72962-43-7 / 蕓苔素內(nèi)酯

【背景及概況】^[1][2][3]

植物生長(zhǎng)發(fā)育的每個(gè)階段，例如種子萌發(fā)、開花受精、種子形成、衰老和脫落等，均是受體內(nèi)激素調(diào)節(jié)的。當(dāng)原來的五大類植物激素，包括生長(zhǎng)素類、赤霉素類、細(xì)胞分裂索類、脫落酸和內(nèi)源乙烯，不足以解釋植物生長(zhǎng)發(fā)育中的一些生理現(xiàn)象，尤其是開花和生殖方面的一些問題時(shí)，人們又開始寄希望于新的一類生理滔性物質(zhì)尋求上。三十年前，美國(guó)學(xué)者米切爾及其同事們首先從蕓苔的花粉中分離出了一類極具生理活性的物質(zhì)，對(duì)植物的莖的伸長(zhǎng)和細(xì)胞分裂有強(qiáng)烈促進(jìn)作用，這一開創(chuàng)性工作立即受到植物生理界和有關(guān)學(xué)科的廣泛重視。人們動(dòng)用各類先進(jìn)分析工具，從16個(gè)科的雙子葉植物、5個(gè)科的單子葉植物、3個(gè)科的裸子植物以及一些蕨類和藻類植物中，分離鑒定出40多種這類化合物，它們同屬膽甾烷的衍生物，按照側(cè)鏈取代基的不同，這些化合物又可分為c28和c2g蕓苔素內(nèi)酯。其后。微量生物化學(xué)技術(shù)使蕓苔素內(nèi)酯生物合成路線逐步得到闡明。尤其蕓苔素內(nèi)酯缺欠型植株的發(fā)現(xiàn)和基因分析技術(shù)的應(yīng)用，使蕓苔素內(nèi)酯這類物質(zhì)具有控制植物生長(zhǎng)發(fā)育的信號(hào)作用的觀點(diǎn)進(jìn)一步得到植物生理界的承認(rèn)。

蕓苔素內(nèi)酯國(guó)內(nèi)發(fā)展近30年，在1998被正式確認(rèn)為第六類植物激素。在整個(gè)農(nóng)藥品類里，蕓苔素內(nèi)酯其實(shí)只占到5％ 左右的份額，但它的潛力不可估量。隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，蕓苔素內(nèi)酯在全國(guó)數(shù)十種主要作物上均有應(yīng)用，應(yīng)用面積達(dá)數(shù)億畝次，南方柑橘，北方花生小麥等作物上已成標(biāo)配產(chǎn)品。從商業(yè)價(jià)值上來講，行業(yè)內(nèi)凡是做植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的企業(yè)，利潤(rùn)都要比同行高一些，是一個(gè)很值得嘗試的項(xiàng)目。從社會(huì)效益上來講，任何產(chǎn)品必須要解決一定的社會(huì)問題，滿足一部分人的需求，而蕓苔素內(nèi)酯作為一全頻道產(chǎn)品，可以適用于所有作物，適應(yīng)作物所有的生長(zhǎng)期。從市場(chǎng)容量來講，以終端價(jià)格測(cè)算，目前蕓苔素內(nèi)酯國(guó)內(nèi)市場(chǎng)容量約在12～15億元，預(yù)計(jì)5年后將達(dá)20億元，增長(zhǎng)快速，未來將成為百億級(jí)大品。

【結(jié)構(gòu)】

蕓苔素內(nèi)酯分子式C₂₈H₄₈O₆，分子量480.68，CAS號(hào)72962-43-7，結(jié)構(gòu)如下：

【生物合成】^[2]

蕓苔素內(nèi)酯的生物合成過程如下：

【生理作用】^[1]

1. 對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的作用

雖早用于檢測(cè)與分離蕓苔素內(nèi)酯的生物試法是菜豆第二節(jié)問試驗(yàn)，蕓苔素內(nèi)酯可以促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)與細(xì)胞分裂，因而使菜豆第二節(jié)間伸長(zhǎng)、膨大、彎曲以至開裂。這種試法是典型的蕓苔素內(nèi)酯的作用特征，被稱作蕓苔素活性，可用于研究蕓苔素內(nèi)酯的構(gòu)效關(guān)系。以后又發(fā)展了其它的生物試法。如水稻葉彎曲試法、菜豆第一節(jié)間試法等。蕓苔素內(nèi)酯的生理作用主要有以下幾個(gè)方面：

1）促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)和分裂。用10ng蕓苔素內(nèi)酯處理菜豆幼苗第二節(jié)問，便可以引起該節(jié)問顯著伸長(zhǎng)彎曲，細(xì)胞分裂加快，節(jié)問膨脹大，甚至開裂。其原因是蕓苔素內(nèi)酯可提高植物DNA 聚合酶和RNA聚合酶的活性，DNA和蛋白質(zhì)含量增多。蕓苔素內(nèi)酯也會(huì)刺激細(xì)胞質(zhì)膜上的ATP酶活性，促使質(zhì)膜分泌H 到細(xì)胞壁，根據(jù)酸生長(zhǎng)學(xué)說的模式，使細(xì)胞伸長(zhǎng)，使植株加速生長(zhǎng)，增加產(chǎn)量。蕓苔素內(nèi)酯可用于多種作物。用0.05～0.5rag/I 蕓苔素內(nèi)酯對(duì)小麥浸種24h，可增加株高，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，分蘗期進(jìn)行葉面噴施，可增加分蘗數(shù)，孕穗期以0.01～0.05mg/I 藥劑進(jìn)行葉面噴霧，千粒重會(huì)明顯增加。對(duì)玉米以0。01mg進(jìn)行全株噴霧處理，能明顯減少玉米穗頂端敗籽率，增加產(chǎn)量，抽雄前處理的效果要優(yōu)于吐絲后。

2）促進(jìn)光合作用。蕓苔素內(nèi)酯可使RuBP羧化酶的活性有較大提高，使CO₂固定速率加快，提高光合效率，宏觀上表現(xiàn)為葉色加深。葉面積增大，葉片肥厚生長(zhǎng)整齊，改善葉面品質(zhì)。光合作用的產(chǎn)物是植物進(jìn)行有機(jī)物積累的根本來源，因而蕓苔素內(nèi)酯可以提高作物產(chǎn)量。

3）提高植物抗逆性。在低溫、干旱和鹽堿等逆境下。蕓苔素內(nèi)酯能夠增強(qiáng)作物根系吸水性能。穩(wěn)定膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能，維持較高的能量代謝，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)生理環(huán)境。促進(jìn)正常的生理生化代謝，從而增強(qiáng)植物的抗逆性，所以蕓苔素內(nèi)酯又被稱為逆境條件的緩沖劑。水稻幼苗在低溫陰雨條件下生長(zhǎng)，如用0.01mg 蕓苔素內(nèi)酯溶液浸根24h，則株高、葉數(shù)、葉面積、分蘗數(shù)、根數(shù)都比對(duì)照組高，成活率高。地上部干重明顯增加。蕓苔素內(nèi)酯對(duì)防治水稻孕穗期冷害也有明顯的效果 。蕓苔素內(nèi)酯還可以減輕某些植物病害的傷害，如水稻紋枯病、黃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，蕓苔素內(nèi)酯可以全面調(diào)節(jié)植物的生理生化過程，從而使病害減輕，同時(shí)，蕓苔素內(nèi)酯作為植物激素可以誘導(dǎo)某些抗病基因的表達(dá)，增強(qiáng)了植物的抗病

2. 蕓苔素內(nèi)酯與其它植物激素的作用關(guān)系

植物體內(nèi)有多種內(nèi)源激素，蕓苔素內(nèi)酯被認(rèn)為是第六大類植物激素。它與其它五種植物激素之間，存在著復(fù)雜的作用關(guān)系。蕓苔素內(nèi)酯與生長(zhǎng)素的作用有相似之處 ，如二者都可以促進(jìn)玉米中胚軸和菜豆上胚軸的伸長(zhǎng)，促進(jìn)菜豆下胚軸側(cè)根的形成，增加洋薊切段的鮮重。但蕓苔素內(nèi)酯不具有抑制側(cè)芽生長(zhǎng)的作用。研究表明，在某些情況下，蕓苔素內(nèi)酯與生長(zhǎng)素之間有協(xié)同作用，如組織先用蕓苔素內(nèi)酯預(yù)處理，然后施加生長(zhǎng)素，二者表現(xiàn)協(xié)同作用。當(dāng)施用順序相反時(shí)。就不表現(xiàn)協(xié)同作用。生長(zhǎng)抑制劑TIBA既抑制蕓苔素內(nèi)酯誘導(dǎo)的彎曲，也抑制蕓苔素內(nèi)酯一生長(zhǎng)素協(xié)同作用產(chǎn)生的彎曲效果。二者還可以共同促進(jìn)白化綠豆下胚軸刀段乙烯的產(chǎn)生。但在光下。蕓苔素內(nèi)酯不與生長(zhǎng)素表現(xiàn)協(xié)同作用。因?yàn)橥饧由L(zhǎng)素可以與蕓苔素內(nèi)酯表現(xiàn)協(xié)同作用，因而在多數(shù)情況下，gRs的生理作用是通過內(nèi)源生長(zhǎng)素的調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。赤霉素具有促進(jìn)節(jié)問細(xì)胞伸長(zhǎng)和分裂的作用，從而促進(jìn)莖葉生長(zhǎng)。這與蕓苔素內(nèi)酯是相似的，但是作用濃度要比蕓苔素內(nèi)酯高得多。研究表明，蕓苔素內(nèi)酯與赤霉素之間的作用是簡(jiǎn)單加臺(tái)性的，它們之間沒有相互作用。生長(zhǎng)抑制劑ancymidol抑制赤霉素的作用而對(duì)蕓苔素內(nèi)酯的作用沒有影響。ATP酶抑制剎dicyclodexy[ccarbcxtiimide（DCC，DCCI，二環(huán)己基碳，二亞胺）抑制蕓苔素內(nèi)酯的伸長(zhǎng)作用而對(duì)赤霉素的作用沒柏影響

3.對(duì)核酸與蛋白質(zhì)代謝的作用

蕓苔素內(nèi)酯可以促進(jìn)細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)。這就需要大量核酸和蛋白質(zhì)的臺(tái)成。RNA 和DNA的合成抑制劑可以抑制蕓苔素內(nèi)酯的作用效果。蕓苔素內(nèi)酯處理后，可以顯著提高RNA聚臺(tái)酶和DNA聚合酶的活性，從而促進(jìn)了RNA、DNA和蛋白質(zhì)的生物臺(tái)成。因而蕓苔素內(nèi)酯促進(jìn)生長(zhǎng)的作用與轉(zhuǎn)錄和復(fù)制過程有關(guān)。蕓苔素內(nèi)酯也影響到一些酶的活性，蕓苔素內(nèi)酯處理后提高了菜豆上胚軸和玉米根中ATP酶的活性，并表現(xiàn)出酸分泌量的增加，所以，蕓苔素內(nèi)酯促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)的機(jī)理可部分地用“酸分泌學(xué)說”來解釋。蕓苔素內(nèi)酯可提高二氧化碳的固定速率，與提高了PEP羧化酶和RuBP披化酶的活性有關(guān)。

【應(yīng)用】^[1]

蕓苔素內(nèi)酯在生產(chǎn)上的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：

1. 苗期促根：用作種子處理或苗床期噴灑。對(duì)水稻、小麥、玉米、蠶豆、煙草、蔬菜等作物的幼苗根系有明顯的促生長(zhǎng)作用。根系鮮重比對(duì)照增加20～50 。干重增加1 5～107 ，表現(xiàn)為根深葉茂，苗株茁壯。

2. 營(yíng)養(yǎng)期促長(zhǎng)。蕓苔素內(nèi)酯具有促進(jìn)細(xì)胞分裂和細(xì)胞伸長(zhǎng)的雙重作用，又能提高葉片葉綠素的含量，增強(qiáng)光合作用，增加光合同化產(chǎn)物的積累，因而有明顯的促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的效應(yīng)，可以提高作物的產(chǎn)量 。

3. 生殖期促實(shí)。蕓苔素內(nèi)酯能提高花粉的發(fā)芽率，促進(jìn)花粉管伸長(zhǎng)，有利于植物的受精，從而提高結(jié)實(shí)率和座果率。特別是它還能提高植物的弱勢(shì)部位，進(jìn)而提高頂尖部位的結(jié)實(shí)率。作物成熟期表現(xiàn)為粒數(shù)和粒重增加，瓜果類表現(xiàn)為果實(shí)均勻，改善作物品質(zhì)。

4. 增強(qiáng)抗逆性。蕓苔素內(nèi)酯進(jìn)人植物體內(nèi)后，不僅加強(qiáng)了光合作用，促進(jìn)了生長(zhǎng)發(fā)育，而且對(duì)植物細(xì)胞的膜系統(tǒng)有保護(hù)作用，能激發(fā)植物體內(nèi)某些起保護(hù)作用的酶的活性。可大大減輕由于逆境下植物體所產(chǎn)生的有害物質(zhì)如雨二醛等 對(duì)正常功能的損害。大量實(shí)驗(yàn)研究和大田實(shí)驗(yàn)都證明，蕓苔素內(nèi)酯確能增強(qiáng)作物的抗逆陛。尤其是在抗干旱和抗低溫方面，作用更明顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 孫振令, 張紅雨. 蕓苔素內(nèi)酯的研究進(jìn)展及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 淄博學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)與工程版, 2001, 3(2): 81-84.

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[3] 安亞杰. 蕓苔素內(nèi)酯: 被忽略的 “大品”——你所不知道的蕓苔素內(nèi)酯[J]. 營(yíng)銷界: 農(nóng)資與市場(chǎng), 2017 (9): 34-39.