王祎 鄭洪楠 姚寶玉 吳國峰
摘 要:抗倒酯為植物生長調(diào)節(jié)劑,能夠調(diào)節(jié)植物生長,改善植物生長情況,提高植物生長能力,本文根據(jù)近年來對(duì)抗倒酯的研究現(xiàn)狀,整理出與抗倒酯的的相關(guān)研究進(jìn)展。
關(guān)鍵詞:抗導(dǎo)酯;作用;毒性;降解
農(nóng)業(yè)的進(jìn)步離不開科技的發(fā)展,植物生長調(diào)節(jié)劑的研發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著重要的作用,抗倒酯作為一種應(yīng)用廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的植物生長調(diào)節(jié)劑,有抗倒伏,促產(chǎn)量,除草,克服土壤性質(zhì),調(diào)節(jié)施藥時(shí)間,改善植株本身因素等作用。同時(shí),抗倒酯具有一定毒性,制法合成率較低,令該物質(zhì)的使用受到制約。目前,對(duì)于抗倒酯的研究仍在繼續(xù),其本身的利用價(jià)值還在不斷地通過實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行補(bǔ)充與豐富。本文通過對(duì)抗倒酯合成,作用,毒性與降解方面做出綜述。
一、合成工藝
抗倒酯純品外觀為白色粉末,無嗅,藥純度為92%,30攝氏度下為黃棕色固體?,F(xiàn)有文獻(xiàn)中抗倒酯的制備途徑主要有兩種,一是在堿性環(huán)境中,以馬來酸二酯為原料與丙酮通過氫化還原,酯化,酰化,通過DMAP的催化,重排得到抗倒酯,此方法回收率50%以上。二是以3,5-二羥基苯甲酸(DHB)為原料,以甲酸鈉為供氫體經(jīng)過氫化還原,酯化,水解,?;?,最后在DAMP的催化作用下重排得到目標(biāo)產(chǎn)物抗倒酯,,該方法反應(yīng)條件溫和,原料易得,操作簡便。
二、植物生長調(diào)節(jié)作用
1.抗倒酯對(duì)多花黑麥草的作用
黑麥草用作草坪草,控制抗倒酯使用濃度及用藥時(shí)間,可起到抑制植株伸長的作用,從而減少修剪的次數(shù),降低草坪養(yǎng)護(hù)頻率,節(jié)約人力物力資源。
抗倒酯對(duì)黑麥草作用體現(xiàn)在三個(gè)方面:第一,抗倒酯通過抑制黑麥草中赤霉素的作用,抑制細(xì)胞伸長,起到控制黑麥草株高,抑制其生長的作用。第二,抗倒酯可促進(jìn)植物的光合作用,一方面延長葉綠素存在時(shí)間,研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過抗倒酯處理的多花黑麥草中葉綠素含量在處理中期升高;另一方面增加黑麥草的分葉數(shù)量,該物質(zhì)對(duì)根莖影響較小,避免黑麥草根莖過多伸長而影響營養(yǎng)物質(zhì)分配,從而增加光合作用產(chǎn)物的積累,提高產(chǎn)量。實(shí)驗(yàn)表明其施用效果與施用量、施用時(shí)間呈正相關(guān)。第三,抗倒酯浸泡黑麥草種子,在100-150微升每升的濃度不影響出苗率,有效降低植物的生長速率,增強(qiáng)幼苗的抗逆能力。
2.抗倒酯對(duì)甘蔗的作用
經(jīng)過抗倒酯處理后,甘蔗的高度被抑制,說明該物質(zhì)對(duì)植株有抗倒伏的作用,抗倒酯濃度越高,桿的矮化程度越好,抗倒伏效果越好。根據(jù)甘蔗不同生長階段選擇不同的藥物濃度和噴灑次數(shù),能更好地調(diào)節(jié)抗倒酯的抗倒伏效果??沟辊ツ軌蚋淖兾镔|(zhì)分配,增強(qiáng)光合作用,為甘蔗的后期生長提供物質(zhì)基礎(chǔ),增加蔗糖的含量。目前有學(xué)者認(rèn)為,抗倒酯對(duì)植物光合作用的有利影響可能與光合速率的維持、氣孔關(guān)閉、抑制垂直生長和調(diào)節(jié)水勢(shì)有關(guān),使植物能保持水分,避免植物中水分流失迅速,從而影響植物的營養(yǎng)和物質(zhì)運(yùn)輸作用。
3.抗倒酯對(duì)小麥的作用
施用抗倒酯能增加小麥的有效穗數(shù),增大穗粒,提高產(chǎn)量??沟辊?yīng)在小麥6葉期時(shí)施用,此期為最佳時(shí)期,過晚則會(huì)有降低產(chǎn)量的風(fēng)險(xiǎn)??箤?dǎo)酯能通過縮短小麥節(jié)間長度起到控制小麥的高度的作用,降低了小麥的中心,倒伏力下降,讓小麥的營養(yǎng)物質(zhì)更多趨向麥穗,進(jìn)一步提高產(chǎn)量。
4.抗倒酯與其它物質(zhì)聯(lián)合使用
抗倒酯與胺鮮酯聯(lián)合使用時(shí)可以延緩小麥葉片衰老。與氮肥聯(lián)合使用,可以使葉綠素含量增高、草坪生長減慢、顏色加深。與BR(一種鹵族化學(xué)元素溴)的合成物聯(lián)合使用時(shí),可阻礙水稻莖的伸長。其中,抗導(dǎo)酯并不會(huì)誘導(dǎo)水稻出現(xiàn)缺穗的現(xiàn)象。
三、作用機(jī)制以及潛在價(jià)值
植物的生長過程受到水分,光照,營養(yǎng)物質(zhì)等眾多的環(huán)境因素的共同作用,而本體的內(nèi)在因素也影響著植物的發(fā)育發(fā)展,抗倒酯(植物生長調(diào)節(jié)劑)可以通過影響本身的內(nèi)在因素,而達(dá)到提高產(chǎn)量等其他的目的。小麥的呼吸作用的反應(yīng)場(chǎng)所為線粒體,在抗倒酯處理過的小麥中分離提取出線粒體,與正常小麥的線粒體對(duì)照發(fā)現(xiàn),經(jīng)處理過的小麥線粒體的呼吸作用的到加強(qiáng),促進(jìn)植物的能量合成與儲(chǔ)存,加快植物生長速度??沟辊ツ軌蛞种瞥嗝顾氐暮铣?,影響植物細(xì)胞的合成與分裂,減少植物莖葉的高度,莖稈變粗實(shí),植物變低重心下降,增強(qiáng)了植物的抗倒伏的能力。目前有些研究表明,抗倒酯對(duì)植物細(xì)胞膜的熱穩(wěn)定性和壓力保護(hù)方面也有一定作用。
四、毒性與降解
抗倒酯具有一定毒性,以大鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,飼喂抗倒酯,在20000mg/kg diet的飼喂量下出現(xiàn)了一定程度的肝毒性與腎毒性,尚未發(fā)現(xiàn)致癌風(fēng)險(xiǎn)。由此分析抗倒酯在自然環(huán)境下的降解情況,已知抗倒酯在光照下代謝產(chǎn)物為抗倒酸,測(cè)量小麥中抗倒酯及抗倒酸的殘留量,發(fā)現(xiàn)其在植物上殘留量較低,不會(huì)構(gòu)成毒性傷害,說明抗倒酯屬于較安全可用的植物生長調(diào)節(jié)劑。在進(jìn)行有關(guān)抗導(dǎo)酯的降解過程的實(shí)驗(yàn)中,高效液相色譜檢測(cè)技術(shù)(HPLC–UV)顯示抗倒酯和抗倒酸在農(nóng)田土壤中的消解均較快,不易形成殘留危害;通過串聯(lián)質(zhì)譜法(HPLC-MS/MS)測(cè)定小麥中所含抗倒酯在生態(tài)系統(tǒng)中的消解率,也包括了對(duì)于小麥籽粒,土壤以及其他因素的研究,結(jié)果顯示抗倒酯具有較好的消解能力。土壤,氣候,以及時(shí)間等外在因素對(duì)于該抗導(dǎo)酯的消解程度均有一定程度的影響。
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通訊作者:鄭洪楠