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S-诱抗素(脱落酸)的研究与应用

   日期:2013-02-09     来源:发酵工业网    浏览:4004    评论:0    
核心提示:S-诱抗素〔天然脱落酸,(+)-Abscisic acid, S-ABA〕是一种具有倍半萜羧酸结构的植物天然生长调节物质,是植物体的抗逆免疫因子。
  

 S-诱抗素〔天然脱落酸,(+)-Abscisic acid, S-ABA〕是一种具有倍半萜羧酸结构的植物天然生长调节物质,是植物体的“抗逆免疫因子”。国内外大量的研究证明,S-诱抗素能够启动植物本身的抗逆基因,诱导激活植物体内的抗逆免疫系统,提高植物自身对干旱、寒冷、病虫害、盐碱的抗性,是植物体的“抗逆免疫因子”。应用S-诱抗素,可减少化学农药的施用量,提高农产品的产量和质量,保护生态资源,维护人类健康。
20世纪90年代以来,中科院生物研究所的科研人员,利用生物发酵工程技术,建立了世界领先水平的S-诱抗素发酵生产工艺技术,通过该项技术,S-诱抗素的生产成本已降至农业生产能够接受的程度。
中国科学院生物研究所的科技成果“真菌发酵生产S-诱抗素”,已建成了世界上第一条S-诱抗素液体发酵工业化生产线,技术达到国际领先水平,成为全世界唯一的S-诱抗素工业化制造技术。该生产线实现了清洁生产,产品S-诱抗素原药,质量经国家法定机构监测,达到Q/72085309-1-2001标准,纯度达98%,被国家经贸委列为2002年度国家重点新产品。产品已销往美国、日本、韩国及欧洲一些国家。
S-诱抗素在调控植物生长发育,提高农产品品质等许多方面有着重要的生理活性作用和应用价值。如:
逆境胁迫时,S-诱抗素在细胞间传递逆境信息,诱导植物机体产生各种对应的抵抗能力。如:在寒冷胁迫下,S-诱抗素启动细胞抗冷基因的表达,合成抗冷蛋白,诱导植物产生抗寒能力。一般而言,抗寒性强的植物品种,其内源 S-诱抗素含量高于抗寒性弱的品种。例如:外施S-诱抗素,可使在20℃生长的冬小麦、黑麦和雀麦细胞抵抗-30℃的低温,可以提高棉花、花卉、蔬菜、水稻、果树、烟草等幼苗的抗冷性,使之能够耐受0℃—10℃的低温而存活。在土壤干旱胁迫下,S-诱抗素启动叶片细胞质膜上的信号传导,诱导叶面气孔不均匀关闭,减少植物体内水分蒸腾散失,提高植物抗干旱的能力;在土壤盐渍胁迫下,S-诱抗素诱导植物增强细胞膜渗透调节能力,降低每克干物质Na+含量,提高PEP羧化酶活性,增强植株的耐盐能力。例如:喷施S-诱抗素可使蔬菜苗、树苗等度过短时干旱(10—20天)而保持苗株鲜活;可使棉花、小麦、玉米幼苗在高盐土壤环境中提高存活率等;S-诱抗素还可促进种子和果实的储存蛋白和糖份的积累,使葡萄、苹果、甜柿、柑橘等水果的品质得到较大改善,提高农产品和水果的品质等;此外,S-诱抗素还能控制花芽分化,调节花期,促进生根,控制株型,在花卉园艺上也有很高的应用价值。
可以将S-诱抗素开发成作物的抗寒剂、抗旱剂、耐盐剂,粮食作物和果树的增产剂、提质剂,广泛应用于农林业生产。
通过对S-诱抗素抗逆诱导和调节生长的植物生理活性的详细研究,我们开发了4项S-诱抗素实用制剂产品:“福生壮芽灵”、“福施壮”、“活力生根剂”、“保民丰” 等,是国内植物生长调节剂新产品,已首家获得“农药临时登记”、质量标准和“生产批准证”,并申请发明专利22件。
“福生壮芽灵”是0.006%S-诱抗素新型水稻浸种剂,可提高秧苗的抗寒、抗旱性和抗病性,提高稻米品质;在四川、安徽、海南、湖北、湖南、河南等地进行水稻、小麦种子处理试验,面积近1000万亩,抗逆、增产和提高稻米品质效果明显;
“福施壮” 是0.1%S-诱抗素水剂,能有效提高蔬菜、烟草、棉花、水稻等农作物的抗旱、抗病能力,在略微改善作物品质的情况下,提高植株的综合抗逆能力和生长素质,抗灾减灾,提高产量。多种作物上(如棉花、各种蔬菜等)施用“福施壮”后,发现其抗病能力显著提高,尤其是对枯萎病、灰霉病、根腐病及疫病的防御效果特别显著,可以大幅度减少化学农药的使用量。
“活力生根剂” 不仅具有常规生根剂促进植物生根的特点,还具有常规生根剂不具有的提高植物对干旱、低温、盐碱、水涝、病害等逆境的抗性的能力,可大大提高干旱半干旱地区、高寒低温、盐碱及沙化严重地区的植树造林成活率。在新疆、宁夏、内蒙、四川进行了试验示范,树木成活率达到90%以上,较对照(市售生根剂)成活率提高18%-100%。
“保民丰” 是高效的光合作用促进剂,能加速营养物质的积累,提高作物生长素质,诱导激发作物的抗逆性,提高作物在病害、干旱、低温、盐碱、水涝等逆境情况下的抵御和修复能力,显著改善作物品质,提高产量。施用“保民丰”在西红柿、辣椒、黄瓜等多种蔬菜上,提高产量均在20%以上,投入产出比在1:20-50;且品质有明显改善;
在旱灾、水涝、冷害、除草剂药害后,施用“福施壮”具有明显的修复、解毒和复壮功能,起到抗灾减灾的作用。在植物幼苗期施用“福施壮”,对促进作物根系发达,尤其是须根的生长有显著效果;处于逆境条件下(低温、盐碱、干旱等)长势较差的作物,施用“保民丰”后必定会有显著效果。
以上制剂在我国河北、山东、安徽、海南、浙江、湖南、湖北、新疆、吉林、山西、北京、台湾等地,以及日本、韩国、美国进行了试验示范和应用推广,应用的作物范围包括:各种蔬菜、烟草、棉花、瓜类、大豆、花卉、中药材、水稻、小麦、苗木、葡萄、枇芭等,其对作物抗旱、抗寒、抗病、增产效果显著。
S-诱抗素在农业生产抵抗自然灾害(如农业抗旱)、提高农产品品质、生态植被建设、植树造林、城市园林绿化等领域具有广阔的应用前景;其生产、推广与应用将为21世纪的生态工程(生态植被的恢复与重建、规模化植树育林、荒漠化治理等)和农产品安全工程(减少化学农药和化学合成植物激素等环境非友好物质的使用)提供坚实的物质与技术保证。
 

 
 
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