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芸苔素的故事——植物生长调节剂的选择
创建时间 2019-06-24 作者 网站管理员 浏览 QQ留言 产品咨询 联系电话:18838037965

一、 什么是芸苔素内酯

芸苔素内酯是一种新型植物内源激素,是公认的高效、广谱、无毒的植物生长调节剂,它较早由美国农业科学家于1970年发现,定名为油菜素,被国际植物生理学界誉为植物界的第六大天然调节剂,其它五大类是赤霉素、生长素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯,相对来说芸苔素内酯发现的比较晚。下面这张图囊括了人类已知的六大植物天然激素。

芸苔素的故事——植物生长调节剂的选择

为什么上面的示意图我们把脱落酸标成了不同的颜色,是因为目前可以人工合成乙烯、赤霉素、生长素、细胞分裂素、芸苔素,但是我们没有办法合成脱落酸,或者说成本非常的高。而且,上面提到的几种调节剂,芸苔素内酯唯独不具备脱落酸的功能。

多数植物生长调节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(chang),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,它们在植物体内都是自然存在的,只是在不同的物种、不同的生长阶段它们在植物体内的比例有所不同而已。而芸苔素内酯对植物的各个生长发育阶段都能发挥调节作用,这是芸苔素内酯区别于其它植物生长调节剂较重要的特点。我们可以利用芸苔素的独有特性,把它和其他几种调节剂搭配使用。如果某个阶段这些内源的调节剂之间比例不协调了,我们可以通过喷洒芸苔素调节。

附加提示为什么上图标示各种激素的缩写呢,是因为现在随着国家的管理制度越来越严,越来越规范,今后如果在肥料里面添加任何调节剂,就必须得在包装袋上注明它们。但是行业的现状却是很多人加了调节剂之后是不愿意承认的但是又不能违反国家规定,所以转而采用国际通用的名称缩写来标示,这样既符合国家的要求同时又把成份说的很模糊,一般人一下子看不明白,因此大家需要对这些成份的缩写有个了解。就比如下图这种产品,除了常见的氮磷钾硼之外,还有IAA和CTK,所以它的使用效果比普通的N-P-K-B肥(氮-磷-钾-硼)是要明显很多的,这不是由于这个产品工艺特别精量,而是生长素和细胞分裂素起的辅助作用。

二、芸苔素内酯的作用原理

2.1】首先我们要了解一个词语(zai)醇”,这个词在花卉果蔬养植方面十分常见,它贯穿了我们目前常用的主流杀菌剂,

2.2】这里插播说明一下为什么三唑类杀菌剂用多了会抑制植物生长。

老园丁们都会告诫我们,三唑类杀菌剂在使用当中一定要注意它的使用次数和浓度,超过产品说明的用量就有可能抑制植物的生长(所以那些包装上标注一个生长季较多使用xx次的字眼一定要引起重视哦)。很多人(尤其是新手)打了三唑类的杀菌剂,比如苯醚甲环唑、咪鲜胺或氟硅唑等,打重打多了之后发现植物不生长了,好几个月甚至大半年都是矮冬瓜一个!(当然也可以利用这个特性矮化植株控制旺长,这是另外的话题)这是为什么呢,原因就是三唑类的杀菌剂在抑制病菌体内甾醇合成同时也抑制植物自身的甾醇合成。植物的甾醇是用来转化为生长素、细胞分裂素这些物质的。当超剂量使用三唑类杀菌剂之后,病菌的甾醇不能合成了,同时也导致植物的甾醇合成受阻,植物当然就不长了。

2.3】那么芸苔素内酯在缓解药害的过程中是怎样起作用的呢?答案就是芸苔素内酯本身就是一种甾醇类的化合物

芸苔素内酯被代谢之后,它的甾醇分子集团可以用来合成其他些激素比如它可以向生长素这方面去代谢,也可以向细胞分裂素这个方向去转化,所以起到中间协调激素再分配的作用。在使用了三唑类杀菌剂之后(或同时),只要人工地给植物体内补充足够的甾醇,就可以抵消杀菌剂对植物体内甾醇合成的抑制,那作物就能正常的生长了。这就是芸苔素内酯能解药害,尤其是三唑类药害的一个关键原理。芸苔素内酯解药害效果较好对象就是甾醇抑制类杀菌剂

2.4】甾醇类抑制剂的分类

常见的三唑类比如三唑酮、苯醚甲环唑、戊唑醇等,还有烯酰吗啉、氟吗啉、嘧霉胺、咪鲜胺等等,这些都是甾醇抑制类药物。如果超过药物使用说明的用量就会抑制植物体内的甾醇合成,所以用芸苔素内酯解决这几类药剂的药害是较正确的选择。

(三)芸苔素内酯的三大应用场景

3.1】提高抵抗恶劣生长环境的韧性

3.1.1)低温

低温会严重影响植物细胞体内蛋白酶的活性,降低代谢速度,进而导致细胞膜受冻结冰,接着就会出现细胞膜内部的生物成份冻坏,这是冻害产生的基本现象。芸苔素内酯本身可以活化细胞里的酶,让细胞的代谢加速,提高细胞质的流动性,从而提供足够的能量来抵御低温。

3.1.2)高温

芸苔素内酯帮助植物生长的基本原理是提高酶的活性,所以用芸苔素内酯来缓解高温症状,一定不要单用。

为什么不建议大家单用,原因就是高温的时候植物呼吸作用特别强,如果这个时候调节代谢功能,还让它加快,就会导致植物过快消耗养份,干物质的积累速度反而变慢,还有可能出现植株比使用芸苔素内酯之前更加衰弱。

高温的时候怎么用芸苔素内酯呢?建议和氨基酸、鱼蛋白、海藻肥、多糖等有机类的生物刺激素配合使用,也可以和氮磷钾或其他叶面肥配合使用,这样能够提高作物对高温的抵抗力。

3.1.3)干旱

干旱就是缺少水分,并不特指高温天气那种被太阳晒蔫的现象。

干旱的时候缺乏水分,细胞液偏于粘稠,植物体内的代谢相对也会比较慢。为了防止水分蒸发,植物会收拢气孔甚至完全关闭,导致体内的营养合成不足,另外,关闭气孔后导致水分蒸发减少,难以拉动茎杆中的营养运输。

由于芸苔素内酯能够起到四大类植物生长调节剂的作用,会促进营养向较需要的地方转移,从而保证作物还能够相对正常的生长。比如在果实膨大期,突然遇到干旱了,使用芸苔素内酯之后,还是能够促进营养由叶片向果实运输的。

如果不用芸苔素内酯,即使叶片里面有营养,但是它很难向果实输送,导致膨果受到严重的影响。所以干旱的时候是可以用芸苔素内酯的,也可以单用。

3.1.4)洪涝

当水量过多,可能会使植物的根系呼吸受阻从而出现沤根现象。芸苔素内酯能够提高植物对水分过量所造成的生理胁迫的承受能力。

3.1.5)盐碱

目前,盐碱应该是经济作物面临的较主要的灾害,虽然很多情况下它不属于自然灾害,除非把作物种在盐碱地上。人为的撒施很多肥料,导致现在大棚或者果园基本上都是盐碱地或者酸性土壤。芸苔素内酯可以大幅度的提高作物对盐分的承受能力。

有实验证明,用芸苔素内酯把种子泡24小时,然后再放到盐分比平常土壤高40%的土壤中,就会发现作物照常生长,如果没有浸泡的话,作物的根就很难发出来。为什么芸苔素内酯有这个作用呢?

因为芸苔素内酯能够加速细胞的生理代谢,必然伴随着营养物质的合成和分解,细胞质的浓度就变大了,和外界盐分的浓度差就相对变小了。没用芸苔素处理之前细胞液内部浓度低,外边盐碱浓度偏大,水分通过细胞膜渗透出去,细胞就蔫了。使用芸苔素内酯后,细胞质的浓度增高,内外渗透压相对不那么大,失水就比较慢,对生长造成的影响就会降低。

以上几个方面比较特殊的就是在高温的时候使用芸苔素内酯,尽量加一些其他的营养物质,防治呼吸作用过高影响植物产量。

3.2】 缓解药害

其实不仅甾醇类的杀菌剂具有药害,很多防治昆虫的杀虫剂也具有抑制作物生长的特性。在使用药剂防治病虫害时,由于品种、用法用量和操作的不当,经常出现药害现象。及时使用芸苔素+功能性的叶面肥,可以调节养分运输,减少缓解药害作用,加快作物恢复正常生长。在药剂使用时,也可将芸苔素一起混用(芸苔素不可与碱性药剂混用),起到规避药害,预防药害的作用。芸苔素内酯对缓解甾醇抑制剂的药害是较适合的,它也可以缓解其它药害带来的问题,像除草剂以及因为浓度过高造成的生长点抑制,都可以有帮助。

3.3】 增效作用

芸苔素内酯的增效作用是非常特殊的。

3.3.1)芸苔素内酯与其他调节剂的协同作用,促进植物生长

种子处理促萌发

实验研究表明,芸苔素用作种子处理(浸种、拌种),可显著提高种子的萌发率,使得出苗更齐、更壮,出苗根系更长。

苗期促根

用作苗床喷洒,对水稻、小麦、玉米、蔬菜等作物幼苗有显著的促根作用,根系鲜重对比增加20%以上,干重增加30%以上,使得苗株根系发达、叶片抽势旺,苗株健壮。

 

促进细胞伸长和分裂

10mg芸苔素内酯处理菜豆幼苗****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。同时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,使细胞伸长,使植株加速生长,增加产量。

促进光合作用

芸苔素内酯可使光合作用中的RuBP羧化酶的活性大大提高,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。

开花期提高座果

芸苔素内酯能提高花粉的发芽率,促进花粉管伸长,有利于植物的受精,从而提高结实率和座果率。特别是它还能提高植物的弱势部位,进而提高****部位的结实率。作物成熟期表现为粒数和粒重增加,瓜果类表现为果实均匀,改善作物品质。

 

果实生长期促果生长

芸苔素可调节植株营养供给结构,调节养分向果实运输,从而促进果实的生长发育,减少畸形果、弱果。

 

(3.3.2) 杀菌剂与芸苔素内酯的协同作用

A.帮助药液肥料穿透蜡质层

植物的叶片表面都有一层蜡质层,普通的药液较难穿透蜡质层进入叶片内部,尤其是高温和干燥天气,药液的水份很快蒸发导致内吸性的成份很难被吸收到叶片内部,打药效果大打折扣。芸苔素内酯是油性的,与蜡质层的结合能力很强。如果在使用这类药剂时加入芸苔素内酯,它能够促进药液通过蜡质层向细胞内部渗透,另外由于芸苔素内酯能够提高细胞的代谢活性,从而使那些内吸性的药物成分在植物体内更好地产生疗效。

有一些酯类杀菌剂比如嘧菌酯,与芸苔素内酯是互溶的,所以,嘧菌酯传导的时候可以携带芸苔素内酯一起,而芸苔素内酯传导的时候也可以携带嘧菌酯一起,能够相互增效。

B.加速代谢提高药物疗效

病菌侵染作物,作物本身是会产生抗体的。抗体产生的过程,就是细胞内部化合物合成和代谢的过程,而芸苔素内酯是能够促进作物体内的合成和分解作用的,就是说能够促进作物体内合成抵抗病菌的物质。这就是芸苔素内酯对杀菌剂的一个正向协同作用。

还有一些比较特殊的杀菌剂,比如吡唑醚菌酯,能够极大地促进作物本身对氮元素的吸收和利用量。使用吡唑醚菌酯之后,作物叶子绿油油的,就是因为促进氮元素的吸收和利用。但是如果吡唑醚菌酯用量过大,氮元素会被细胞体大幅吸收,然而氮元素的转化作用没有跟上,吸收过量,这样会造成氮中毒。如果把芸苔素内酯加上,就会发现它能够促进氮元素的转化,不仅降低了氮中毒的风险,而且主要是提高了氮元素的利用效率。

附加提示:酯类物质不能和乳油混用,因为后者会大幅度增加酯类的渗透性,在高温或用量过大时会造成药害/肥害。

(3.3.3) 肥料与芸苔素内酯的协同作用

主要表现在以下两个方面,这在上面已经讲述了:

****,促进肥料的吸收与利用。

****,提高作物对低温、干旱、盐渍化的耐受程度。

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,激发植物体内某些起保护作用的酶的活性(如超氧化物歧化酶),可以大大减轻由于逆境下植物体所产生的有害物质(如丙二醛等)对正常功能的损害。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。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。大量实验研究表明,芸苔素在抗旱、抗低温效果上尤为明显。

(四)如何选择芸苔素内酯产品?

芸苔素内酯,本身是自然存在于植物体内的一种调节剂,目前上市的产品有天然提取的,也有人工合成的。天然芸苔素活性高起效快,人工合成的根据成份不同活性有较大差异,

各类芸苔素简析

1)植物中分离的芸苔素

由于自然界植物中的芸苔素含量极其低微,在试验室中,分离1克芸苔,需27吨植物花粉,因此无法工业化生产,特别是要把其中的28-高芸苔素分离出来,几乎是不可能。工业生产从植物内(花粉、蜂蜡)分离出来的所谓天然芸苔素,实际是一种混合物,主要含三十烷醇、氨基酸、多糖等,其中芸苔素含量极其微少。代表产品是成都新朝阳的硕丰481。

2)24-混表芸苔素

   24-混表异构体组成:29 : 60 : 10: 1,****个是24-表,****个是22,23,24-三表,后面两个是其内酯环相反的异构体,活性仅为天然芸苔素的1%左右,是人工合成芸苔素的副产物,生理活性较差。与植物的亲和度较差。

3)28-表高芸苔素

   28-表高芸苔素,植物体内不存在该物质。是人工合成的类似芸苔素的产物,有一定的生理活性。但与植物的亲和度不好。

4)24-表芸苔素

   24-表芸苔素,属于植物天然内源物质,与植物的亲和度好,但它的活性远低于28-高芸苔素,且作用机理也与28-高芸苔素不同。人工合成的工艺比较复杂,合成成本也较高。代表产品为云大-120

5)28-高芸苔素

   通用名:28-homobrassinolide(简称28-高芸苔素);

   化学名:2α,3α,22R,23R-四羟基-24S-乙基-B-高-7-氧杂-5α-胆甾-6-酮

   CAS号:74174-44-0

   分子式:C29H50O6;

   分子量:494

   28-高芸苔素,属于植物天然内源物质,与植物的亲和度极好,其活性远远高于其他类别的芸苔素,且作用机理也与其他芸苔素不同。人工合成的工艺极为复杂,成本也高。代表企业为上海威敌,产品为28-高芸苔素内酯。


 

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