芸苔素的前世今生,您对芸苔素了解多少?

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芸苔素内酯[内酯,英文名lactones ,是指在同一分子中既含有羧基,又含有羟基,二者脱水生成的有机物。]的发现

上世纪30年代:

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美国农业部(USDA)研究发现植物[植物是生命的主要形态之一,并包含了如树木、灌木、藤类、青草、蕨类、地衣及绿藻等熟悉的生物。]花粉提取[通过溶剂(如乙醇)处理、蒸馏、脱水、经受压力或离心力作用,或通过其他化学或机械工艺过程从物质中制取有用成分(如组成成分或汁液)。]物能促进[促进,就是推动发展的说法。]植物生长[生长是自然界中存在的一种自然现象。]

1941年:

Mitchell首次报道了玉米花粉正己烷提取物可促进豆类生长。

1951年:

Mitchell又报道了不成熟的豆类种子提取物也可以促进植物生长。

上世纪60年代:

鉴于以上发现,美国农业部启动了从花粉中发现新的植物生长调解活性物质的研发项目。

1970年:

Mitchell从欧洲油菜(Brassica napus L)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brassins。

1972年:

Mitchell发现brassins可以促进多种植物以及植物不同部位的生长,具有广泛的植物调解活性。但brassins中的活性成分结构一致没有明确的结论。

1979年:

Grove等从蜜蜂采集的40KG油菜花粉中分离到4mg高活性物质,经X-射线晶体衍射分析第一次确定其结构并命名为芸苔素内酯(Brassinolide)。

1982年:

Yokota从栗树虫癭中分离出芸苔素甾酮(Castasterone),为芸苔素内酯类化合物及其甾醇[固醇(sterol)又称甾醇。]类似物[类似物:胰岛素家族后起之秀,速效人胰岛素类似物。],统称为芸苔素甾醇(Brassionsteroids,BRs)。

1988年:

在日本千叶县举行的16届国际植物生长物质学会会议上BRs被正式确认为是继生长素[生长素(auxin)是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素,英文简称为IAA,其化学本质是吲哚乙酸。]、赤霉素[赤霉素,是广泛存在的一种植物激素。]、细胞分裂素、脱落酸[脱落酸(abscisic acid,ABA)别名:脱落素(Abscisin),休眠素(Dormin)。]、乙烯之后的第六类植物激素。

芸苔素内酯在我国的发展

芸苔素内酯在我们国家的开发和农业推广发展的很快,尤其最近几年随着国内某公司增产套餐的推广又火热起来。芸苔素内酯在我国开发大约有以下几个阶段。

上世纪70年代末:

蒋捷先教授(江西农大)与美国农业部研究中心科学家和日本池川信夫教授进行天然[道家哲学。]芸苔素内酯技术的合作研究,是国内最早从事从天然产物中提取天然芸苔素内酯的研究学者,在天然芸苔素内酯的发现、提取、分离、纯化、应用方面取得了丰硕科研成果。

上世纪80年代末:

我国科学家黄志桂教授攻克了天然芸苔素批量生产的技术难关,从几百种植物中选择材料,摸索出“高效萃取法”,终于实现了天然芸苔素大规模生产,并建立浙江皇嘉生化有限公司。

1989年:

云南大学化学系的专家人工合成芸苔素内酯类产品获得成功,第一代产品定名为BR-119,第二代产品定名为BR-120,即云大-120。

上世纪90年代末:

山东京篷生物药业有限公司承担国家科技攻关项目,成功研制出24表-BR。24表-BR属于芸苔素内酯的合成品,是利用化学结构与天然油菜素内酯相近的麦角甾醇为原料(麦角甾醇是由酵母中提取的天然物质),用化学方法将其改造城与天然油菜素相似的立体异构体。

2016年:

由国家出台芸苔素内酯行业标准,从结构上、分子式等方面进行全面分析鉴定,改变之前所有芸苔素内酯登记统称为芸苔素内酯的局面。之后新登记或续证按实际成分来写,就出现24-混表芸苔素内酯(22、23、24-表芸苔素内酯)、24-表芸苔内酯、28-表高芸苔素、28-高芸苔素内酯。由此行业内出现了芸苔素内酯谁是天然提取、谁是化学合成、谁的活性最高等等的各种纷争。

芸苔素内酯的作用[作用的基本解释是对事物产生的影响、效果,衍生解释有作为、努力、用意、施行法术等。]机理

芸苔素内酯并不仅仅存在于油菜花粉或蜂胶当中,而是广泛存在于各种植物体内,在植物生长的各个时期都有着显著的促进作用。对于芸苔素内酯的作用机理目前没有明确的定论,主要有三种观点:

芸苔素内酯的生理作用

1、促进植物细胞的伸长和分裂:芸苔素内酯具有增加DNA和RNA聚合酶活性的功效,使得植物蛋白质含量增加。同时还可以抑制ATP酶的生理活性,促使细胞质膜分泌氢离子到细胞壁上,从而促进植物细胞伸长,促进植物生长。

2、促进光合作用:芸苔素内酯可以增强植物叶片中Ribulosediphosphatecarboxylase的生理活性,从而加快二**碳的固定速率,达到提高光合速率的效果。使用芸苔素内酯后的植物叶色明显加深,叶片变大变厚,生长茂盛,植物有效光合面积增大,使得植物光合作用增强,植物体内干物质积累增加,从而达到增加作物产量的作用。

3、提高植物的抗逆性:芸苔素内酯可以促进植物的根系生长,调解植物体内膜系统和各种激素的分配,提高植物能量代谢;从而提高植物抗旱、抗寒、抗涝、抗盐碱等抗逆能力。

芸苔素内酯与其他激素间的关系

植物体内含有多种激素,如生长素、细胞分裂素、乙烯、赤霉素、脱落酸。芸苔素是第六植物激素,它兼具植物其他激素的某些特性,但又与其有着复杂的作用关系。

1、芸苔素内酯与生长素之间的作用关系:两者都具有促进植物生长,促进侧芽形成的作用。但芸苔素内酯对侧芽生长没有抑制作用。另外芸苔素内酯和生长素有着协同作用,当植物先经芸苔素内酯处理,然后使用生长素,两者表现为协同作用。当两者的使用先后顺序相反时没有协同作用。因此芸苔素内酯是通过对植物体内的生长素的调解来达到促进作用生长的功效。

2、芸苔素内酯具有赤霉素促进细胞生长和分裂的功效:芸苔素内酯促进植物器官的生长,促进果实膨大,但它的作用效果较赤霉素明显,且所需浓度要低。它们两者之间的作用是简单的叠加关系,没有相互作用关系。

3、芸苔素内酯和脱落酸是相互拮抗的关系:芸苔素内酯的促进生长作用与脱落酸的抑制生长和加速衰老的功效可以相互抵消。所以芸苔素内酯可以通过与脱落酸的相互拮抗作用防治落花落果,起到保花保果和延长收获周期的作用,从而增加产量。

4、芸苔素内酯与乙烯之间的作用关系:乙烯是以气态形式存在的,当植物需要促进果实成熟时,其自发产生乙烯。芸苔素内酯可以促进乙烯的生成,从而达到促进果实成熟的功效。

植物代谢的过程是非常复杂的,植物体自身会根据各个生理时期的需要调解和平衡植物体内各激素的分配与运输,各激素之间相互影响、相互**、相互抑制。植物使用芸苔素内酯经吸收后其多方面的生理特性与植物代谢系统中的各大激素相互作用,从而发挥其多样的生理功效。

芸苔素内酯相关概念解释

因为芸苔素内酯之前国内没有行业标准,统称为芸苔素内酯,习惯简称为芸苔素。经查询其相关概念准确的解释是:

芸苔素内酯(Brassinolide):专用名词特指1979年Grove从欧洲油菜花粉中提取分离的结构经过单晶衍射试验确定的甾体内酯化合物,其化学名称为:(22R,23R,24S)-2α,22,23-四羟基-24-甲基-B-高-7-氧杂-5α-胆甾-6-酮。

天然芸苔素甾醇(Natural brassinosteroid):具有典型3-氧代-20β-5α-cholestane-22α,23α-diols)结构特征的植物源甾醇。

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芸苔素内酯(a)和天然芸苔素甾醇通用结构式(b)

芸苔素甾醇类似物(Synthetic brassinosteroids or brassinosteroid analogues):人工合成与天然芸苔素甾醇化学结构类似和(或)具有芸苔素内酯活性的非天然化合物。(Brassinosteroids analogues are compounds that show any structural sinilarity with natural brassinosteroids and/or brassinolide activity)。

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芸苔素甾醇类似物

芸苔素甾醇(Brassinosteroids):天然芸苔素甾醇和芸苔素甾醇类似物的统称。

芸苔素(Brassin):从油菜花粉中提取的,含有一个天然芸苔素甾醇或者几个天然芸苔素甾醇的混合物。

从以上概念我们就可以清楚的看到只有从油菜花粉当中提取的芸苔素甾醇结构的才叫芸苔素。芸苔素内酯特指从油菜花粉当中提取的甾体内酯物。从其他植物提取的或者合成的都可以称为芸苔素甾醇。

到底哪种“芸苔素内酯”是天然的

14-羟基芸苔素内酯:从现有科研文献资料可以查询到的内容显示14-羟基芸苔素甾醇主要是以花粉为原料,采用酶法水解萃取技术进行提取、分离和纯化制备。

从山东京蓬研发合成的24-表芸苔素内酯以及其他相关查询内容显示:常用合成芸苔素内酯类化合物的甾醇原料主要包括:大豆甾醇(Stigmasterol)、角麦甾醇(Ergosreol)、油菜甾醇(Brassicasterol)和海百合甾醇(Crinosterol)。综合评价原料来源和合成工艺的成本,以麦角甾醇为原料合成24-表芸苔素内酯及其异构体22,23,24-表芸苔素内酯,以大豆甾醇为原料合成28-高芸苔素内酯及其异构体28-表高芸苔素内酯。

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文献资料原图

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相关专利查询

结尾

备注:以上内容所查阅的相关文献来源于科研期刊和学术论文,只作学习资料。

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