超越已知的五大类生长调节剂的“芸苔素”，凭什么这么牛？

互推小编 2024-01-15

说起植物生长调节剂，大家一定都会想到“芸苔素”。“芸苔素”因其独特的生理活性被公认为世界第六大类植物生长调节剂，市场拥有量和占有率不断扩展，已成为新一代植物生长调节剂市场的翘楚。但是，“芸苔素”到底为何物，你真的了解吗？

“中国农药登记信息网”中找不到“芸苔素”这个农药登记名称，这应该表明“芸苔素”不属于官方的规范名称。我国HG/T4922-2016等行业标准中明确标明，“芸苔素”是指以下化合物中的一种或几种的总和，即指14-羟基芸苔素甾醇、24-表芸苔素内酯、22,23,24-表芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯和28-高芸苔素内酯这几种化合物的总和，这样说来“芸苔素”是大家约定俗成的名称。

本文总结归纳了“芸苔素”研究进展、登记与应用情况，以期更准确地了解和应用好“芸苔素”，更好地为促进农业增产增收发挥有效作用。

“芸苔素”的研发进展

“芸苔素”的发现迄今为止已经有90多年的历史。据报道，美国农业部研究中心大约在1930年首次发现植物花粉提取物能促进植物生长，引起美国科学家的极大关注。1941年美国科学家Mitchell报道了花粉（玉米）正己烷提取物可促进植物（豆类）生长；1951年Mitchell报道了不成熟的豆类种子提取物也可促进植物生长。这些发现促使美国农业部加大了对“芸苔素”的研究力度，1960年开始启动了从花粉中发现新的植物生长调节活性物质的专题项目研究。1970年Mitchell从油菜花粉中提取到能引起菜豆幼苗节间伸长、弯曲、裂开等异常现象的生长物质，命名为芸苔素（brassins），这也成为至今检测芸苔素活性的最经典方法。1972年Mitchell发现芸苔素（brassins）可以促进多种植物、不同植物部位的生长，引起了全世界植物保护相关领域科学家的关注，芸苔素的发现成为研究焦点。1979年Grove和Mandava在油菜花粉中发现芸苔素内酯Brassinolide （BL）单体，是首个从植物花粉中分离得到的天然芸苔素单体。

沿着这种思路，全世界科学家至目前为止，从大量物种中至少已分离出60多余种天然芸苔素类化合物及其类似物激素，科学家将其统称为芸苔素甾醇（brassinosteroids，BRs）。其中，科学家们将具有芸苔素活性的植物激素统称为芸苔素（Brassins），将能引起菜豆第二节间伸长、弯曲、膨大或分裂等典型特征的生物活性称为芸苔素活性（Brassin activity），芸苔素内酯（Brassinolide）一般特指1979年Grove和Mandava首次从油菜花粉中分离到的化合物，具有芸苔素活性和多羟基甾醇结构特征及其类似物称为芸苔素甾醇（Brassinosteroids）。

有报道表明，“芸苔素”的生产工艺分为源自天然提取和人工合成两种截然不同的工艺路线。

我国天然提取技术的研究始于上世纪八十年代初。最初是采用从油菜蜂蜡中提取得到天然芸苔素活性成分的方法，该方法九十年代末获得科技成果鉴定。后来，相继研发成功酶法定向提取等新工艺技术，并先后获得了国家发明专利、PCT美国专利、PCT澳大利亚专利、农业部2016-2017年度神农中华农业科技奖科研成果二等奖。源自天然提取的“芸苔素”，以14-羟基芸苔素甾醇为标志性的产品1998年在我国农业部获得农药临时登记，2007年获得农药正式登记。

人工合成“芸苔素”类似物的研究开始于1982年，借鉴日本的研究结果和经验，我国先后研制成功24-表芸苔素内酯、22,23,24-表芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯、丙酰芸苔素内酯等芸苔素类似物，并相继获得农药登记进入商业化推广使用。

“芸苔素”的登记实况

查询“中国农药信息网”可知，含有俗称“芸苔素”的产品登记104个。其中，按原药和母药登记的，有14-羟基芸苔素甾醇5%和80%母药，24-表芸苔素内酯90%、92%和95%原药，24-表芸·三表芸内酯90%、92%和95%原药，28-表高芸苔素90%原药，28-高芸苔素内酯95%原药，丙酰芸苔素内酯95%原药，以及芸苔素内酯与吲哚乙酸、赤霉酸混合母药。

制剂产品有单剂也有混配制剂，或二元或三元混配。混配的品种主要有胺鲜酯、赤霉酸、吲哚乙酸、烯效唑、乙烯利、甲哌鎓、噻苯隆、氨基寡糖素、苄氨基嘌呤等。

已经登记的制剂产品剂型以水剂*和可溶性液剂居多，其他剂型为乳油、水分散粒剂、可湿性粉剂、可溶粒剂、可溶粉剂、悬浮剂。

登记的适用作物因有效成分不同而各不相同，但应用范围的确非常广泛。

“芸苔素”的应用前景

研究表明，“芸苔素”及其类似物作为植物内源性的生长调节剂，其功能超越已知的五大类生长调节剂，表现出多种独特的调节植物生长的生理活性，比常规的生长素、细胞分裂素、赤霉素、脱落酸、乙烯等植物生长调节剂，具有生物活性综合性能更强、使用量更低、安全性更高、增产增收效果更佳等特性。

源自天然提取的“芸苔素”，目前获得农药登记的只有14-羟基芸苔素甾醇，属于天然植物生长调节剂，唯一获得原药登记企业为成都新朝阳作物科学股份有限公司。

14-羟基芸苔素甾醇是一种广谱、高活性的植物生长调节剂，因其生理活性独特，适用范围广泛，使用剂量超低，安全性极高，增产增收效果突出而成为植物生长调节剂市场知名度极高的生物农药品种。截至目前已经有20个含14-羟基芸苔素甾醇的单剂和混剂制剂获得农药登记，登记适用作物涵盖了柑橘树、黄瓜、棉花、葡萄、水稻、小白菜、小麦、玉米等。

人工合成的“芸苔素”，目前已登记的品种有24-表芸苔素内酯、24-表芸·三表芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯，丙酰芸苔素内酯。

24-表芸苔素内酯原药登记企业为四川省兰月科技有限公司、山东京蓬生物药业股份有限公司、浙江世佳科技股份有限公司、河北兰升生物科技有限公司和河南郑州先利达化工有限公司。截至目前已有28个含24-表芸苔素内酯的制剂产品获得农药登记，登记的适用作物主要包括菜心、草莓、大白菜、大豆、番茄、柑橘树、花生、黄瓜、荔枝树、芒果树、棉花、苗圃（女贞）、苹果树、葡萄、水稻、香蕉、小白菜、小麦、烟草、玉米、豇豆等。

24-表芸·三表芸苔素内酯原药登记企业为广东江门市大光明农化新会有限公司、山东潍坊双星农药有限公司和甘肃张掖市大弓农化有限公司。目前已登记的含24-表芸·三表芸苔素内酯的制剂产品共8个，登记作物为水稻。

目前28-表高芸苔素内酯原药登记企业只有云南云大科技农化有限公司，含28-表高芸苔素内酯的制剂产品5个，登记作物主要包括大白菜、大豆、番茄、甘蔗、柑橘树、黄瓜、梨树、荔枝树、龙眼树、棉花、苹果树、水稻、小麦、烟草、叶菜类蔬菜、油菜、玉米等。

28-高芸苔素内酯目前仅有原药登记，无制剂产品登记，登记企业只有江西威敌生物科技有限公司。

丙酰芸苔素内酯原药登记企业为山东威海韩孚生化药业有限公司和日本三菱化学食品株式会社，截至目前已登记含丙酰芸苔素内酯的制剂产品3个，登记作物主要涵盖柑橘树、花生、黄瓜、辣椒、芒果树、棉花、葡萄、水稻、小麦、烟草等。

“中国农药信息网”中农药登记核准的产品标签显示，14-羟基芸苔素甾醇、24-表芸苔素内酯、24-表芸·三表芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯、丙酰芸苔素内酯等“芸苔素”是一类具有促使植物细胞分裂和延长双重功效、促进作物根系发达、增强光合作用、提高作物叶绿素含量、促进作物新陈代谢、辅助作物劣势部分良好生长、提高作物抗逆性、缓解药害、促进植物生长、提高座果率和结实率、增加产量、改善品质的广谱、高活性植物生长调节剂。

大量的研究和应用结果表明，无论是源自天然提取的还是人工合成的“芸苔素”都具备了作为一种优秀植物生长调节剂的基本特质，但不同的“芸苔素”在功能、效果、安全性等方面的实际表现也是不尽相同，各有千秋的。当然，随着人民生活水平的不断提高，对更高质量和更多安全的农产品的需求越来越迫切，而随着现代农业的不断发展，生物调控技术的应用也越来越广泛，所有“芸苔素”产品的市场空间正持续扩大，其应用前景也会越来越广阔。

备注：*中华人民共和国国家标准GB/T19378-2017《农药剂型名称及代码》规定，“水剂”剂型已被取消。已登记的“水剂”在不改变产品组成的情况下，可逐步改为“可溶液剂”。

作者：

张文君、曹兵伟（农业农村部农药检定所）

郭卫（中国农药工业协会）