国内外植调剂研究进展课件

国内外植调剂研究进展教育部植物生长调节剂工程中心国内外植调剂研究进展1一、国际植调剂发展现状一、国际植调剂发展现状21.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32009年全球农药10强销售排行排名公司名称总销售额（百万美元）植调剂业务1Syngenta8491Yes2Bayer8738Yes3BASF5085Yes4Dow4537Yes5Monsanto4427Unkown6Dupont2486Unkown7Nufarm2121Yes8MAI2042Yes9SumitomoChemical1405Yes10ArystaLifescience1088Yes2009年全球农药10强销售排行排名公司名称总销售额（百万美4Syngenta：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)Syngenta：抗倒酯、氟节胺52.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（①生物源或仿生结构；②分子靶标明确；③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）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6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植调剂分子靶标研究进展生长素受体TIR1蛋白7TIR1/AFB（生长素受体）武维华，《植物生理学》/2008TIR1/AFB（生长素受体）武维华，《植物生理学》/2008XuTanetal,nature/2007TIR/生长素晶体解析XuTanetal,nature/2007TIR/生9生长延缓剂（GA生物合成）WilhelmR.etal,Annu.Rev.PlantPhysiol./2000生长延缓剂（GA生物合成）WilhelmR.etal,10赤霉素受体信号转导何祖华，等．植物生理学通讯/2010赤霉素受体信号转导何祖华，等．植物生理学通讯/201011赤霉素与受体分子识别机制KohjiMuraseetal,Nature/2008赤霉素与受体分子识别机制KohjiMuraseetal12YueMaetal,Science,2009Sang-YoulParketal,Science,2009PingYinetal,NatureStructurandMolecularBiology,2009脱落酸受体PYLYueMaetal,Science,2009脱落酸13NiengYanetal,J.

Biological

Chemistry/2010基于脱落酸受体PYL的分子设计NiengYanetal,J.

Biological14参考武维华《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参考武维华《植物生理学》/2008乙烯生物合成与调控乙烯合15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%片剂主要新品种—1-MCP与乙烯受体结合（优先，不可逆），阻止内16相关专利US6017849,US20020043730,US20050261131CN1711836A：变性淀粉和分子筛包结ZL200610042683.2：常压鼓泡，α-环糊精+淀粉CN101416658：改性淀粉+环糊精ZL200610069625.9：醇吸收，低温保存200710148222.8：可供喷雾的水剂200810129621.4：可供喷雾的油悬浮剂CN101715760A：可供喷雾的乳油相关专利US6017849,US200200437317InvinsaTM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InvinsaTM作物逆境保护，适用于水稻、玉米、小麦、棉花18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3β-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—调环酸钙专一作用于2-氧代戊二酸酯依赖的加二氧酶19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（3β-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—二氢赤霉素抑制赤霉素生物合成途径中的双加氧酶活性20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

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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主要新品种—环丙酰胺乙烯释放促进剂，用于棉花催熟脱叶21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）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223.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234.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245.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5.生产应用—满足多种需求高产、高效和提高生产效率25二、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）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）261.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，仿冒代价太低赤霉酸（374）矮壮素（70）乙烯利（202）多效唑（65）复硝酚钠/钾（98）甲哌鎓（51）芸苔素内酯（80）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27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.发展绿色制备工艺目前产品，主要为化学合成，乳油占19.1%，可湿性粉剂占7.28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规模较小，重复明显：生产企业271家，其中山东34家，江苏329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.规范应用技术农民素质较低，要加强培训、指导4.规范应用技术30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（限制或淘汰问题品种）如:高残留、影响产量和品质性状、易发生药害等）加大对企业违规行为的监管和处罚如：套用肥证、证药不符、添加隐性成分、扩大对象、夸大功效等切实做好知识产权保护5.继续加强调节剂管理进一步完善评价体系，丰富标准和规范5.继续加强调节剂管理31请各位专家批评指正！致力于植调剂健康发展和规范化应用请各位专家批评指正！致力于植调剂健康发展和规范化应用32国内外植调剂研究进展教育部植物生长调节剂工程中心国内外植调剂研究进展33一、国际植调剂发展现状一、国际植调剂发展现状341.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352009年全球农药10强销售排行排名公司名称总销售额（百万美元）植调剂业务1Syngenta8491Yes2Bayer8738Yes3BASF5085Yes4Dow4537Yes5Monsanto4427Unkown6Dupont2486Unkown7Nufarm2121Yes8MAI2042Yes9SumitomoChemical1405Yes10ArystaLifescience1088Yes2009年全球农药10强销售排行排名公司名称总销售额（百万美36Syngenta：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)Syngenta：抗倒酯、氟节胺372.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（①生物源或仿生结构；②分子靶标明确；③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）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38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植调剂分子靶标研究进展生长素受体TIR1蛋白39TIR1/AFB（生长素受体）武维华，《植物生理学》/2008TIR1/AFB（生长素受体）武维华，《植物生理学》/20040XuTanetal,nature/2007TIR/生长素晶体解析XuTanetal,nature/2007TIR/生41生长延缓剂（GA生物合成）WilhelmR.etal,Annu.Rev.PlantPhysiol./2000生长延缓剂（GA生物合成）WilhelmR.etal,42赤霉素受体信号转导何祖华，等．植物生理学通讯/2010赤霉素受体信号转导何祖华，等．植物生理学通讯/201043赤霉素与受体分子识别机制KohjiMuraseetal,Nature/2008赤霉素与受体分子识别机制KohjiMuraseetal44YueMaetal,Science,2009Sang-YoulParketal,Science,2009PingYinetal,NatureStructurandMolecularBiology,2009脱落酸受体PYLYueMaetal,Science,2009脱落酸45NiengYanetal,J.

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Chemistry/2010基于脱落酸受体PYL的分子设计NiengYanetal,J.

Biological46参考武维华《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参考武维华《植物生理学》/2008乙烯生物合成与调控乙烯合47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%片剂主要新品种—1-MCP与乙烯受体结合（优先，不可逆），阻止内48相关专利US6017849,US20020043730,US20050261131CN1711836A：变性淀粉和分子筛包结ZL200610042683.2：常压鼓泡，α-环糊精+淀粉CN101416658：改性淀粉+环糊精ZL200610069625.9：醇吸收，低温保存200710148222.8：可供喷雾的水剂200810129621.4：可供喷雾的油悬浮剂CN101715760A：可供喷雾的乳油相关专利US6017849,US200200437349InvinsaTM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InvinsaTM作物逆境保护，适用于水稻、玉米、小麦、棉花50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3β-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—调环酸钙专一作用于2-氧代戊二酸酯依赖的加二氧酶51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（3β-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—二氢赤霉素抑制赤霉素生物合成途径中的双加氧酶活性52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

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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主要新品种—环丙酰胺乙烯释放促进剂，用于棉花催熟脱叶53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）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543.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554.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565.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5.生产应用—满足多种需求高产、高效和提高生产效率57二、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）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