芸苔素内酯，24-表，28-高都有什么区别

芸苔素内酯，24-表，28-高都有什么区别？

 

天然芸苔素内酯（Brassinolide, BR），由Grove等 (Grove 1979)发表的结构，被公认为迄今为止生物活性最高的植物激素和植物生长调节剂（有效浓度最低）,还没有发现任何一个别的结构的分子具有相同等级的生物活性。天然芸苔素内酯是一个明确单一的分子，不是混合物，其特定的结构如下图1：

          

图1 芸苔素内酯的分子结构和空间构型

芸苔素内酯最佳生物活性必须具备的主要结构特征是：

1.  B环的7员内酯环结构；

2.  2α,3α-两个邻位的羟基；

3.  22R, 23R构型的两个邻位羟基；

4.  C-24的不对称手性构型是24S；

1980年以后，人工化学合成多种芸苔素内酯的异构体和类似物，同时从植物中分离鉴定得到多种类似物，总共已经超过100多种。网络上对这一大类分子的介绍非常混乱，违背了基本的科学研究成果和结论，严重误导了国人对这个具有强大生物活性和应用前景的分子的认识。令人心痛的是工信部2016年发布实施的芸苔素化工行业标准HG/T 4922~4924-2016，充满错误的概念和误导性的定义，使得本来混乱的市场认知更加扑簌迷离。

其实从一个科学家的角度来看，事实已经非常清晰。芸苔素（Brassins）是1970年米歇尔（Mitchell 1970）首先报道，从芸苔属的油菜花提取的油状物，具有强烈高效的促生长作用，因为分子结构不确定，暂时命名为芸苔素。1979年分子结构确定后，正式命名为芸苔素内酯，从此芸苔素这个暂时用名退出历史舞台。你还在用吗，落后40年了。

天然芸苔素内酯（BR）的结构在前面的附图里有了。这个分子的第24位碳原子，有不对称的手性空间构型，称为24S，按分子量具有逆时针的原子排列，用图上的楔形实线表示。如果按分子量顺序，原子排列是顺时针，构型是24R,用楔形虚线表示（如下图2），就是24-表芸苔素内酯(24-表BR)，属于同分异构体，是化学合成的主要类型之一，植物里也有天然存在，与BR分子具有相同的原子数和分子量，空间构型变异。

图2  24-表芸苔素内酯（同分异构体）

化学合成的同分异构体被收入行业标准的还有22，23，24-三表芸苔素内酯，增加三个楔形虚线的同分异构体（图3）。

图3   22，23，24-三表芸苔素内酯 （同分异构体）

天然芸苔素内酯和上述同分异构体的24位碳上楔形实线或虚线连结的取代基都是甲基，如果改成了乙基，碳链延长了，原子数和分子量增加了，结构上看起来带个高帽子，叫做28-高芸苔素内酯（28-高BR）。28-高BR（图4）属于芸苔素内酯的同系物，在植物中有天然存在，也是化学合成被广泛使用的一种类型。

图4    28-高芸苔素内酯 （同系物）

化学合成的同系物被收入行业标准的还有28-表高芸苔素内酯（28-表高BR）。这个名字是错误的，因为第28位的碳原子不具有手性空间构型，没有可以用楔形图像来表示的结构（图5）。正确的名字应该是22，23-二表，28-高芸苔素内酯，就是说“表”的位置在第22，23位的碳。

图5    22，23-二表，28-高芸苔素内酯

除了这五种芸苔素内酯，是否还有别的种类呢？有的。自从1979年芸苔素内酯的结构被确定，生物活性被证明最高以后，人们从植物里分离得到70种以上的类似物。1980年代有些学者将所有的植物源的类固醇（steroids）物质，笼统地称为芸苔素类固醇（Brassinosteroids）。现在已经明确，诸多的植物类固醇中，没有芸苔素内酯的特异性的内酯结构，也没有促生长活性，在植物生长生理和代谢中的功能不是很清楚，与芸苔素内酯没有直接联系的那些分子，就不需要傍名牌，带上芸苔素的名字了，用植物类固醇这个统称。

结构和名称明确了，那么芸苔素内酯，同分异构体，同系物的生物活性，有什么差别呢？德国科学家Adam 和Marquardt (1986 )总结了文献里芸苔素内酯的异构体和类似物的活性，以萝卜，西红柿，稻叶倾斜角度变化和菜豆豆节伸长的长度(mm)数据四个方面来判断，以天然芸苔素内酯作为100的基数，比较各种异构体和类似物的活性比例。下表只将我们讨论过的几种分子的活性给大家参考。

 

在所有的芸苔素内酯异构体和类似物中，24-表芸苔素内酯和28-高芸苔素内酯合成物最容易得到，研究最多，实际使用中也是最常见。天然的芸苔素内酯，因为来源有限，国外的研究不多。结果分享如下：

Yadav等 (Yadav 2012)比较了番茄用24-表和28-高处理后硝酸盐还原酶，脯氨酸含量，抗氧化酶活性等，24-表的效应更高,比28-高的效应多出50%。

Siddiqui等 (Siddiqui 2018)比较了油菜经24-表和28-高表面喷洒处理后，光合作用的有关机制，生长态势，碳酸酐酶，硝酸盐还原酶的活性，无机物 (C, N, Mg, P, S, K)的含量等，都是24-表的效应高。

埃及开罗大学的Talaat 和 Abdallah (Talaat 2010)用24-表 0.10mg/L 和28-高 0.5mg/L喷洒蚕豆叶面，效果相似，显著促进生长，高度和枝叶密度增加，干重增加，种子和茎中的N, P, K, Fe, Zn, Mn, and Cu 和蛋白质，碳水化合物增加。说明28-高的使用浓度需要高5倍。

印度的Hayat等 (Hayat 2011)比较了芸苔素内酯对番茄生长，碳酸苷酶和光合作用效率(SPAD)的影响。播种44天时喷洒芸苔素，60天时取样分析检测。

	根长度	茎长度	根湿重	茎湿重	根干重	茎干重	叶面宽度	碳酸酐酶	SPAD
28-高	46.9%	42.4%	47.6%	50.4%	50.5%	56.4%	32.8%	24.6%	30.5%
24-表	59.7%	60.2%	65.6%	65.4%	64.6%	71.5%	46.5%	35.2%	37.4%

 

日本东京大学的Fujii等 (Fujii S 2001)报道稻叶倾角试验，天然芸苔素内酯处理的稻叶在20°C和15°C仍有倾斜，说明细胞仍然在伸长。28-高有类似的作用，但效应在30°C和20°C时就要弱一些，在15°C时基本消失，提示低温情况下天然芸苔素内酯比28-高的效应强。

波兰的科学家Bajguz A (A. Bajguz 2000)在培养的绿藻细胞中研究不同的BR类似物对蛋白质和核酸含量的影响。BR处理绿藻细胞的蛋白质和核酸DNA/RNA都显著增加，各种类似物的活性由高到低的顺序是天然芸苔素内酯 > 24-表 > 28-高。维管植物西红柿和水稻也有同样的效能顺序。24-表在萝卜,西红柿,水稻和豆节伸长的效应上只有天然芸苔素内酯的1/10。 28-高在萝卜和西红柿幼苗生长上活性也比天然的低很多 (S. Y. Takatsuto 1983)，豆节伸长试验中也如此 (M. J. Thompson 1982)。只有稻叶倾角试验中HBR同BR类似 (S. Y. Takatsuto 1983)。西红柿幼苗生长试验中效能高低的顺序是天然BR > 24-表 > 三表 > 28-高 ，100: 10 : 3 : 1。

皇嘉天然芸苔素内酯的特点

皇嘉天然芸苔素内酯是世界上迄今为止唯一大规模生产用于农业的天然芸苔素内酯。有些人会问，不是某某的产品是天然的吗？根据前面的分子结构分析，某某的产品不具有芸苔素内酯的最重要结构特征，不属于芸苔素内酯，应该归属于植物类固醇。

芸苔素内酯的效应是通过与特定的受体结合，激活信号传导，活化基因，促进植物生长，生殖和抗性有关的代谢通路。配体与受体的结合如同钥匙和锁的关系。只有巧夺天工的钥匙才能打开独特的锁，产生特异性的生物效应。因此芸苔素内酯的分子结构同效应的强度和广泛度都密切相关。皇嘉芸苔素内酯，经过25年的研究和广泛应用，已经被证明具有化学合成的异构体和类似物不能达到的很多生物效应。尤其是在解药害，降低药物残留和抗低温损害方面，皇嘉天然芸苔素内酯具有化学合成的类似物无法比拟的高效性和优越性。