作者:馮玲
蕓苔素內脂的發現:
1970年,美國學者J.W.Mitchell等從油菜花粉中提取出一種具有強生理活性物質,對植物莖的伸長和細胞分裂有強烈的促進作用,定名為油菜素,又稱蕓苔素(Brassins)。
1972年,Mitchell發現蕓苔素可以促進多種植物、不同植物部位的生長,引起了眾人的關注,蕓苔素作用機理成為研究的特點。
深入和分離技術的發展,1979年Grove等確定了蕓苔素的結構為甾醇內酯,因而命名為蕓苔素內酯(Brassinolide,BL)。
經過多年研究,隨著植物提取分離技術的改進和實驗手段的提高,人們又陸續發現了24-表蕓苔素內酯(24-epibrassinolide)、28-高蕓苔素內酯(28-homobrassinolide)、蕓苔素甾酮(Brassinosterone,BRO)、28-脫甲基蕓苔素內酯(28-norbrassinolide)等在植物體內廣泛存在的天然蕓苔素活性物質,全世界科學家至目前為止,至少已分離出70多余種天然蕓苔素類化合物及其類似物激素,科學家將其統稱為蕓苔素甾醇(brassinosteroid,BR)。
圖1 蕓苔素內脂化學結構式
蕓苔素內脂的登記情況:
在2016年以前,國內把這一類蕓苔素活性物質統稱為蕓苔素內酯,并在農業部登記。因蕓苔素類物質不同結構存在較大的活性差異,2016年國家工業和信息化部發布了蕓苔素類物質相關應用制劑行業標準,對不同結構的蕓苔素進行了明確區分,與國際上對這類物質的結構與命名保持一致。目前,在我國農業部登記注冊,允許大田推廣應用的蕓苔素活性物質主要有24-表蕓苔素內酯、22,23,24-三表蕓苔素內酯(22,23,24-triepibrassinolide)、28-高蕓苔素內酯、28-表高蕓苔素內酯(28-epihomobrassinolide)、14-羥基蕓苔素甾醇(14-hydroxylated brassinosteroid)等。
圖2 幾種蕓苔素內脂類化合物化學結構式
因為不同蕓苔素內脂的活性不同,國家進行了規范管理,目前登記的蕓苔素內酯種類主要有以下幾種,分別是蕓苔素甾醇、14-羥基蕓苔素甾醇、24-表蕓苔素內酯、28-表高蕓苔素內酯、28-高蕓苔素內酯等蕓苔素、丙酰蕓苔素內酯、22,23,24-三表蕓苔素內酯。
國內共有121條有關蕓苔素的登記,24-表蕓苔素內酯是化學合成的蕓苔素內酯中活性最高的,價格也有競爭優勢,因此,目前24-表蕓苔素內酯市場上最多,有39個制劑或者是原藥的登記,28-高蕓苔素內脂有20個登記排第二,接下來就是從花粉中提取的天然蕓苔素14-羥基蕓苔素甾醇18個,登記蕓苔素內脂16個登記,28-表高蕓苔素內酯10個登記,丙酰蕓苔素內酯8個登記。22、23、24-表蕓苔素內酯一般是與24-表蕓苔素內酯復配使用。
蕓苔素內脂的作用:
蕓苔素內酯在促進作物增產和提高品質上,有別于其它植物生長調節劑的單向針對性:不單具有生長素、細胞分裂素的生理功能,而且具有提高光合作用、調節營養分配,促進莖葉碳水化合物向子粒轉運、提高作物對外界不利因素的抗逆能力、促進植物弱勢部位的生長能力等功能。因此,其具有極為廣泛的可用性及實用性。
增甜、著色、增量、提升品質、賣相好:用蕓苔素能使甘蔗增甜,可提高中上等煙葉比例,柑桔上使用能改善因噴施赤霉素造成的皮厚、疤果、歪果、木質化等弊病,荔枝、瓜豆上使用能使果實均勻。延緩葉片衰老、促花保果、促進細胞分裂,促進果實膨大、增產豐產、提高作物商品性,因此改善賣相和品質,提高賣價,增加收入。
蕓苔素內酯又被稱為逆境條件的緩沖劑:在干旱和鹽堿、低溫(倒春寒)等逆境下,蕓苔素內酯能夠增強作物根系吸水性能,穩定葉片、植株膜系統的結構功能,維持較高的能量代謝,調節細胞內生理環境,促進正常的生理生化代謝,從而增強植物的抗逆性,因此蕓苔素內酯又被稱為逆境條件的緩沖劑。
蕓苔素內酯是最好的藥害(除草劑)解除劑:蕓苔素內酯對緩解除草劑:西草凈(simetryn)、丁草胺、甲黃隆、胺苯磺隆、草甘膦、2,4-D等藥害的研究標明,解毒作用明顯。其主要作用機理是促進作物新陳代謝,提高葉綠素含量、增強根系吸水活力,使作物較快恢復生長。
蕓苔素內酯對病毒病有很好的預防效果:
植物病毒病由于目前世界上沒有特效治病毒藥物,防治十分困難,瓜果蔬菜等作物一旦被病毒侵染,植株體內的激素平衡被打破,生長畸形,病毒復制需要植株體內的養分,破壞瓜果蔬菜的養分供應,當植株體內病毒達到一定濃度就可破壞植株整體新陳代謝,使其光合作用受到抑制,因此嚴重影響作物產量與品質。
蕓苔素內酯具有良好的抗病毒病效果。這是因為蕓苔素內酯在植物體內具有平衡輸送養分功能,促進植株生理生化代謝,從而提高植物抗病能力,首先蕓苔素內酯能提高植物抵抗病毒入侵能力,使作物不再感病,其次是蕓苔素內酯在治療病毒方面,抑制了病毒在體內的危害,因此在防治病毒病方面蕓苔素內酯具有特別好的效果。
蕓苔素內脂的復配:
1.蕓苔素搭配殺菌劑—增效促長降藥害(如蕓苔素+吡唑醚菌酯、蕓苔素+戊唑醇)
協同增效,速效性強:蕓苔素能夠提高作物吸收殺菌劑的效率,同時提高殺菌劑在作物體內的傳導速度,加強其移動性,起到協同增效和提升速效性的作用。
增強抗病、降低抗藥:蕓苔素能夠促進作物體內抵抗病菌的物質的合成,增強抗病,同時也可以減少殺菌劑的使用次數,降低病菌抗藥性。
促進生長、降低藥害:蕓苔素可迅速協調體內各種內源激素水平,調動修復核酸和蛋白質合成的各項機制,通過愈傷植株組織,修復作物受損細胞,預防和緩解藥害。
2.蕓苔素搭配除草劑—除草更徹底、藥害風險更低:
除草劑的使用可以大大減少人工成本,但是常會對作物造成嚴重的抑制,導致生長受阻。在使用除草劑時加入蕓苔素,可以有效的減少作物遭受藥害的風險,提高除草效果。
3.蕓苔素搭配拌種劑—出苗整齊、強力促根、增產增收
在拌種時加入蕓苔素是第一是可以明顯增加藥效,提高對各類病害侵染的防治能力;第二是蕓苔素能夠有效的促進種子萌發和根系發展,提高綜合抗逆能力,對作物的長勢和抗病蟲害能力都有著顯著的提升。
4.蕓苔素搭配化肥—吸收更好、效果更佳(如蕓苔素+磷酸二氫鉀)
蕓苔素使用可以提高作物的代謝水平,促進化肥的吸收、傳導和轉化效率,促進葉片光合作用、防寒抗凍、抗旱、抗干熱風、抗倒伏、促進根系發展、促進花芽分化、提高坐果率和提高果實品質增加產量等多種功能。
5、蕓苔素搭配植物生長調節劑—增加調節劑使用效果、降低調節劑使用風險(如蕓苔素+赤霉酸、蕓苔素+胺鮮酯、蕓苔素+乙烯利、蕓苔素內酯+多效唑)
植物生長調節劑和蕓苔素搭配使用,可以降低單獨使用植物生長調節劑造成的藥害風險,在增加使用效果的同時,降低藥害風險。
蕓苔素內脂的展望:
可持續農業和生態農業的發展,使我國農業向著高產優質高效方向發展。特別是隨著國內當前城鄉人民生活水平的迅速提高,人們對農產品的品質提出了多樣化,優質化的更高要求,這就給蕓苔素內酯這類高效廣譜,無毒無害的高科技新型植物生產調節劑帶來了無限廣闊的市場發展空間和市場發展前景。
而蕓苔素內酯能與多種類型農藥復配,讓農藥減量增效,農產品產量增加的特點,使其能在生產應用中廣泛推廣。但不同結構蕓苔素類物質活性差異較大,農業生產中蕓苔素類物質使用濃度應根據活性和施用方式綜合考慮。