芸苔素质量控制关键技术创建与应用

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获奖名称：

神农中华农业科技奖科学研究类成果

获奖区域：

中国农学会

获奖等级：

二等奖

主要完成人：

季颖，陈铁春，吴进龙，曹立冬，李友顺，李国平，姜宜飞，于荣，宋俊华，刘苹苹，李贤宾，黄啟良，赵永辉，何其明，张薇

关键词：

芸苔素;  产品;  天然芸苔素;  关键技术;  作物;  水稻;  登记;  植物;  质量控制;  绿色; 

第一完成单位：

农业部农药检定所

获奖时间：

2016-2017

项目名称：

联系人：

联系电话：

电子邮件：

邮编：

地址：

合作完成单位：

农业部农药检定所，中国农业科学院植物保护研究所，成都新朝阳作物科学有限公司

单位电话：

传真：

网址：

推荐单位(专家)：

来源网站：

中国农学会

来源网址：

http://www.caass.org.cn/

摘要：

1、研究背景：自从1979年美国科学家从油菜花粉中分离到具有调节植物生长活性的芸苔素内酯后，其类似物成为研究热点，目前发现60余种天然芸苔素内酯类化合物及其甾醇类似物，统称为芸苔素甾醇（Brassinosteroids，BRs）。鉴于其优良的调节植物生长性能，国际学术界将其誉为第六类植物激素。我国目前已有31个企业的产品获得登记，尽管中文名称均为芸苔素内酯，而实际上有效成分各不相同、结构不清，有效的定性定量质量控制技术缺乏，产品大多采用传统酸碱水解提取工艺，收率低污染重，应用范围也局限在调节植物生长。 项目组历时11年，通过协作攻关，首创芸苔素产品质量控制关键技术。在该技术的指导下，创新天然芸苔素绿色提取工艺，明确天然芸苔素诱导植物抗逆性能，生态、经济和社会效益显著。 2、主要创新点：（1）首创芸苔素产品质量控制关键技术。通过多种分析技术和衍生化反应，首次厘清芸苔素类产品的化学结构；规范命名，明确不同产品的活性成分种类；建立可同时检测五种活性成分的高效液相色谱分析方法，实现天然提取和人工合成产品一次性快速检测；制定多项企业标准，经多次验证，形成原药、乳油、水剂和可溶粉剂行业标准，统一质量控制指标，为国际农药分析协作委员会（CIPAC）方法和FAO/WHO国际标准制定奠定技术支撑；将行业标准应用于产品登记管理和市场监管，有效解决我国芸苔素产品长期存在的疑难问题。（2）创新天然芸苔素绿色提取工艺。首次采用生物酶解技术,单次从油菜花粉、蜂蜡中提取高纯度天然芸苔素，其含量可稳定在99%，提取过程中原料利用率高、溶剂循环利用，多糖类副产物可作为生产有机水溶肥料的主要原料。（3）明确天然芸苔素诱导植物抗逆性能。利用高纯度芸苔素原药研发质量稳定的天然芸苔素系列产品，开展水稻、大豆、玉米、棉花和小麦等作物抗低温、耐高盐等抗逆性能评价与应用，大大拓宽了芸苔素应用范围。 本成果获得中国发明专利2项，美国和澳大利亚发明专利各1项；制定标准17项，其中行业标准9项，企业标准6项，初步形成CIPAC方法和FAO/WHO国际标准各1项；取得芸苔素原药和制剂登记3个；发表论文15篇，出版专著10部。产品获得国内“绿色食品生产资料”认证和欧盟ECOCERT有机认证，推广应用效益显著。经专家组评价，本成果技术整体达到同类研究的国际先进水平。 3、应用情况：该项目技术规范了芸苔素质量控制指标和分析方法，31家农药企业将其广泛应用于产品质量控制。项目成果芸苔素原药、水剂和可溶粉剂取得农药登记证并实现规模化生产，在四川、江西、浙江、山东等地大面积示范应用，累计推广面积5.7亿多亩，不仅促进水稻、柑橘树、弥核桃、小白菜、小麦等作物生长增产，减少化肥投入，而且有效改善果蔬品质，提升了农产品质量，对环境生态友好，增产效果明显，每亩增产水稻110斤、柑橘500斤、弥核桃450斤、小白菜360斤、小麦60斤，经济效益显著，特别适用于无公害和有机农产品生产。2013-2015年，在上述作物上应用316万公顷，下乡推广500多次，发放10万多手册，培训农民5000余人次，共增产3.2亿公斤，间接带动农民增收7亿元。 4、社会、生态和经济效益：（1）芸苔素质量控制关键技术的广泛应用，理顺了芸苔素产品登记管理和市场监管长期存在的问题，可指导企业进行有效的质量控制，为生产出高效环保的农药产品、发展绿色有机农产品、提升国际竞争力以及保障生态环境安全提供了技术保障。（2）生物酶解绿色新工艺的应用，解决了原料利用率低、使用有毒有害溶剂、溶剂不能完全循环利用、废渣污染等制约产业发展的关键技术问题，形成了具有市场竞争力的生物化学农药，其推广应用将积极带动我国芸苔素生物农药产业的科技进步。（3）据统计，盐碱、低温等环境胁迫造成的我国主要农作物减产每年高达总产的15%以上。利用本项目成果芸苔素系列产品，开展水稻、大豆等作物抗逆性能评价与应用，大大拓宽了其应用范围，有效增加上述作物抗低温、耐高盐能力，这不仅能有效增加农作物产量，还能有效利用盐渍化土地缓解土地资源匮乏的问题，环境生态效益显著。