1 芸苔素内酯的发现
上世纪30年代，美国农业部（USDA）研究人员发现，植物花粉提取物能促进植物生长。1941年Mitchell 首次报道了花粉（玉米）正己烷提取物可促进植物（豆类）生长，1951年Mitchell 又报道了不成熟的豆类种子提取物也可促进植物生长。由于以上发现，上世纪60年代USDA启动了从花粉中发现新的植物生长调节活性物质的研发项目。1970年Mitchell从欧洲油菜（Brassicanapus L.）花粉中提取到能引起菜豆幼苗节间伸长、弯曲、裂开等异常现象的生长物质，命名为brassins，当时认为brassins是脂肪酸葡萄糖苷为主的脂质类混合物。1972年Mitchell发现brassins可以促进多种植物、不同植物部位的生长，具有广泛的植物调节活性。但是，brassins中的活性成分的结构一直没有明确的结论，新事物的发现总是伴随着争议。1973年，Milborrow和Pryce在Nature上撰文质疑Mitchell和Mandava提出的 brassins为脂肪酸酯类化合物，认为可能是赤霉酸类化合物。直到1979年，疑点才被揭开。1979年，Grove等从蜜蜂采集的40 kg油菜花粉中分离到4 mg高活性物质，经X-射线晶体衍射分析第一次确定其结构并命名为芸苔素内酯（Brassinolide）（图1a）。实际上，早在1968年日本的科学家就从蚊母树叶中半分离出具有植物调节活性的物质，后来证明是芸苔素内酯和28-去甲基芸苔素内酯的混合物。1982年Yokota从栗树虫瘿中分离出芸苔素甾酮（Castasterone），为芸苔素内酯仿生合成的前体。此后，人们陆续发现了超过60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）。1998年，在日本千叶举行的第16届国际植物生长物质学会会议上，BRs被正式确认为是继生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯之后的第六类植物激素。
2 几个重要的术语
芸苔：“芸苔”应为“芸薹”的别称。“薹”并没有简化为“苔”。芸薹，为十字花科植物油菜的嫩茎叶和总花梗。芸薹属（学名：Brassica）是一个十字花科下的属，欧洲油菜（Brassicanapus L.）就属于芸薹属的一种。现在人们已经习惯用“芸苔”代替“芸薹”。
芸苔素内酯（Brassinolide）：专有名词，特指1979年Grove从欧洲油菜花粉中提取分离的、结构经过单晶衍射试验确定的甾体内酯化合物（图1a），其化学名称为：(22R,23R,24S)-2α,3α,22,23-四羟基-24-甲基-B-高-7-氧杂-5α-胆甾-6-酮。我国著名的甾醇化学家周维善院士和田伟生教授从上世纪80年代初开始研究芸苔素内酯的合成，由于芸苔素内酯最初来源于欧洲油菜，根据其来源，将brassinolide翻译为油菜素内酯，也有用油菜甾醇内酯。我国农业实际应用中多习惯用芸苔素内酯或者芸苔素。
图1 芸苔素内酯(a)和天然芸苔素甾醇通用结构式(b)
芸苔素内酯活性（Brassinolide activity）：能引起菜豆第二节间伸长、弯曲、膨大或分裂等典型特征的生物活性。除了菜豆第二节间生物活性测定（Bean second internodebioassay）方法，芸苔素内酯活性也可以通过水稻叶片倾斜（Ricelamina inclination bioassay）和小麦叶片展开（Wheat leaf unrollingbioassay）进行测定。
天然芸苔素甾醇（Natural brassinosteroids）：具有典型3-氧代-20β-5α-胆甾烷-22α,23α–二醇（3-oxygenated(20β)-5α-cholestane-22α,23α-diols）结构特征（图2）的植物源甾醇。A环和B环反式稠合。
图2 芸苔素甾醇类似物
芸苔素甾醇类似物：人工合成与天然芸苔素甾醇化学结构类似和（或）具有芸苔素内酯活性的非天然化合物。这是一个相对广义的概念，对于结构的要求不再那么苛刻。比如，在相同的剂量条件下，芸苔素甾醇类似物1和2的水稻叶片倾斜活性分别是芸苔素内酯的87%和51%，化合物1与28-高芸苔素内酯活性相当。有专利报道，化合物3与芸苔素内酯具相当的活性。一般认为，A环和B环的反式稠合是芸苔素内酯活性所必须的。化合物1～3的A环B环顺式稠合使人们对芸苔素甾醇的结构有了更深入的认识。更有意思的是，Anderson等人首次合成了非甾体结构的化合物4，模拟芸苔素内酯的活性。
芸苔素甾醇（Brassinosteroids）：天然芸苔素甾醇和芸苔素甾醇类似物的统称。
芸苔素活性（Brassin activity）：根据文献报道和梳理，芸苔素活性和芸苔素内酯活性是相同的概念，即能引起菜豆第二节间伸长、弯曲、膨大或分裂等典型特征的生物活性也可称为芸苔素活性。
芸苔素（Brassin）：从油菜花粉中提取的，含有一个天然芸苔素甾醇或者几个天然芸苔素甾醇的混合物。笔者认为，根据农业生产实际应用和科学研究的深入，芸苔素应该有更广义的内涵，不应仅仅局限于油菜花粉中的天然提取物，人工合成或者天然提取的具有芸苔素活性的甾醇化合物均可以称之为芸苔素。
3 我国登记的芸苔素内酯类化合物
尽管芸苔素内酯具有很强的生理生物活性，使用量极低且广泛存在于高等植物体内，但它在天然植物中的含量甚微，提取工艺复杂，没有工业化应用价值。因此，以天然存在的甾醇为原料，化学合成无疑为芸苔素内酯类化合物的应用开辟新的途径。常用合成芸苔素内酯类化合物的甾醇原料主要包括：大豆甾醇（Stigmasterol）、麦角甾醇（Ergosrerol）、油菜甾醇（Brassicasterol）和海百合甾醇（Crinosterol）。综合评价原料来源和合成工艺的成本，以麦角甾醇为原料合成24-表芸苔素内酯及其异构体22,23,24-表芸苔素内酯，大豆甾醇为原料合成28-高芸苔素内酯及其异构体28-表高芸苔素内酯，已经工业化且广泛应用于我国农业生产实际。基于此，我国目前登记的芸苔素内酯类化合物主要包括以下4个化合物：24-表芸苔素内酯、22,23,24-表芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯和28-表高芸苔素内酯（图3）。
图3 芸苔素内酯类化合物
农药快讯, 2016 (20): 41-42.
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