1. 研究目的与意义
现代农业生产技术要求在降低生产成本、提高劳动生产率和增加环境安全的前提下,提高农产品的产量和品质。
结合历史的经验和现实的技术发展,仅仅依靠新品种选育和传统栽培技术的深入是不可能很好实现经济、社会发展对现代农业的要求的。
植物生长促进剂已经在大田作物、果树、蔬菜、林木、花卉等方面得到了广泛应用,使农作物按照人们的意愿生长、发育、开花、结果,对植物生长进行有效控制,大幅度增强作物对不良环境的抗性,提高农作物的产量,减轻劳动强度,改善农作物的品质。
2. 国内外研究现状分析
植物生长调节剂是有机合成、微量分析、植物生理和生物化学以及现代农林园艺栽培等多种科学技术综合发展的产物。对目标植物而言,植物生长调节剂是外源的非营养性化学物质,通常可在植物体内传导至作用部位,以很低的浓度就能促进或抑制其生命过程的某些环节,使之向符合人类的需要发展。植物生长调节剂的种类很多,从不同来源分,有内源激素和外源激素(指人工合成物质)两大类[1,2]。按生化功效分,有生长促进剂、生长抑制剂和生长延缓剂三大类,共有100多个品种。目前公认的五大植物激素为生长素(IAA)、赤霉素(GA)、乙烯(ETH)、脱落酸(ABA)和细胞分裂素(CTK)。随着科学技术的不断发展,新的植物激素相继被科学家们发现,如油菜素内酯(BRs)、多胺(PAs)、膨压素、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)、玉米赤霉烯酮和植物多肽等。由于成本等原因,目前运用较多的只有吲哚乙酸系列、细胞分裂素、乙烯、赤霉素和油菜素内酯等。细胞的分裂、生长、分化,叶子的衰老、脱落,种子或芽的休眠等生理过程,都受激素的控制。激素是植物体内广泛存在的化合物,虽然它的含量只有百万分之几,但是作用却十分巨大。自从知道了激素的化学结构之后,用人工方法模拟合成出数量更多、效力更强的化合物,这种人工合成的化合物称为植物生长调节剂,它们能够促进或抑制植物的生长发育,其中有不少在农业生产上已广泛应用[3-6]。每种植物生长调节剂都有特定的用途,而且应用技术要求相当严格,只有在特定的施用条件(包括外界因素)下才能对目标植物产生特定的功效。往往改变浓度就会得到相反的结果,例如在低浓度下有促进作用,而在高浓度下则变成抑制作用。植物生长调节剂有很多用途,因品种和目标植物而不同。例如:控制萌芽和休眠;促进生根;促进细胞伸长及分裂;控制侧芽或分蘖;控制株型(矮壮防倒伏);控制开花或雌雄性别,诱导无子果实;疏花疏果,控制落果;控制果的形或成熟期;增强抗逆性(抗病、抗旱、抗盐分、抗冻);增强吸收肥料能力;增加糖分或改变酸度;改进香味和色泽;促进胶乳或树脂分泌;脱叶或催估(便于机械采收);保鲜等。某些植物生长调节剂以高浓度使用就成为除草剂,而某些除草剂在低浓度下也有生长调节作用。
相关资料显示,近20年来,植物生长调节剂在国际市场上的年使用量以15%的速度迅猛增长,其使用技术也日趋完善。目前,全世界约有40家大的化学工业公司正在研制植物生长调节剂,其中大多数在美国,如DOW化学公司已将他们的农药研究规划从原有的7个领域调整成为3个领域-杀虫剂,除草剂与植物生长调节剂。在全世界的农药市场中,植物生长调节剂销售额达9亿美元,占整个农药销售额(138亿美元)的6.5%。日本已注册可在市扬上出售的植物生长调节剂约有30余种,销售额为45亿元,占农药总销售额的1.3%。与此同时,我国植物生长调节剂的研究及应用也取得了很大发展。截至2013年底,我国植物生长调节剂生产企业300家、登记的有效成分有34个、品种588个,其中原药123个、制剂465个,登记对象涉及75种作物、56种用途。在目前的制剂登记产品中,乙烯利、复硝酚钠、赤霉酸和多效唑占近一半。此外,植物生长调节剂的年生产应用面积约20亿亩,形成了从原料供应、研究、生产、销售到推广应用的产业链,具有广泛的发展前景和空间,但在自主创新、应用指导、科学宣传、监督管理等方面还存在诸多问题,产业升级亟待加强[7-8]。目前,植物生长调节剂正呈现以下的发展趋势:①植物生长调节剂与杀菌剂混用和混剂成为新领域,使植物生长调节剂产品同时具有杀菌及调节植物生长性能的功效;②植物生长调节剂和肥料及微量元素混用;③植物生长调节剂的混用和混剂发展迅速,这类复配剂的出现,使植物生长调节剂具有多效性;④天然植物生长调节剂成为研究开发热点,对于发展绿色食品、实现农业的可持续发展具有重要意义;⑤发展绿色生长调节剂,重点向水溶性、粒剂、缓释、低毒、低污染方向发展,尽量减少有机溶剂,大力发展以水为基质的乳剂、微乳剂、悬乳剂等性能优良的缓释剂型[9-11]。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
1) 提取:采用不同的提取溶剂如甲醇和95%乙醇等对不同产地的冷杉针叶进行提取。准确称取50g冷杉针叶粉置于1000ml的三口瓶中,加入500ml提取溶剂,接上回流冷凝管,在70℃水浴锅回流提取2次,每次2h,过滤,合并2次提取液,减压浓缩回收溶剂后,得到针叶脂溶性提取物(称重)。
2) 分级:将针叶脂溶性提取物按照料液比为1:10的比例,分别用氯仿和乙酸乙酯进行进一步的萃取分级,减压浓缩回收溶剂后,得到粗三萜酸提取物(称重),分别为氯仿部分f1和乙酸乙酯部分f2。
4. 研究创新点
(1) 用不同提取剂提取新疆冷杉针叶中提取三萜酸等具有促进植物生长、杀菌和抗应激反应生物活性物质的高效提取技术,测定不同提取剂中三萜酸的提取效果。
(2) 冷杉三萜酸的分析测定技术,包括应用UV-vis、HPLC和LC-MS等现代分析方法,建立松针三萜酸的标准分析方法,从而测定不同提取剂的提取效果,得出高效的制备方法。
(3) 冷杉三萜酸用作农作物生长促进剂的施用技术,确定各种农作物的科学施药方法和合理使用剂量,从而测定三萜酸对农作物生长调节活性。