一文说清天然芸苔素与“药害”的关系,关键点在于这里!  

 发布时间:2023-09-22 17:05:17   来源:转载   访问量:

01芸苔素甾醇广泛存在于植物界

植物在进化过程中逐渐形成内源激素调节网络以应对各种环境胁迫。其中,芸苔素是一类具有促进细胞伸长功能的植物甾醇【1-2】,普遍存在于从低等到高等的整个植物界,已发现几十种芸苔素类似物(图1)【3-4】。


图1 部分天然芸苔素类似物的结构【3】



02天然芸苔素是打开内源芸苔素通路最好的“钥匙”

天然芸苔素主要存在于花和种子中,调控生殖发育、种子成熟,促进茎伸长及根形态建成,同时在植物抗逆胁迫中有积极作用【3,5】。第一个完成结构鉴定的芸苔素是芸苔素内酯BL(图1-1),但其天然含量极低,无法实现提取产业化,并由此产生了一系列人工合成替代品。植物通过“锁钥”原理实现激素感知和响应,而天然芸苔素是开启芸苔素响应大门最好的“钥匙”,与受体亲和力强,效果远胜各种人工合成芸苔素内酯。外源施加天然芸苔素,可快被植物感知、吸收,有效补充各种因素引起的内源芸苔素合成不足,使细胞迅速响应,活性高,且不存在排异现象,安全性高。

14-羟基芸苔素甾醇(图2)作为油菜花粉中的一种新的芸苔素类似物,可以通过环保溶剂进行批量提取、精制,是实现绿色提取产业化的天然芸苔素甾醇。14-羟基芸苔素甾醇在中国农药毒性分级中划定为微毒或低毒,环境毒理评级为低毒、易降解,且环境健康风险评估为较低(RQ<1),对人和环境生物安全。


图2 14-羟基芸苔素甾醇的结构



03应用实践证明天然芸苔素可促进丰产增收

(1)促进花芽分化、保花保果

果树产量品质与花器官发育息息相关,在花芽分化期和幼果期喷施天然芸苔素,或者人工授粉过程中添加一定量天然芸苔素,可显著增加果树开花数量和质量,减少畸形花,提高授粉效率,提高坐果率,减少落花落果,已广泛应用在猕猴桃、柑橘、苹果、枣等绝大多数果树的种植生产中。

猕猴桃是典型的雌雄异株藤本植物,生产实践中须以人工授粉方式提高授粉和坐果率。在全树开花2/3以上时,采用天然芸苔素粉剂以1/50比例混入花粉中进行人工点授或天然芸苔素水剂2500倍稀释喷雾授粉,可显著提升猕猴桃坐果率的同时促进果实中维生素C和微量元素含量显著提升猕猴桃储运性和营养价值。(图3-4)【6】。猕猴桃幼果期可再次喷施天然芸苔素与赤霉素、生长素的复合药剂,可显著促进幼果快速膨大生长,果形修长,单果重增加20%-30%(图5)。


图3 14-羟基芸苔素甾醇对红心猕猴桃坐果率的提升【6】


图3 14-羟基芸苔素甾醇对红心猕猴桃坐果率的提升【6】


图4 14-羟基芸苔素甾醇对黄心猕猴桃品质的提升【6】




图5 天然芸苔素促进猕猴桃幼果发育(金艳)



柑橘自然生理落果严重,通常坐果率仅2%-3%,为提升开花质量,提高坐果率,分别在在开花前、谢花2/3、第二次生理落果前5~7天,使用天然芸苔素+赤霉酸方案喷施,可使柑橘坐果率提高20%(广西砂糖桔),幼果、果梗提前3天转绿,畸形果率低。




图6 天然芸苔素甾醇对柑橘保花保果效果(图片来自于植保科学)



(2)转色增糖,提升水果品质

水果童年的滋味代表着成熟期的高糖酸比和丰富维生素、微量元素。在水果转色初期,连续使用天然芸苔素+高钾型叶面肥全树喷施2-3次,可以加速营养吸收转化,增强光合作用促进糖分累积,促进柠檬酸、苹果酸等有机酸类降解转化为维生素、黄酮等营养成分,增加糖酸比和风味物质累积,同时具有促进果皮细腻、修正果形作用。


图7 天然芸苔素甾醇促进果皮细腻、果型正(图片来自于植保科学)


图7 天然芸苔素甾醇促进果皮细腻、果型正(图片来自于植保科学)


图8 天然芸苔素甾醇提高果实糖度(图片来自于植保科学)


图8 天然芸苔素甾醇提高果实糖度(图片来自于植保科学)

(3)大田作物浸种拌种,增强抗性,促进增产增收

粮食作物的品质产量与环境条件息息相关,天然芸苔素在粮食作物全生育期抵御高温、干旱、冻害、盐碱等逆境胁迫方面具有显著效果。首先,下种前对种子进行拌种、包衣等处理方式,可提升作物出苗整齐度,提苗壮苗(图9)。其次,在破口、扬花、灌浆等作物重要发育时期喷施天然芸苔素1-2次,能够抵抗各种逆境胁迫,提升粮食作物产量。天然芸苔素已在全国范围内开展小麦调节生长及增产效果推广,涉及河南、山东、山西、陕西、甘肃、江苏等主要小麦产区的11个试验点,平均增产13.28%,其中山西增产达到22.36%(图10)。


图9 天然芸苔素种子处理促进萌发


图9 天然芸苔素种子处理促进萌发


图10 天然芸苔素甾醇对小麦增产效果显著


图10 天然芸苔素甾醇对小麦增产效果显著

(4)增强营养吸收,促进蔬菜增产

采用0.0075%天然芸苔素甾醇水剂稀释2500倍在蔬菜上叶喷处理1-2次,可增强作物对营养的吸收利用效率,增强光合作用,促进蔬菜增产。室内试验结果显示,叶喷6天后天然芸苔素甾醇处理组小白菜叶面积比清水对照增加20%。


图11 新朝阳天然芸苔素在小白菜上的叶喷效果试验


图11 新朝阳天然芸苔素在小白菜上的叶喷效果试验

(5)防寒抗冻效果显著

“倒春寒”是常见的春季逆境胁迫,直接影响作物产量。寒害、冻害前2-4天,过后3天内和10-15天后,分别喷施天然芸苔素8-15ml+新型磷酸二氢钾/氨基酸叶面营养,增强作物对寒害、冻害的抵抗能力,受冻的作物快速恢复生长。倒春寒会使樱桃花萼受损60%以上,天然芸苔素+高钾叶面肥处理可显著降低受损率40%,保证正常授粉(图12)。


图12 提高樱桃花抗低温能力(图片来自于植保科学)


图12 提高樱桃花抗低温能力(图片来自于植保科学)

冻害条件下,作物光合系统受损,无法正常完成光合作用,严重影响作物生长。在番茄幼苗受冻害胁迫前2-3天,以2000倍稀释天然芸苔素甾醇+氨基酸叶面营养全株喷施,可激活过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,清除番茄体内过量的胁迫氧自由基,以保护冻害胁迫下番茄幼苗的光合系统,并促进胁迫后的快速恢复(图13-14)。


图13 下番茄冻害胁迫5h下番茄幼苗生长状况及最大光合速率QY-max荧光成像【7】


图13 下番茄冻害胁迫5h下番茄幼苗生长状况及最大光合速率QY-max荧光成像【7】


图14 冻害胁迫5h下不同处理番茄幼苗的抗氧化酶活性【7】


图14 冻害胁迫5h下不同处理番茄幼苗的抗氧化酶活性【7】

(6)复配除草,增效更安全

天然芸苔素可快速调动植物基础代谢水平。一方面,在与除草剂复配使用时,可促进杂草对药物的吸收和体内转运,增强除草剂杀草效果;另一方面,当各类农药出现药害时,及时补施天然芸苔素可激活作物解毒机制,加快农药在体内的解毒代谢,促进作物恢复。


图15 天然芸苔素甾醇与除草剂复配增效


图15 天然芸苔素甾醇与除草剂复配增效

大量应用实践证明,天然芸苔素使用浓度低,应用场景丰富,推广十余年来,已广泛应用于超过100种农作物的各个生育期,均未发现任何药害和不良影响,适用于植物激素水平调节,功能多、活性高、安全性好,在促进花芽分化、保花保果、转色增糖、促进代谢、解除药害、浸种拌种、增强抗性、增产增收等方面具有显著效果和经济价值。

参考文献

1.Mitchell JW, Mandava N, Worley JF, Plimmer JR, Smith MV. Brassins--a new family of plant hormones from rape pollen. Nature. 1970;225(5237):1065-6.

2.Michael D. Grove GFS, William K. Rohwedder, Nagabhushanam Mandava, Joseph F. Worley, J. David Warthen Jr, George L. Steffens, Judith L. Flippen-Anderson & J. Carter Cook Jr Brassinolide, a plant growth-promoting steroid isolated from Brassica napus pollen. Nature. 1979;281:216–7.

3.Fujioka, S. & Sakurai, A. Brassinosteroids. Nat Prod Rep.1997;14, 1-10.

4.Steven D. Clouse. A History of Brassinosteroid Research from 1970 through 2005: Thirty-Five Years of Phytochemistry, Physiology, Genes, and Mutants. J Plant Growth Regul. 2015; 34:828–844.

5.Schmidt, J., Altmann, T. & Adam, G. Brassinosteroids from seeds of Arabidopsis thaliana. Phytochemistry.1997; 45, 1325-1327.

6.李玉珠,王艳玲,吴丹,等.天然植物生长调节剂14-羟基芸苔素甾醇在猕猴桃授粉中的应用[J].北方果树, 2021(5):4.

7.马宝鹏,王艳玲,吴丹,等.外源调节剂对番茄幼苗抗冻性的诱导效应[J].北方园艺, 2022(1):7.



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