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S-誘抗素(Abscisic Acid,簡稱ABA)是一種植物激(jī)素,又叫脫落酸,因最(zuì)初認為能促進植物葉片脫落而得名,其在(zài)植物(wù)的多個發(fā)育階段都有(yǒu)作用,除促使(shǐ)葉(yè)子脫落外尚有(yǒu)其他作用,如抑製生長、促進休眠、促進馬(mǎ)鈴薯塊莖形成以(yǐ)及植物抗逆等。
實際上ABA在促進葉片脫落方麵隻(zhī)在少部分植物中發(fā)現,ABA介導的信號傳導途徑在植物抵抗環境脅迫和病原菌(jun1)侵染時發揮著重要作用(yòng),有關(guān)其在植物體內(nèi)的合成途徑已有大(dà)量研究。ABA在某些植物病原真菌中也能合成,但(dàn)與植物體內的合(hé)成途徑不(bú)同,目前生產上已成功(gōng)規模化利用灰葡萄孢黴發酵生產純度較(jiào)高的ABA產品,並(bìng)被廣泛應用於農業生產、抗災減災、生態植被建(jiàn)設、植樹造林、城市園林(lín)綠化等(děng)領域。
一、S-誘抗素的產品概況
S-誘抗素的定義(yì)與作用
脫落酸是一種(zhǒng)具有15碳的倍半(bàn)萜烯化合物。天然存在的脫(tuō)落酸是一個對映結構體,特別是右旋化合物(S) –ABA,(R) -ABA的生(shēng)理活性在多數情況下與(S) –ABA相同。1961年科學家從成熟(shú)棉鈴裏分離出一種能使外植體切除葉片後的葉柄脫落加(jiā)速的物質結晶,稱為“脫落素ǀ”鑒定其化學結構。1963年美國科學家從棉(mián)鈴中提純(chún)了一種物質能顯著促進棉(mián)苗外植體葉柄脫(tuō)落,稱為脫落(luò)素ǁ。英國(guó)科學家也(yě)從短日照條件下的槭樹葉片提(tí)純一種物質(zhì),能控製落葉樹木的休眠,稱為休眠素。1965年證實,脫落素ǁ和休眠素為同一種物質,統一命名為脫落酸(suān)。1967年,第六屆國際植物生長物(wù)質會議上將ABA統一定名為脫落酸。2001年,全國農 藥標準(zhǔn)化技術委員會將天然脫落酸通用名定為S-誘抗素。在(zài)農業生產中,ABA主要(yào)用於啟動植物(wù)體本身對逆境的(de)抵抗(kàng)或適應機(jī)製,如提高植物的亢旱、抗寒、抗病和抗鹽堿能力。
S-誘抗素的(de)物理化(huà)學性質
S-誘抗素分子式(shì)為C15H12O4,相對分子量為264.3,化學結構結構(gòu)式(圖1),CAS: 14375-45-2。純品為白(bái)色結晶(jīng)粉末;熔點:160~162℃;水中溶解度3~5g/L (20℃),難溶於石油醚(mí)與(yǔ)苯(běn),易溶於(yú)甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯與(yǔ)三氯甲烷;S-誘抗素在黑暗條件下的穩定性較好(hǎo),但對光敏感,屬強光分解化合物。
S-誘抗素的作用機理
S-誘(yòu)抗素廣泛存在於植物體內,與赤黴素、生長素、細胞分裂 素、乙烯一起構成5大植物內源激素。可(kě)廣泛 應用於水稻、蔬菜、花卉、草坪(píng)、棉花、中草藥、果樹等(děng)作物,提高作物在低溫、幹旱、春寒、鹽漬、病蟲害等不良生長環境中的(de)生長勢及其結實率和品質,提高中低產田的(de)單產產量,減少化學農藥用量。有研究表明,在幹旱、高鹽或低(dī)溫等逆境脅迫條件下,可能存在的機製是:逆境脅迫條件促使植(zhí)物體內ABA的積(jī)累,誘導ABA響應元件基因表達,從而產生對逆(nì)境抗性。
①S-誘抗素與幹旱脅迫:幹旱是農業生產中常見的自然災害之一,對農業生(shēng)產的危害及(jí)其嚴重(chóng),在(zài)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上的(de)細胞(bāo)傳導,誘導葉(yè)麵氣孔不均(jun1)勻關閉(bì),減少植物體內水分蒸騰散失(shī),提(tí)高植物的保水能力和對幹旱的耐受性。
②S-誘抗素與低溫脅(xié)迫:溫度是限製植(zhí)物生長(zhǎng)的主要因(yīn)素(sù)之(zhī)一,對植物的生長發育具有(yǒu)重要的作用,溫(wēn)度過低,會影響植物的生長,低於生物學溫度甚至會造成植物的死亡。低溫(wēn)脅迫下,通過施(shī)用S-誘(yòu)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(zhǒng),其內(nèi)源S-誘抗素含量就高。
③S-誘抗素與(yǔ)病害脅迫:病蟲害的發生是植(zhí)物生長階段不(bú)可避免的,病害脅迫下,S- 誘抗素誘導(dǎo)植物葉(yè)片細胞PIN基(jī)因活化而產生(shēng)蛋白質酶抑製物(wù)(黃酮類、醌類等),阻礙病原菌進一步侵害,避免受(shòu)害或減輕植物的受害程度。
④S-誘抗素與鹽脅迫(pò):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(dà)量積累,維持細胞膜結構的穩定性,提高保護性酶的活性。降低單位幹物質重量Na+含量,提髙羧化酶活性,增強植(zhí)株的耐鹽能力。
⑤S-誘抗素與藥害肥害脅迫:在藥(yào)害肥害脅迫下,調節植物內源激(jī)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(yòu)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(gēn)生(shēng)長;促長壯苗,提高產量;促(cù)萌保花,提高坐(zuò)果率;促進果實著色,提早采(cǎi)收, 提高(gāo)品質;增強養分吸(xī)收,提高肥料利(lì)用率; 複配增效,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(yòu)導(dǎo)作物抗病,提高抗病能力;提高作物抗逆境(jìng)(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(chún)天然產物,主要通過微生物發酵獲得,對人畜(chù)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(nián)5月,國內已有7家企業(yè)取得19個S -誘抗素產品登記證,取得原藥登記4個,取得製劑登(dēng)記15個(表1)。
S-誘抗(kàng)素的應用範圍
目前我國登(dēng)記(jì)S-誘(yòu)抗素製劑產品15個,主要應用於(yú)從水稻、小麥大宗糧食作物,到葡萄、番茄(qié)、柑橘、煙草、花生、棉(mián)花等蔬菜、果樹及油料作物,在調節生長、促進生根、促進著色(sè)方麵起(qǐ)到很重要(yào)的作用(圖2)。
產(chǎn)業現狀
國內取得(dé)原藥登記的4家企業中,四川龍(lóng)癖(pǐ)福生科技有限責任公司於2001年建成首條液體發酵工藝原藥生(shēng)產線,2005年取得原藥登記證後開始試生產。其後(hòu),四川國(guó)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並投產,並且生產成本不斷(duàn)下降,促進了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。
目前,國際(jì)上僅中國、美國、日本等國家具(jù)有ABA發酵生產能力,原藥(yào)生產廠家較少。美國Valent Biosesciences公司主(zhǔ)要從中(zhōng)國進口原藥(yào)用於加工製劑(jì),並在多個國家取得登記,主要應用(yòng)於葡萄產(chǎn)區,促(cù)進著色(sè)、提高品質,隨著應用麵積的擴大和開(kāi)發新的應用途徑。日本關於S-誘抗素的研究開發(fā)較早,技術也(yě)比(bǐ)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(nèi)市場上,S-誘抗素在東北三省水稻開(kāi)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(jié)實率。有研究顯:S-誘抗素可提高水稻單產15%,產品得到(dào)普遍認可(kě)。以東北三省水(shuǐ)稻種(zhǒng)植麵積(jī)440萬公頃,按每公頃用量(liàng)15g計(jì),2016年用量5噸,應用(yòng)麵積7. 5%,預計未來五年增長3倍以上,需求量(liàng)15噸以上。S-誘抗素在葡萄等果樹上的(de)推廣麵(miàn)積逐年增加,呈快速上升趨勢。
國際市(shì)場預測
國際市場上,S-誘抗素主要應用於葡萄種植,促(cù)進著色和提高品質。2015年,國際葡(pú)萄與葡萄酒組織(OIV)統計數據顯示,全球葡萄園種植總麵積穩定在755.4萬(wàn)公頃,比上年略增0.8萬公頃。目前,S-誘抗劑應用推廣較(jiào)好的國家主要(yào)有阿根廷(tíng)、智利(lì)和(hé)南(nán)非。隨(suí)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後,預計未(wèi)來五年國際市(shì)場將呈現爆發式增長。
隨著(zhe)國內國際市場需求量的不斷增加,以及特色農作物多(duō)元化發展的變(biàn)化,S-誘抗素在農業應用上有更大的(de)發展空間。目前從登(dēng)記產品類型來(lái)看,以水劑、可溶粉劑、可溶粒劑為(wéi)主,作用方式也僅有噴霧、浸種、灌根三種。從企業(yè)生產能力看,7家農藥生產企業的能力需要不斷(duàn)提升,技術(shù)服務要跟蹤到位。針對使(shǐ)用(yòng)技術要求(qiú)較(jiào)高的原則,在安全性評(píng)價標準、科學合理施藥技術規範規程等需要不斷完善,更好地推動產業(yè)發展。(文(wén)章來源:公益植保)
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