淺述激動(dòng)素的制備及應(yīng)用

袁鳳英,張?jiān)?朱孔杰,李秀芹

(1.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司,山東臨沐276700; 2.國(guó)家緩控釋肥工程技術(shù)研究中心,山東臨沐276700; 3.農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與新型肥料創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東臨沐276700)

淺述激動(dòng)素的制備及應(yīng)用

袁鳳英1,張?jiān)?,朱孔杰2,李秀芹3

(1.金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司,山東臨沐276700; 2.國(guó)家緩控釋肥工程技術(shù)研究中心,山東臨沐276700; 3.農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與新型肥料創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東臨沐276700)

激動(dòng)素是一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起著重要的作用。簡(jiǎn)單介紹了激動(dòng)素的制備工藝和應(yīng)用,為激動(dòng)素的進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

激動(dòng)素;制備;應(yīng)用

目前研究的比較多的細(xì)胞分裂素主要有玉米素、6-芐氨基嘌吟和激動(dòng)素,其中又以玉米素的活性及成本最高,6-芐氨基嘌吟在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用最廣,價(jià)格最便宜,激動(dòng)素發(fā)現(xiàn)最早,近年來(lái)對(duì)激動(dòng)素制備的研究報(bào)道不多,對(duì)其研究主要集中在應(yīng)用上。激動(dòng)素又稱(chēng)6-糠基氨基嘌吟,簡(jiǎn)稱(chēng)KT,是一種嘌吟類(lèi)的天然植物內(nèi)源激素,也是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)具有活性的細(xì)胞分裂素。具有促進(jìn)細(xì)胞分裂和組織分化;誘導(dǎo)芽的分化,解除頂端優(yōu)勢(shì);延緩蛋白質(zhì)和葉綠素降解,有保鮮和防衰作用;延緩離層形成,增加坐果等作用。本文主要介紹激動(dòng)素的制備方法和在實(shí)際生產(chǎn)中的部分應(yīng)用。

1 激動(dòng)素的制備工藝

激動(dòng)素獲取方式據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道主要有分離提取和化學(xué)合成。研究表明[1],人工合成的激動(dòng)素,在理化性質(zhì)和生物效應(yīng)上,與椰汁和DNA中提取的一樣。

1.1 激動(dòng)素的分離提取［1］

分離提取是最初獲取激動(dòng)素的方式。激動(dòng)素的提取原料主要有椰子乳汁、酵母粉和脫氧核糖核酸(DNA),其中,利用DNA作為提取激動(dòng)素的原料較佳。趙可夫在激動(dòng)素的研究中提到:從500 g DNA中可分離提取275 mg結(jié)晶激動(dòng)素。

1.2 激動(dòng)素的化學(xué)合成

激動(dòng)素是腺嘌吟類(lèi)細(xì)胞分裂素的一種。其合成研究的相關(guān)報(bào)道已有不少,合成方法主要有:以腺嘌吟為原料的腺嘌吟法,以其他化合物為原料的6-甲硫基嘌吟法、6-氯嘌吟法、6-經(jīng)基嘌吟法。

1.2.1 腺嘌吟法工藝路線主要有以下幾種:

1.2.1.1 以腺嘌吟和糠胺為原料,通過(guò)胺交換反應(yīng)制備激動(dòng)素,此法稱(chēng)之為胺交換法,該法線路短,操作簡(jiǎn)便,但產(chǎn)率不高。吳田榮等[2]改進(jìn)了反應(yīng)的催化劑——將可揮發(fā)的路易斯質(zhì)子酸改為固體鹽,獲得的激動(dòng)素收率58%,純度98.2%。

1.2.1.2 以腺嘌吟和糠醇為原料,在氫氧化鈉存在的條件下,發(fā)生脫水反應(yīng)生成激動(dòng)素,該法稱(chēng)為脫水法。

智雙等[3]以該路線合成激動(dòng)素,在腺嘌吟與糠醇摩爾比1:9,溶劑65 mL,反應(yīng)時(shí)間7 h的最佳條件下,KT的產(chǎn)率為70%,純度90%。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在該工藝最佳反應(yīng)條件基礎(chǔ)上,選擇乙醇或正丁醇做溶劑,反應(yīng)溫度172℃,激動(dòng)素產(chǎn)率可達(dá)到甚至超過(guò)70%。該路線原料易得,但由于副產(chǎn)物較多,且會(huì)產(chǎn)生一定量的廢液,還未工業(yè)化。提高該工藝路線的產(chǎn)率并解決廢液處理問(wèn)題是工業(yè)化的前提。

1.2.1.3 腺嘌吟和糠氯在堿作用下縮合,產(chǎn)生烴化作用生成6-糠氨基嘌吟,該路線反應(yīng)條件溫和,設(shè)備簡(jiǎn)單,但原料糠氯不易得到,且不穩(wěn)定[3-4]。

1.2.1.4 腺嘌吟和糠酞氯在毗陡溶液中縮合成糠酞嘌吟,再用氫化鋁鏗還原成激動(dòng)素[3]。鐘培增和王植材[5]在細(xì)胞激動(dòng)素類(lèi)化合物的合成及應(yīng)用的研究中,制備糠酞嘌吟產(chǎn)率為68.2%～70.6%。該路線對(duì)環(huán)境設(shè)備要求高,收率低,后處理復(fù)雜。

1.2.2 6-氯嘌吟法

以6-氯嘌吟為原料合成激動(dòng)素的6-氯嘌吟法已相對(duì)成熟,在國(guó)內(nèi)有些單位已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一定程度的規(guī)?；a(chǎn),如興化市鼎力化工研究所。M W BULLOC等[6]以6-氯嘌吟和糠胺為原料,以甲基溶纖劑為溶劑,制備的激動(dòng)素收率95.5%,純度91%,熔點(diǎn)268℃。也有通過(guò)6-經(jīng)基嘌吟獲得6-氯嘌吟的。

1.2.3 6-甲硫基嘌吟法

由甲硫基嘌吟和糠胺縮合而得。該法反應(yīng)溫度低,時(shí)間短,但沒(méi)有工業(yè)級(jí)甲硫嘌吟,難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化[3]。

1.2.4 6-羥基嘌吟法［2］

先用6-經(jīng)基嘌吟與五硫化二磷反應(yīng)生成6-巰基嘌吟后,再用碘甲烷經(jīng)甲基化生成6-甲硫基嘌吟,之后再與糠胺反應(yīng)制備激動(dòng)素。該工藝路線步驟繁多,收率低。

2 激動(dòng)素的應(yīng)用

激動(dòng)素是一種具有顯著生物效應(yīng)的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,可單獨(dú)使用,也可與吲哚乙酸、萘乙酸等植物激素配伍施用,還可添加到肥料中使用。具有促進(jìn)種子萌發(fā)、誘導(dǎo)芽分化、保鮮、促進(jìn)細(xì)胞分裂和組織形成等作用。

2.1 用于浸種

田再民等[7]的研究表明,適宜濃度的激動(dòng)素(3mg/L)浸玉米種,可提高玉米發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)。還能增加株高、提升根冠比等。而高濃度激動(dòng)素浸種對(duì)種子會(huì)有毒害作用,會(huì)抑制種子的萌發(fā)。郭嘩紅等[8]對(duì)白刺種子萌發(fā)的研究也有類(lèi)似的結(jié)果。

2.2 用于保鮮防衰

程聰?shù)萚9]的研究表明,單用激動(dòng)素,可使唐富蒲切花鮮重增加、吸水能力增強(qiáng)、抗氧化酶活性提高,膜質(zhì)過(guò)氧化水平降低;而激動(dòng)素與蔗糖組合的處理液,能明顯改善切花體內(nèi)的水分平衡狀況,增加切花鮮重,提高觀賞品質(zhì)。推遲切花達(dá)到鮮重峰值和最大觀賞值的時(shí)間。延長(zhǎng)切花瓶插壽命,提高過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,延緩丙二醛含量的增加。鄭翠萍等[10]對(duì)香石竹切花保鮮生理效應(yīng)的研究也表明,含激動(dòng)素的預(yù)處理液對(duì)香石竹切花具有明顯的保鮮作用。

劉萍等[11]的研究表明,在秋菊從定頭到花蕾出現(xiàn)期,噴施適宜濃度的KT,可顯著提高菊花花期花瓣中可溶性糖、可溶性蛋白含量及超氧化物歧化酶活力,降低超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率、丙二醛含量,從而延緩花瓣細(xì)胞的衰老。

2.3 用于扦插嫁接繁殖

鄭碧娟等[12]關(guān)于外源激動(dòng)素對(duì)油茶芽苗砧嵌合體愈合效應(yīng)的研究表明,以一定濃度的KT溶液浸泡油茶芽苗砧接穗,能促進(jìn)接穗口細(xì)胞的分裂,加速愈傷組織的分化,縮短維管束橋分化的時(shí)間,盡快恢復(fù)接穗與砧木之間養(yǎng)分和水分的疏導(dǎo),從而提高嵌合體的成活率。曲建東和高贅[13]的研究表明,萘乙酸與激動(dòng)素配伍對(duì)爬山虎嫩枝扦插生根有明顯的促進(jìn)作用。

2.4 用于組織培養(yǎng)

房順達(dá)等[14]對(duì)梅花的離體培養(yǎng)研究表明,在培養(yǎng)基中添加少量激動(dòng)素(KT)有利于芽的生長(zhǎng)、增殖和根的形成。尹明華[15]的研究表明,知母分蘗生長(zhǎng)發(fā)育的培養(yǎng)基添加KT 4 mg/LNAA 0.1mg/L,可顯著提高總?cè)~綠素、可溶性總糖和可溶性蛋白質(zhì)的含量,長(zhǎng)勢(shì)最好。翟勇進(jìn)[16]的研究表明,切芽球莖經(jīng)激動(dòng)素溶液浸泡,可促進(jìn)培養(yǎng)移栽的球莖長(zhǎng)出更多的葉芽。

2.5 用于抗逆增產(chǎn)

李小艷等[17]的研究表明,用8 mg/L激動(dòng)素于玉米的抽雄時(shí)期做兩次噴霧處理,可使玉米的株高提高10.3%,穗位節(jié)莖粗增加14.5%,同時(shí),可使成熟期玉米葉綠素含量提高11.9%,可溶性蛋白含量增加49.9%,最終使單穗粒數(shù)增加32.9%,千粒重增加23.8%。從而達(dá)到延緩衰老、增加抗倒伏能力及增產(chǎn)的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

激動(dòng)素作為一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育起著非常重要的作用,它能促進(jìn)細(xì)胞分裂,促進(jìn)種子萌發(fā),利于芽的分化,促進(jìn)側(cè)芽的生長(zhǎng)和發(fā)育,同時(shí)抑制頂芽生長(zhǎng),使葉片保持鮮綠。目前,已被廣泛應(yīng)用于各種作物的種子和幼苗處理,對(duì)提高種子發(fā)芽率、促進(jìn)種子生活力、延遲花期、提高作物耐寒性等方面都有著非常重要的作用。在未來(lái)農(nóng)業(yè)化肥零增長(zhǎng)的時(shí)代,激動(dòng)素的應(yīng)用對(duì)于產(chǎn)投比的提高及生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著積極的作用。

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[17]李小艷,許晅,朱同生,等.細(xì)胞分裂素對(duì)玉米產(chǎn)量性狀的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2013,29(36):219-223.

A Brief Introduction of Fabrication M ethods of Kinetin and Its App lication

YUAN Feng-ying1，ZHANG Yuan2，ZHU Kong-jie2，LIXiu-qin3
(1.Kingenta Ecological Engineering Group Co.,Ltd.,Linshu,Shandong 276700,China; 2.National Engineering Technology Research Center For SCRF,Linshu,Shandong 276700,China; 3.Key Laboratory of Plant Nutrition and New Fertilizer R&D,Ministry of Agriculture, Linshu,Shandong 276700,China)

Kinetin is a plant growth regulator.It plays an important role in plant growth and development.The article introduced the preparation technology and application of kinetin,it provided basis for the further study of kinetin.

kinetin;production;application

1006-4184(2015)9-0011-04

201-06-02

袁鳳英(1981-),女,碩士研究生,主要從事肥料方面的研發(fā)工作。E-mail:yuanying099@126.com。