蕓苔素（英文名：brassinolide），又稱為蕓苔素內(nèi)酯[zhǐ]或油菜素內(nèi)酯，也稱BR、BRs、BR-120、天豐素、云大120、碩豐481、皇嘉蕓苔素、噴長精、金福、農(nóng)樂利、BL等，為植物固醇類天然植物激素，化學(xué)式為C28H48O6。蕓苔素內(nèi)酯原藥外觀為白色結(jié)晶粉末，摩爾質(zhì)量為480.7 g/mol，熔點(diǎn)256~258℃，難溶于水，在水中溶解度為5 mg/L，可溶于甲醇、乙醇、四氫呋喃、丙酮等有機(jī)溶劑，原藥有效成分含量不低于95%。在中性及酸性介質(zhì)中穩(wěn)定，遇堿易分解。蕓苔素內(nèi)酯在植物體內(nèi)含量極少，但生理活性很強(qiáng)。蕓苔素內(nèi)酯廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，能促進(jìn)植物根系發(fā)達(dá)、增強(qiáng)光合作用、提高作物葉綠素含量、促進(jìn)作物對肥料的有效吸收，輔助作物劣勢部分良好生長，減少果實(shí)的敗育和脫落，最終達(dá)到豐產(chǎn)效果；也用于醫(yī)藥領(lǐng)域。
發(fā)展歷史
1970年，美國馬利蘭州貝爾茨維爾（Beltsville，Maryland）農(nóng)業(yè)研究中心的米切爾（Mitchell）領(lǐng)導(dǎo)的研究組，從油菜花粉中分離出了一種具有強(qiáng)生理活性物質(zhì)，稱之為油菜素（brassins）或稱蕓苔素，并發(fā)現(xiàn)它能顯著促進(jìn)豆苗的生長。1973年 曼達(dá)瓦（Mandava）將油菜素提純得到單一物質(zhì)，并確定其為一種酯類化合物。
1979年格羅夫（Grove）等從油菜花粉中提純分離出一種油菜素甾體物質(zhì)，并將純化的化合物經(jīng)X射線衍射和超微量分析確定其結(jié)構(gòu)為植物固醇內(nèi)酯化合物，于是定名為油菜素內(nèi)酯（brassinolide，簡稱BR）（或蕓苔素內(nèi)酯）。動物體內(nèi)普遍存在著多種甾類激素，如雌二醇、黃體酮等，但是蕓苔素內(nèi)酯是植物中發(fā)現(xiàn)的第一種甾類激素。此后，蕓苔素內(nèi)酯及多種結(jié)構(gòu)相似的化合物紛紛從多種植物中被分離鑒定，這些以甾醇為基本結(jié)構(gòu)的具有生物活性的天然產(chǎn)物統(tǒng)稱為油菜素甾體類化合物。目前，已經(jīng)從各種植物中分離得到60多種油菜素甾體類化合物，分別表示為BR1、BR2……BRn，并確定了其分子結(jié)構(gòu)。
這類化合物在植物體內(nèi)含量極低，僅約0.1毫克/千克（植物體中含有吲哚-3-丁酸（IAA）和脫落酸（ABA）分別約2 mg/kg 和60 mg/kg）。1988年日本化藥株式會社人工合成獲得成功。
蕓苔素內(nèi)酯在植物體內(nèi)含量極少，但生理活性很強(qiáng)。現(xiàn)在，科學(xué)家們已逐步認(rèn)可它是繼生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸、催熟激素之后的第六大類植物激素。
近年來人們對蕓苔素內(nèi)酯作用及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路進(jìn)行了大量研究，獲得了許多有意義的成果。
生理作用
產(chǎn)生機(jī)理
植物體內(nèi)蕓苔素內(nèi)酯的生物合成途徑目前還不是很清楚。以煙草和水稻為材料，用3H標(biāo)記的茶甾和香蒲甾醇引入根系，提取分析代謝物，發(fā)現(xiàn)和推測蕓苔素內(nèi)酯的合成途徑可能為：茶甾酮→香蒲甾醇→栗甾酮→蕓苔素內(nèi)酯。近年來應(yīng)用同位素示蹤技術(shù)和有關(guān)突變體的研究結(jié)果，推測蕓苔素內(nèi)酯的合成途徑如下圖所示。大致合成途徑是：油菜甾醇（campesterol）→菜油甾醇（campestanol）→卡塔甾酮（cathasterone）→茶甾酮（teasterone）→蕓苔素內(nèi)酯（brassinolide）。其中油菜甾醇到菜油甾烷醇反應(yīng)的催化酶基因DET2和卡塔甾酮到茶甾酮反應(yīng)的催化酶基因CPD已經(jīng)得到克隆，前者是一種植物固醇5a-還原酶（steroid-5a-reductases），后者是一種含細(xì)胞色素P450的甾醇羥化酶（steroid hydroxylase）。
蕓苔素內(nèi)酯的生物合成具有反饋調(diào)節(jié)的性質(zhì)，如外源添加高濃度的蕓苔素內(nèi)酯會抑制DET/CPD等蕓苔素內(nèi)酯生物合成關(guān)鍵酶基因的表達(dá)，同時促進(jìn)蕓苔素內(nèi)酯失活酶基因BAS1的大量積累。三唑類物質(zhì)蕓苔素唑（brassinazole，即Brz）是一種特異的蕓苔素內(nèi)酯生物合成抑制劑，可以通過抑制DWF4酶來抑制蕓苔素內(nèi)酯的合成。Brz處理擬南芥可以使DET2、DWF4、CPD和ROT3等蕓苔素內(nèi)酯生物合成關(guān)鍵酶基因上調(diào)。可以看出，植物體內(nèi)的油菜素內(nèi)酯水平通過這種反饋調(diào)節(jié)的機(jī)制來維持一種內(nèi)穩(wěn)態(tài)（homeostasis）。
生理功能
目前報道的蕓苔素內(nèi)酯生理功能主要有：促進(jìn)細(xì)胞分裂和伸長、促進(jìn)光合作用，促進(jìn)植物向地性反應(yīng)、促進(jìn)木質(zhì)部導(dǎo)管分化、促進(jìn)根系生長、延緩衰老、抑制葉片脫落、提高抗逆性及抗藥性等。當(dāng)應(yīng)用于生長組織時促進(jìn)生長，如促進(jìn)分生組織或幼期正在生長中的組織的生長，但對成熟組織或器官無效；促進(jìn)質(zhì)子外流（酸分部），促進(jìn)不定根發(fā)生；所誘導(dǎo)的效應(yīng)和生長素，赤霉素和細(xì)胞分裂素的效應(yīng)類似；蕓苔素內(nèi)酯在植物體內(nèi)能運(yùn)輸轉(zhuǎn)移；蕓苔素內(nèi)酯所促進(jìn)的生長效應(yīng)有時能被脫落酸以及其他生長抑制劑所阻止。
作用機(jī)理
促進(jìn)細(xì)胞伸長和分裂
蕓苔素內(nèi)酯可提高植物脫氧核糖核酸聚合酶和核糖核酸聚合酶的活性，DNA和蛋白質(zhì)含量增多。蕓苔素內(nèi)酯也會刺激細(xì)胞質(zhì)膜上的ATP酶活性，促使質(zhì)膜分泌H+到細(xì)胞壁，使細(xì)胞壁松弛，促進(jìn)細(xì)胞伸長，使植株生長加速，產(chǎn)量增加。
促進(jìn)光合作用
蕓苔素內(nèi)酯可提高核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶的活性，使CO2固定速率加快，光合效率提高，植物表現(xiàn)為葉色加深，葉面積增大，葉片肥厚，生長整齊，葉面品質(zhì)改善。光合作用的產(chǎn)物是植物進(jìn)行有機(jī)化合物積累的根本來源，因而蕓苔素內(nèi)酯可以提高作物產(chǎn)量。
有利于花粉受精，提高座果率和結(jié)實(shí)率
花粉發(fā)育初期，花粉細(xì)胞中的蕓苔素內(nèi)酯呈結(jié)合態(tài)，貯存于淀粉粒中。當(dāng)花粉完成發(fā)育時，淀粉粒則吸液將蕓苔素內(nèi)酯釋放出來，使游離態(tài)蕓苔素內(nèi)酯含量大大增加。外源蕓苔素內(nèi)酯能刺激花粉管伸長，從而為受精作用開辟通路。此外，外源蕓苔素內(nèi)酯能刺激一些植物形成兩性花，雄花數(shù)量增加，對性別分化和性器官形成有明顯的作用。
增強(qiáng)植物的抗逆性
蕓苔素內(nèi)酯可提高植物的抗逆性,對多種脅迫有緩解效果，可大大減輕逆境條件對植物生長的損害。①低溫脅迫：蕓苔素內(nèi)酯可改善植物的生理代謝、促進(jìn)植物器官的生長發(fā)育，使電滲作用減弱、超氧物岐化酶活性下降、ATP和L-脯氨酸含量上升，這些抗寒生理指標(biāo)有明顯的變化。②高溫脅迫：蕓苔素內(nèi)酯能明顯提高熱敏型植物的葉片葉綠素及蛋白質(zhì)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性，降低葉片丙二醛含量和電解質(zhì)外滲率。③鹽堿脅迫：蕓苔素內(nèi)酯使植物葉子的結(jié)構(gòu)受到保護(hù)。④抗病性：蕓苔素內(nèi)酯可以全面調(diào)節(jié)植物的生理生化過程，從而使病害減輕，同時作為植物激素，蕓苔素內(nèi)酯可能誘導(dǎo)了某些抗病基因的表達(dá)，增強(qiáng)了植物的抗病性。⑤解毒性：蕓苔素內(nèi)酯對緩解除草劑如西草凈、丁草胺、甲磺隆、胺苯磺隆、草甘膦、24-D等藥害，解毒作用明顯，其作用機(jī)理是BR能促進(jìn)作物新陳代謝，提高葉綠素含量，增強(qiáng)根系吸水力，使作物較快恢復(fù)生長。
分子結(jié)構(gòu)
蕓苔素內(nèi)酯是油菜素甾醇類化合物，其化學(xué)名稱為(22R，23R，24R) -2α，3α，22，23-四羥基-24-甲基β-均相-7-氧雜-5α-麥角甾烷-6-酮，從結(jié)構(gòu)上看是5α-膽甾烷的衍生物。蕓苔素內(nèi)酯的C-22R和C-23R具有羥基，在A環(huán)上具有C-2α和C-3α羥基，B環(huán)是7-氧內(nèi)酯型。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
蕓苔素內(nèi)酯原藥外觀為白色結(jié)晶粉末，摩爾質(zhì)量為480.7 g/摩爾，熔點(diǎn)256~258℃，難溶于水，在水中溶解度為5 mg/L，可溶于甲醇、乙醇、四氫呋喃、丙酮等有機(jī)溶劑，原藥有效成分含量不低于95%。
化學(xué)性質(zhì)
在中性及酸性介質(zhì)中穩(wěn)定，遇堿易分解。
來源與制備
來源
蕓苔素內(nèi)酯在植物界中普遍存在。
蕓苔素內(nèi)酯雖然在植物體內(nèi)各部分都有分布，但不同組織中的含量不同。通常蕓苔素內(nèi)酯的含量是：花粉和種子1 ~ 1 000 ng/kg，枝條1 ~100 ng/kg ，果實(shí)和葉片1 ~10 ng/kg。
制備
蕓苔素內(nèi)酯可從油菜花粉中用2-丙醇萃取而得。
1978年，美國曼達(dá)瓦（Mandava，N.）等從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模基礎(chǔ)上擴(kuò)大至中間工廠規(guī)模，從油菜花粉中以異丙醇萃取，然后用溶劑分配和兩步色譜柱分離，從180kg 油菜花粉中可得到此生物活性物質(zhì)約200g。本品也可以從赤楊（Alnus glutinosa）花粉中提取。1988年日本化藥株式會社已將其化學(xué)合成法申請專利（日特開昭63—303978）。蕓苔素內(nèi)酯粗提物，經(jīng)高壓液相制備色諧儀精制，再用甲醇重結(jié)晶，即可獲得蕓苔素內(nèi)酯純結(jié)晶。
檢測方法
蕓苔素內(nèi)酯可用高效液相色譜（HPLC）法測定。
應(yīng)用領(lǐng)域
蕓苔素內(nèi)酯主要用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，具有使植物細(xì)胞分裂和延長的雙重作用，能促進(jìn)植物根系發(fā)達(dá)、增強(qiáng)光合作用、提高作物葉綠素含量、促進(jìn)作物對肥料的有效吸收，輔助作物劣勢部分良好生長，最終達(dá)到豐產(chǎn)效果，可以說蕓苔素內(nèi)酯是植物生命及養(yǎng)分的總調(diào)度。使用對象為小麥、玉米、水稻、大豆、花生、甘蔗、西瓜、果樹及青蘿卜、青椒、馬鈴薯、番茄、葉菜類蔬菜等多種蔬菜作物。
安全事宜
毒理
對動物的毒性
大白鼠急性經(jīng)口LD50大于2000 mg/kg，小鼠急性經(jīng)口LD50大于1000 mg/kg，急性經(jīng)皮LD50大于2000 mg/kg。鯉魚96小時LC50大于10 mg/L，水蚤3小時LC50大于100 mg/L。
健康危害
按我國農(nóng)藥毒性分級標(biāo)準(zhǔn)，蕓苔素內(nèi)酯屬低毒植物生長調(diào)節(jié)劑。
對人、畜低毒。對環(huán)境安全，無殘留。
急救措施
使用過程中要注意防護(hù)，如有藥液濺到皮膚上，立即用肥皂和水洗滌；如濺到眼睛內(nèi)，要用大量清水沖洗；如誤服，立即送醫(yī)院診治。
儲存運(yùn)輸
要貯存在陰涼干燥處，遠(yuǎn)離食物、飼料、人畜等。
參考資料 >
brassinolide.National Center for Biotechnology Information (2022)..2023-05-10
Brassinolide, a plant sterol from pollen of Brassica napus L., induces apoptosis in human prostate cancer PC-3 cells.National Center for Biotechnology Information (2022)..2023-05-10
HG/T 4922-2016 蕓苔素乳油 現(xiàn)行.食典通-食品安全標(biāo)準(zhǔn)免費(fèi)下載網(wǎng).2023-05-25
HG/T 4923-2016 蕓苔素可溶粉劑 現(xiàn)行.食典通-食品安全標(biāo)準(zhǔn)免費(fèi)下載網(wǎng).2023-05-25
HG/T 4924-2016 蕓苔素水劑 現(xiàn)行.食典通-食品安全標(biāo)準(zhǔn)免費(fèi)下載網(wǎng).2023-05-25