文档介绍：新型植物生长剂-光活性表油菜素内酯
的研制及应用研究的可行性报告
一概述
我国是一个农业大国,江西是一个农业大省。降低农业生产成本、提高农作物产量、增加农民的收入是创建和谐社会的重要组成部分;是各级政府当前面临的一件大事。解决措施之一就是运用高新技术提高农作物的产量,改善农产品的品质。
光活性表油菜素内酯是一种新型超强活性的植物生长剂,属于高新技术产品。1979年,美国农业部的科学家从油菜花粉中分离出一种超强生理活性的物质—油菜素内酯。该化合物每亩用量不到1毫克就可发挥良好的生理作用,促进植物生长、提高作物产量。在自然界中油菜素内酯在油菜花粉中的含量是最高的,但数值也是极其低微。当年美国科学家从227公斤油菜花粉中仅分离得到4毫克油菜素内酯。同时合成此化合物成本太高,无法在农作物栽培上大量使用。各国科学家经过几十年的共同努力,研究发现了二十余种油菜素内酯类化合物。其中表油菜素内酯的生理活性与油菜素内酯的生理活性最为相近,可以应用于农业生产。上世纪80年代初,日本完成了合成表油菜素内酯的工业化研究,正式有相关产品应用于农业生产。1990年在美国和德国相继召开了两次油菜素内酯类化合物的国际学术讨论会。会议内容分为三类:第一类为合成方法的研究,报告数量最多。上海有机化学研究所综述了他们在合成方面的研究工作。第二类为油菜素内酯类化合物的生理活性与代谢的研究。油菜素内酯类化合物广泛存在于裸子植物、单子叶植物、双子叶植物、海藻植物内,具有极为高效的促进植物生长的作用。并且发现表油菜素内酯也是一种存在于自然界植物中的天然化合物。第三类是关于油菜素内酯类化合物在农业上的应用研究。科学家发现这类化合物除能使农作物增产外,还可以减少冻害引起的脐橙的败育;在葡萄栽培上应用可以启动休眠芽从而有可能使巨峰葡萄全年生长结果;前苏联科学家用油菜素内酯类化合物提高马铃薯贮藏期间的抗病力。在会议上,科学家认为可用油菜素内酯类化合物作为抗激素来研究昆虫蜕皮激素的作用机理,从而使油菜素内酯类化合物有希望作为控制有害昆虫生长的有效手段。上海植物生理研究所申报的国家自然科学基金资助项目《油菜素内酯类化合物结构与活性的相关性》表明:表油菜素内酯在水稻、萝卜等许多农作物的大田试验中具有很高的植物生理活性,完全可以取代油菜素内酯用于农业生产。1998年8月在日本千叶召开的第十六届世界植物生长调节剂大会上,发表及展出了三十多篇有关油菜素内酯类化合物的合成及应用的论文和成果。再次引起世界各国科学家的重视。从油菜素内酯发现以来,全世界巳发表超过1000篇的论文,其中日本45%、美国15%、德国15%、前苏联15%、中国10%。
经过几十年的研究,科学家发现在已得到的二十余种油菜素内酯类化合物中,油菜素内酯的植物生理活性最大,表油菜素内酯次之,高油菜素内酯第三。但在大田试验中,它们的生理活性相似。表油菜素内酯对植物生理作用具有以下几个特点:①高效:~,即每亩用量不到1毫克的有效成份,生理活性比常用植物激素“920”高出千倍。②广谱:据报道及许多应用试验证明,它对粮食作物、蔬菜、水果、棉花、烟草、茶叶等经济作物均有明显增产作用。并且对各类低等植物的栽培也有特效。如地衣、木耳、食用菌等均有促进生长,而且能使食用菌不易腐烂。③调节植物生长的全过程。对种子的发芽、抗病、促进根系发育、壮苗都有效果;生长期使用可使植株健壮早成熟;后期使用,具有抗衰老、延长瓜果类作物的收获期。④改善作物品质,增加作物营养成份,促进植物座果率,增加果实粒重。⑤提高农作物的抗逆性,提高作物的耐寒、耐碱、耐旱性能。减轻农药对植株的药害,提高植株抗病能力都有明显作用。
油菜素内酯类化合物在自然界植物种属中分布非常广泛,而且在同一植株的不同组织中也广泛存在,但含量极其微量,即使在含量最丰富的油菜花粉中也只有100ppb,而且提取工艺非常复杂,没有工业化价值。各国化学家对油菜素内酯类化合物的人工合成进行了大量的研究,都是利用适当的天然甾体化合物为原料,进行改造合成的。大致可分为三类:
①采用油菜甾醇为原料合成油菜素内酯;②以豆甾醇为原料合成高油菜素内酯;③以麦角甾醇为原料合成表油菜素内酯。另外,国外正在研究利用廉价的牡蛎甾醇和海藻甾醇合成油菜素内酯类化合物。国内由于油菜甾醇、海藻甾醇、牡蛎甾醇等原料比较紧缺,因此一般采用麦角甾醇、豆甾醇为原料分别合成表油菜素内酯和高油菜素内酯。目前,国内有两家企业生产表油菜素内酯,生产能力约为30kg/年;另一家企业生产高油菜素内酯,产量也不大。
表油菜素内酯分子中含有多个手性碳原子,具有不同的光活性。即具有相同分子式的化合物,由于手性碳原子上不同基团空间排布顺序的不同而产生了不同的旋光性,产生了旋光异构体,也就是产生了不同光