为什么天然芸苔素10年无一例药害？背后秘密不普通

互推小编 2024-02-12

1. 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】

2. 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，是首个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，并同时获得国家“绿色食品生产资料认证”和美国有机投入品认证。

图2 14-羟基芸苔素甾醇的结构

3. 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

（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）

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

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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