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国内外植调剂研究进展 教育部植物生长调节剂工程中心 一 国际植调剂发展现状 1 总体情况 全球农药年销售额徘徊在300亿美元 植调剂份额占5 我国 3 以10 速度增长美国EPA批准登记植调剂成分20多种 品种200多个 销售额占生物农药20 以上国际农化巨头纷纷涉足植调剂业务 不断并购专业公司 2009年全球农药10强销售排行 Syngenta 抗倒酯 氟节胺Bayer 棉花脱叶剂 环丙酸酰胺 噻苯隆 脱叶磷 乙烯利等 BASF 调环酸钙 二氢赤霉素Dow 1 甲基环丙烯 2008并购RohmHass Nufarm 单氰胺等MAI 过专利保护期农化公司SumitomoChemical 并购ValentBiosciences 包括AVG等ArystaLifescience 复硝酚钠 并购AsahiChemicals 2 创制技术快速发展 分子设计取得突破 化学调节剂面临食品安全挑战 生物调节剂成为新宠 生物源或仿生结构 分子靶标明确 毒性低微 环境安全 靶标发现和分子设计技术广泛应用于植调剂创制 大幅度提高效率美国设计研发出乙烯受体竞争结合抑制剂1 甲基环丙烯 1 MCP 美国科学家用化学基因学方法 开发模拟脱落酸作用的种子萌发抑制剂 ParkSYetal 2009 植调剂分子靶标研究进展 生长素受体TIR1蛋白赤霉素合成抑制剂及GID蛋白脱落酸PYR PYL家族蛋白与pyrabactin乙烯合成抑制剂与作用抑制剂 TIR1 AFB 生长素受体 武维华 植物生理学 2008 XuTanetal nature 2007 TIR 生长素晶体解析 生长延缓剂 GA生物合成 WilhelmR etal Annu Rev PlantPhysiol 2000 赤霉素受体信号转导 何祖华 等 植物生理学通讯 2010 赤霉素与受体分子识别机制 KohjiMuraseetal Nature 2008 YueMaetal Science 2009Sang YoulParketal Science 2009PingYinetal NatureStructurandMolecularBiology 2009 脱落酸受体PYL NiengYanetal J BiologicalChemistry 2010 基于脱落酸受体PYL的分子设计 参考武维华 植物生理学 2008 乙烯生物合成与调控 乙烯合成抑制剂AVG AOA乙烯作用抑制剂Ag STSDACP NBD1 MCP 主要新品种 1 MCP 与乙烯受体结合 优先 不可逆 阻止内源和外源乙烯的结合 抑制其所诱导的与果蔬 花卉等园艺作物后熟或衰老相关生理生化反应1998年申请美国专利1999年获EPA登记 Rohm Hass Dow SmartFreshTM 果品 0 5 2 0mg m3 EthylBlocTM 花卉 0 5 1 5mg kg 3 3 微囊粒剂 专用气体发生器 0 14 微囊粒剂 0 014 微囊粒剂 包装箱 0 63 片剂 相关专利 US6017849 US20020043730 US20050261131CN1711836A 变性淀粉和分子筛包结ZL2 2 常压鼓泡 环糊精 淀粉CN101416658 改性淀粉 环糊精ZL2 9 醇吸收 低温保存2 8 可供喷雾的水剂2 4 可供喷雾的油悬浮剂CN101715760A 可供喷雾的乳油 InvinsaTM 作物逆境保护 适用于水稻 玉米 小麦 棉花和大豆等作物适度高温与干旱胁迫下 玉米增产5 15 与Syngenta合作 进行后期研发与全球市场推广 主要新品种 调环酸钙 专一作用于2 氧代戊二酸酯依赖的加二氧酶 抑制赤霉素生物合成中的3 羟基化 用于禾本科作物控制生长 草坪 结构 活性与抗倒酯类似 环己二酮羧酸衍生物 1983年KumiaiChemical合成 专利EP0123001 2000年BASF获得美国EPA登记 Apogee 但其吸收利用率较低 控制作用较弱 成本较高 BASF公司专利 WO2011012495 2011 近几年国内调环酸 抗倒酯获登记 主要新品种 二氢赤霉素 抑制赤霉素生物合成途径中的双加氧酶活性 3 羟基化 抑制GA1合成禾本科作物最具生物活性的生长延缓剂 每公顷20g可防止倒伏 对其他作物活性较弱或基本没有活性 需要以GA3为原料 成本较高 未进行商品化 主要新品种 环丙酰胺 乙烯释放促进剂 用于棉花催熟脱叶Bayer获美国EPA登记 98 5 原药 1997 与乙烯利混剂 1997 1999 2002 与甲哌鎓混剂 2005 18 SC 2007 2 8 SC 2007 相关专利有US20080076665 Bayer 2008 和BG105263 Aventis 2001 防止苹果提前落果并提高果品质量 其他新机制植调剂 单氰胺 植物休眠终止剂 抑制植物体内过氧化氢酶活性 加速氧化磷酸戊糖循环 刺激作物生长 Nufarm 宁夏大荣 激活蛋白 氨基酸寡糖 分子尺降解技术 3 重组微生物与发酵工程技术应用 利用分子生物学技术 构建代谢捷径型基因工程菌 提高生物调节剂产量 效率 降低发酵周期和生产成本 已成为生物调节剂的主要来源赤霉素 脱落酸等工业化发酵生产 推动了生物调节剂的农业应用具有抗逆诱导功效的生物调节剂冠菌素 COR 高效发酵生产 已经完成中试 4 制剂开发 新材料 新技术应用 生物调节剂易代谢或失活 易受光照 温度等环境影响 脱落酸 赤霉酸 吲哚乙酸等 纳米乳剂 微胶囊剂 分子包合 1 MCP 介孔载药 二氧化硅 等抗光敏材料 耐温材料等 5 生产应用 满足多种需求 高产 高效和提高生产效率增强抗病抗逆性 提高资源利用 改善品质等植物生物调节剂诱导和激活植物免疫机制 二 关于我国植调剂发展的思考 资料统计来源 中国农药信息网 1 突出源头创新和自主创制 多为仿制产品 自主创制 呋苯硫脲 乙二醇缩糠醛 激活蛋白 低聚寡糖等少数品种品种老化 前7大登记品种 35个 均为20世纪90年代前品种 占调节剂总登记数82 75 企业研发相对薄弱 主体作用 创新主体仍在科研院所和高校知识产权保护差 仿冒代价太低 目前产品 主要为化学合成 乳油占19 1 可湿性粉剂占7 6 低含量乳油和可湿性粉剂仍存在生物调节剂和发酵制备 赤霉素 脱落酸等 新剂型 水基制剂 纳米制剂等 2 发展绿色制备工艺 规模较小 重复明显 生产企业271家 其中山东34家 江苏34家 河南31家 同一品种生产企业过多 乙烯利65家 复硝酚钠 钾60家 赤霉酸35家 矮壮素26家 每个产品规模小提升企业效益增强国际竞争力 3 提升产业化规模和水平 农民素质较低 要加强培训 指导企业标签夸大 万金油 要严格规范药械质量差 要及时更新加强集成研究 充分发挥品种 密度 肥水管理等复合效应组织公益性行业科技研究 多学科协作 4 规范应用技术 进一步完善评价体系 丰富标准和规范如 调节生长 增产 安全性实行对生物调节剂登记的鼓励政策老品种的系统再评价 限制或淘汰