日本久久久生化合作案例(lì)
news centerS-誘抗素(Abscisic Acid,簡稱ABA)是一種植(zhí)物激素,又叫脫落酸,因最初認為能促進植物葉片脫落(luò)而(ér)得(dé)名,其在植物的(de)多個發育階段都有(yǒu)作用,除促使(shǐ)葉(yè)子(zǐ)脫(tuō)落外尚有其他作(zuò)用,如抑製生長、促進休眠、促進馬鈴薯塊莖形成以及植物抗逆(nì)等。
實際上ABA在促進葉片(piàn)脫落(luò)方麵隻在少部分植物中發現,ABA介導的(de)信號傳導途徑在植物抵抗環(huán)境脅迫和病原菌侵染時發揮著重要作用,有關(guān)其在植物(wù)體內的合成途徑已有大量研究。ABA在某些植物病原真菌中(zhōng)也能合成(chéng),但與(yǔ)植物(wù)體內的合成途徑不同,目前生產(chǎn)上已成(chéng)功(gōng)規模化利用灰葡萄孢(bāo)黴發酵(jiào)生產純度(dù)較高的ABA產品(pǐn),並被(bèi)廣泛應用(yòng)於農業生產、抗災減災、生態植(zhí)被建設、植樹造林、城市園林綠化等領域。
一、S-誘抗素的產品概況
S-誘抗素的定義與(yǔ)作用
脫落(luò)酸是一種具有15碳的倍半萜烯化合物。天然存在的脫落酸是一個對映結構體,特別是(shì)右旋化合物(S) –ABA,(R) -ABA的生理活性在多數(shù)情況下與(S) –ABA相同。1961年科學家從成熟棉鈴裏分離出一種能(néng)使外植體切除(chú)葉片(piàn)後的(de)葉柄脫落加速的物質結晶,稱為“脫落素ǀ”鑒定其化學結構。1963年美國(guó)科學家從棉鈴中提純了一種物質能顯著(zhe)促進(jìn)棉苗外植(zhí)體葉柄脫落,稱為脫落(luò)素ǁ。英國科學家也從短日照條件下(xià)的槭樹葉片提純一種物質,能控製落葉樹木的休眠,稱為休眠素。1965年證實,脫落素ǁ和(hé)休眠素為同一種物質,統一命名為(wéi)脫(tuō)落酸。1967年,第六屆國際植物生長物質會議上(shàng)將ABA統一定名為(wéi)脫落酸。2001年,全國農 藥標準化技術委員會將天然脫落酸通用名定為S-誘抗素。在農業生產中,ABA主要用於(yú)啟(qǐ)動(dòng)植物(wù)體本身對逆境的抵抗或(huò)適應機製,如提高植物的亢旱、抗寒、抗病和抗鹽堿能力。
S-誘抗(kàng)素的物理化學性質
S-誘抗(kàng)素分子(zǐ)式為C15H12O4,相對分子量為264.3,化學結構結構式(圖1),CAS: 14375-45-2。純品為白色結晶粉末;熔點(diǎn):160~162℃;水中(zhōng)溶解度3~5g/L (20℃),難溶於石油醚與苯,易溶於甲醇、乙(yǐ)醇、丙酮、乙酸乙酯與三氯甲(jiǎ)烷(wán);S-誘抗素在黑暗條件下的(de)穩定性較好,但對光敏感,屬強光分解(jiě)化合物。
S-誘抗素的作(zuò)用(yòng)機理
S-誘抗素廣泛存在於植物體內,與赤黴素(sù)、生長素、細胞分(fèn)裂 素、乙烯一起構(gòu)成5大植物內源激素。可廣泛 應用於(yú)水稻、蔬菜、花(huā)卉、草坪、棉花、中草藥、果樹等作(zuò)物,提高作物在低溫、幹旱(hàn)、春寒、鹽漬(zì)、病蟲害等不良生長環境中(zhōng)的生長勢及其結實率和(hé)品質,提高中低產田的單產(chǎn)產量,減少(shǎo)化學農藥用量(liàng)。有研(yán)究表明,在幹(gàn)旱、高鹽或低(dī)溫等逆境脅迫條件下,可(kě)能存在的機製(zhì)是:逆境脅迫條件促使(shǐ)植物體內ABA的積累,誘導ABA響應元件(jiàn)基因表達(dá),從而(ér)產生對逆境抗性。
①S-誘抗素(sù)與幹旱脅迫:幹旱是農業(yè)生產中常見(jiàn)的自然災害之一,對農業生(shēng)產的危害及其嚴重(chóng),在很多(duō)缺水地區是限製農業發展的瓶頸。在突然幹旱脅迫下,通過施用S-誘抗素能啟動葉片細胞質膜(mó)上的細胞傳導,誘導葉麵氣孔不均勻關閉,減少植物體內水分蒸(zhēng)騰散失,提高(gāo)植物的保水能力和對幹旱的耐受性(xìng)。
②S-誘抗素與低溫脅迫:溫度是限製植物生長的主要因素之一,對植物的生長發育具有重要的作用,溫度(dù)過低,會影響植物的生長,低(dī)於生物學溫度甚至會造成(chéng)植物(wù)的死亡。低溫(wēn)脅迫下(xià),通過施用S-誘抗素,可啟(qǐ)動細胞抗冷基因,誘導植物產(chǎn)生抗寒蛋白質。一般(bān)而言,抗寒性強的(de)植物品種,其內源S-誘抗素含量就高。
③S-誘抗素與病害脅迫:病蟲害的發生是植物生長(zhǎng)階段不可避免的,病害脅迫(pò)下,S- 誘抗素誘導植(zhí)物(wù)葉片細胞PIN基因活化而產生蛋白質酶抑(yì)製物(wù)(黃酮類、醌(kūn)類等),阻礙病原(yuán)菌進一步侵害,避免受害或(huò)減輕植物的受害程度。
④S-誘抗素與鹽脅迫(pò):在土壤鹽潰脅(xié)迫下,S-誘抗素可誘導植物滲透調(diào)節物質脯(pú)氨酸大量積累,維持細胞膜結構的穩定性,提高保護性酶的活性。降低(dī)單位幹物質重量(liàng)Na+含量,提髙羧化酶活性,增(zēng)強植株的耐鹽能力。
⑤S-誘抗素與藥害肥(féi)害脅迫:在藥害肥害脅迫下,調節植物內源激素的平衡,停止進一步吸(xī)收,有效(xiào)解除藥害肥害的不(bú)良影響。提高花青素合作與積(jī)累,促進作物著色和早熟。
S-誘抗素的應用功能
植(zhí)物(wù)的“生(shēng)長平衡因子” 促根壯根,促進(jìn)毛細(xì)根生長;促(cù)長(zhǎng)壯苗,提高產量(liàng);促(cù)萌保(bǎo)花,提高坐果率;促進果實著色,提早采收, 提高品質;增強養分(fèn)吸收,提(tí)高肥料利用率; 複配增效,減(jiǎn)輕果實畸形、空洞、裂果等常見藥物(wù)負(fù)作(zuò)用。
植(zhí)物的(de)“抗逆誘導因子” 誘導作物抗(kàng)病,提高抗病能力;提高(gāo)作物抗逆境(jìng)(抗寒(hán)、 抗旱、抗澇、抗鹽堿等)能力;緩解、減輕作物藥害。
綠色環保產品 S-誘抗素是所有綠色植物均含有的純天然產物,主要通(tōng)過微生物(wù)發酵獲得,對人畜無毒害、無刺激性。是一種(zhǒng)新型高效、天然綠色植(zhí)物(wù)生長活性物質,具有廣闊應用前景。
二、S-誘抗素行業發展現狀
S-誘抗素登記概況(kuàng)
截(jié)止2017年5月,國內已有7家企業取得19個S -誘抗素產品登記證,取得原(yuán)藥登記4個,取得製(zhì)劑(jì)登記15個(表1)。
S-誘抗素的應用範圍
目前我國(guó)登(dēng)記S-誘抗素製劑產品15個,主要應用於從(cóng)水稻(dào)、小麥大宗糧食(shí)作物,到葡萄(táo)、番茄、柑橘(jú)、煙草、花生、棉花等蔬菜、果樹及油料作物(wù),在調節生長、促進生根(gēn)、促進著色方(fāng)麵起到很重要的作(zuò)用(圖2)。
產業現狀
國內取得原藥登記的4家企業中,四川(chuān)龍癖福生科技有限責任公司於(yú)2001年建成首條液體發酵工(gōng)藝原藥生產線,2005年(nián)取得原藥登記證後開(kāi)始試生產。其後(hòu),四川國(guó)光農化股(gǔ)份有限公司、四川科瑞森生物工程有限公司、江西新瑞豐(fēng)生化有限公司相繼登(dēng)記並投產,並且生產成本不斷下降,促進了產(chǎn)品的推廣(guǎng)應(yīng)用。
目前,國際上僅中國、美國、日本等國家具有ABA發酵生(shēng)產能力,原藥生產廠家較少。美國Valent Biosesciences公司主要從中國進口原藥用於加(jiā)工製劑,並在多個國家取得登記,主(zhǔ)要應用於葡萄產區(qū),促進著色、提(tí)高品質,隨著應用麵積的(de)擴大和(hé)開發新的(de)應用途徑。日本關於(yú)S-誘抗素(sù)的研究開發較早,技(jì)術也比較成熟,目前(qián)主要在(zài)優質葡萄和高產水稻應用。
三、未來發展展望
國(guó)內市場預測
國內市場上,S-誘抗素在(zài)東北三省水稻開發較早,應用技術成熟,主要(yào)用(yòng)來浸種提高發芽率、苗期促(cù)生根、穗期提高結實率。有研究顯:S-誘(yòu)抗素可(kě)提(tí)高水稻單產15%,產品得(dé)到普遍認可。以東北三(sān)省水稻種(zhǒng)植(zhí)麵積440萬公頃,按(àn)每公頃用(yòng)量15g計(jì),2016年用量5噸,應用(yòng)麵積7. 5%,預計未來(lái)五年增長3倍以上,需求量15噸以上。S-誘(yòu)抗(kàng)素在(zài)葡(pú)萄等果樹上的推廣麵積逐年增加,呈快速(sù)上(shàng)升趨勢。
國際市場預測
國際市場上,S-誘抗素主(zhǔ)要應用(yòng)於葡(pú)萄種植,促(cù)進著色和提高(gāo)品質。2015年,國際葡萄與(yǔ)葡萄酒組織(OIV)統計數據顯示,全球葡萄園種植總麵積(jī)穩定在755.4萬公頃,比上(shàng)年略增0.8萬公頃。目前,S-誘抗劑應用推廣較好的國家(jiā)主要有阿(ā)根(gēn)廷、智利和南非。隨著應用技術的成熟,產品得到普遍(biàn)認可,尤其是歐洲市場拓展後,預(yù)計未來五年(nián)國際市場將呈(chéng)現爆發式增長。
隨著國(guó)內國際市(shì)場(chǎng)需求量的不斷增加,以及特色農作(zuò)物多元化發展的變化,S-誘抗(kàng)素在農業應用上有更大(dà)的(de)發展空間。目前從登記產品類型來看,以水劑、可溶粉劑、可(kě)溶粒劑(jì)為主,作用方式也僅有(yǒu)噴霧(wù)、浸種、灌根三種。從企業生產能力看(kàn),7家農藥生產企業的(de)能力需要不(bú)斷提升,技術服務要跟蹤到位。針對使用技(jì)術要求較高的(de)原則,在安全性評價標準、科學合理施藥技術規範規程等需(xū)要不斷完善,更好地推動產業發展。(文章來源:公益(yì)植(zhí)保)
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