆第二节间伸长、膨大、弯曲以至开裂。这种试法是典型的芸苔素内酯的作用特征,被称作芸苔素活性(Brassinactivity),可用于研究芸苔素内酯的构效关系。以后又发展了其它的生物试法,如水稻叶片弯曲试法、菜豆第一节间试法等。

芸苔素内酯的生理作用主要有以下几个方面:①促进细胞伸长和分裂。用10ng芸苔素内酯处理菜豆幼苗第二节间,便可以引起该节间显著伸长弯曲,细胞分裂加快,节间膨胀大,甚至开裂。其原因是芸苔素内酯可提高植物DNA聚合酶和RNA聚合酶的活性,DNA和蛋白质含量增多。芸苔素内酯也会刺激细胞质膜上的ATP酶活性,促使质膜分泌H+到细胞壁,根据“酸生长学说”的模式,使细胞伸长,使植株加速生长,增加产量。

芸苔素内酯可用于多种作物,用0.05~0.5mg/L芸苔素内酯对小麦浸种24h,可增加株高,促进根系生长发育,分蘖期进行叶面喷施,可增加分蘖数,孕穗期以0。01~0。05mg/L药剂进行叶面喷雾,千粒重会明显增加。对玉米以0。01mg/L进行全株喷雾处理,能明显减少玉米穗顶端败籽率,增加产量,抽雄前处理的效果要优于吐丝后。

②促进光合作用。芸苔素内酯可使RuBP羧化酶的活性有较大提高,使CO2固定速率加快,提高光合效率,宏观上表现为叶色加深,叶面积增大,叶片肥厚,生长整齐,改善叶面品质。光合作用的产物是植物进行有机物积累的根本来源,因而芸苔素内酯可以提高作物产量。③提高植物抗逆性。在低温、干旱和盐碱等逆境下,芸苔素内酯能够增强作物根系吸水性能,稳定膜系统的结构功能,维持较高的能量代谢,调节细胞内生理环境,促进正常的生理生化代谢,从而增强植物的抗逆性,所以芸苔素内酯又被称为逆境条件的缓冲剂。

水稻幼苗在低温阴雨条件下生长,如用0。01mg/L芸苔素内酯溶液浸根24h,则株高、叶数、叶面积、分蘖数、根数都比对照组高,成活率高,地上部干重明显增加。芸苔素内酯对防治水稻孕穗期冷害也有明显的效果。芸苔素内酯还可以减轻某些植物病害的伤害,如水稻纹枯病、黄瓜灰霉病和番茄晚疫病等。植物的抗病性是受植物本身的基因控制的,但是,芸苔素内酯可以全面调节植物的生理生化过程,从而使病害减轻,同时,芸苔素内酯作为植物激素可以诱导某些抗病基因的表达,增强了植物的抗病性。

芸苔素内酯是目前国际上最新型的广谱、高效、安全、抗逆性强的植物生长调节剂类型.芸苔素内酯目前已发现近40种,其中生理活性较高、有实用价值的约有四、五种,并已实现了人工合成,使低成本、大规模、工业化生产芸苔素内酯类物质成为现实.芸苔素内酯的使用,表现出稳定的增产效果,对环境、植物、人畜安全,投入产出比可观,粮食作物1∶10以上,经济作物1∶20以上。

主要参考资料

[1] 刘伟, 王金信, 杨广玲, 鲁梅, 隋标峰, & 山东泰安. (2005). 芸苔素内酯对花生幼苗生长的影响. 现代农药, 4(1), 42-43.

[2] 王焕民. (2000). 芸苔素内酯:植物生长发育的一种基本调节物质. 农药, 39(1), 11-14.

[3] 王瑞娇, 郑小兰, 刘勇鹏, 王媛媛, 赵群法, & 张艺馨等. (2017). 芸苔素内酯的复合应用对番茄根结线虫抑制效果的研究. 河南农业大学学报, 51(1), 29-35.