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關于S-誘抗素,你了解多少?

發布時間:2021-12-09

S-誘抗素(Abscisic Acid,簡稱ABA)是一種植物激素,又叫脫落酸,因最初認為能促進植物葉片脫落而得名,其在植物的多個發育階段都有作用,除促使葉子脫落外尚有其他作用,如抑制生長、促進休眠、促進馬鈴薯塊莖形成以及植物抗逆等。

實際上ABA在促進葉片脫落方面只在少部分植物中發現,ABA介導的信號傳導途徑在植物抵抗環境脅迫和病原菌侵染時發揮著重要作用,有關其在植物體內的合成途徑已有大量研究。ABA在某些植物病原真菌中也能合成,但與植物體內的合成途徑不同,目前生產上已成功規模化利用灰葡萄孢霉發酵生產純度較高的ABA產品,并被廣泛應用于農業生產、抗災減災、生態植被建設、植樹造林、城市園林綠化等領域。

一、S-誘抗素的產品概況

S-誘抗素的定義與作用

脫落酸是一種具有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,特別是右旋化合物(S) –ABA,(R) -ABA的生理活性在多數情況下與(S) –ABA相同。1961年科學家從成熟棉鈴里分離出一種能使外植體切除葉片后的葉柄脫落加速的物質結晶,稱為“脫落素?”鑒定其化學結構。1963年美國科學家從棉鈴中提純了一種物質能顯著促進棉苗外植體葉柄脫落,稱為脫落素∥。英國科學家也從短日照條件下的槭樹葉片提純一種物質,能控制落葉樹木的休眠,稱為休眠素。1965年證實,脫落素∥和休眠素為同一種物質,統一命名為脫落酸。1967年,第六屆國際植物生長物質會議上將ABA統一定名為脫落酸。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主要用于啟動植物體本身對逆境的抵抗或適應機制,如提高植物的亢旱、抗寒、抗病和抗鹽堿能力。

S-誘抗素的物理化學性質

S-誘抗素分子式為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:160~162℃;水中溶解度3~5g/L (20℃),難溶于石油醚與苯,易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯與三氯甲烷;S-誘抗素在黑暗條件下的穩定性較好,但對光敏感,屬強光分解化合物。

S-誘抗素的作用機理

S-誘抗素廣泛存在于植物體內,與赤霉素、生長素、細胞分裂 素、乙烯一起構成5大植物內源激素。可廣泛 應用于水稻、蔬菜、花卉、草坪、棉花、中草藥、果樹等作物,提高作物在低溫、干旱、春寒、鹽漬、病蟲害等不良生長環境中的生長勢及其結實率和品質,提高中低產田的單產產量,減少化學農藥用量。有研究表明,在干旱、高鹽或低溫等逆境脅迫條件下,可能存在的機制是:逆境脅迫條件促使植物體內ABA的積累,誘導ABA響應元件基因表達,從而產生對逆境抗性。

①S-誘抗素與干旱脅迫:干旱是農業生產中常見的自然災害之一,對農業生產的危害及其嚴重,在很多缺水地區是限制農業發展的瓶頸。在突然干旱脅迫下,通過施用S-誘抗素能啟動葉片細胞質膜上的細胞傳導,誘導葉面氣孔不均勻關閉,減少植物體內水分蒸騰散失,提高植物的保水能力和對干旱的耐受性。

②S-誘抗素與低溫脅迫:溫度是限制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,溫度過低,會影響植物的生長,低于生物學溫度甚至會造成植物的死亡。低溫脅迫下,通過施用S-誘抗素,可啟動細胞抗冷基因,誘導植物產生抗寒蛋白質。一般而言,抗寒性強的植物品種,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階段不可避免的,病害脅迫下,S- 誘抗素誘導植物葉片細胞PIN基因活化而產生蛋白質酶抑制物(黃酮類、醌類等),阻礙病原菌進一步侵害,避免受害或減輕植物的受害程度。

④S-誘抗素與鹽脅迫:在土壤鹽潰脅迫下,S-誘抗素可誘導植物滲透調節物質脯氨酸大量積累,維持細胞膜結構的穩定性,提高保護性酶的活性。降低單位干物質重量Na+含量,提髙羧化酶活性,增強植株的耐鹽能力。

⑤S-誘抗素與藥害肥害脅迫:在藥害肥害脅迫下,調節植物內源激素的平衡,停止進一步吸收,有效解除藥害肥害的不良影響。提高花青素合作與積累,促進作物著色和早熟。 

S-誘抗素的應用功能

植物的“生長平衡因子” 促根壯根,促進毛細根生長;促長壯苗,提高產量;促萌保花,提高坐果率;促進果實著色,提早采收, 提高品質;增強養分吸收,提高肥料利用率; 復配增效,減輕果實畸形、空洞、裂果等常見藥物負作用。

植物的“抗逆誘導因子” 誘導作物抗病,提高抗病能力;提高作物抗逆境(抗寒、 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,主要通過微生物發酵獲得,對人畜無毒害、無刺激性。是一種新型高效、天然綠色植物生長活性物質,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

截止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,取得原藥登記4個,取得制劑登記15個(表1)。

S-誘抗素的應用范圍

目前我國登記S-誘抗素制劑產品15個,主要應用于從水稻、小麥大宗糧食作物,到葡萄、番茄、柑橘、煙草、花生、棉花等蔬菜、果樹及油料作物,在調節生長、促進生根、促進著色方面起到很重要的作用(圖2)。

產業現狀

國內取得原藥登記的4家企業中,四川龍癖福生科技有限責任公司于2001年建成首條液體發酵工藝原藥生產線,2005年取得原藥登記證后開始試生產。其后,四川國光農化股份有限公司、四川科瑞森生物工程有限公司、江西新瑞豐生化有限公司相繼登記并投產,并且生產成本不斷下降,促進了產品的推廣應用。

目前,國際上僅中國、美國、日本等國家具有ABA發酵生產能力,原藥生產廠家較少。美國Valent BioSciences公司主要從中國進口原藥用于加工制劑,并在多個國家取得登記,主要應用于葡萄產區,促進著色、提高品質,隨著應用面積的擴大和開發新的應用途徑。日本關于S-誘抗素的研究開發較早,技術也比較成熟,目前主要在優質葡萄和高產水稻應用。

三、未來發展展望

國內市場預測

國內市場上,S-誘抗素在東北三省水稻開發較早,應用技術成熟,主要用來浸種提高發芽率、苗期促生根、穗期提高結實率。有研究顯:S-誘抗素可提高水稻單產15%,產品得到普遍認可。以東北三省水稻種植面積440萬公頃,按每公頃用量15g計,2016年用量5噸,應用面積7. 5%,預計未來五年增長3倍以上,需求量15噸以上。S-誘抗素在葡萄等果樹上的推廣面積逐年增加,呈快速上升趨勢。

國際市場預測

國際市場上,S-誘抗素主要應用于葡萄種植,促進著色和提高品質。2015年,國際葡萄與葡萄酒組織(OIV)統計數據顯示,全球葡萄園種植總面積穩定在755.4萬公頃,比上年略增0.8萬公頃。目前,S-誘抗劑應用推廣較好的國家主要有阿根廷、智利和南非。隨著應用技術的成熟,產品得到普遍認可,尤其是歐洲市場拓展后,預計未來五年國際市場將呈現爆發式增長。

隨著國內國際市場需求量的不斷增加,以及特色農作物多元化發展的變化,S-誘抗素在農業應用上有更大的發展空間。目前從登記產品類型來看,以水劑、可溶粉劑、可溶粒劑為主,作用方式也僅有噴霧、浸種、灌根三種。從企業生產能力看,7家農藥生產企業的能力需要不斷提升,技術服務要跟蹤到位。針對使用技術要求較高的原則,在安全性評價標準、科學合理施藥技術規范規程等需要不斷完善,更好地推動產業發展。(文章來源:公益植保)

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