油菜素内酯又被称为芸苔素内酯,号称第六类植物激素,在农业上已得到广泛应用。芸苔素内酯的诞生,被科学家认为是植物生理学研究的里程碑,其超高活性及广谱功效一直被行业内津津乐道, 可谓是已被验证的神奇 。

ZNC(智能聪) 因 2019年密集的会议推广而被行业悉知, 其 宣传的超高活性(比芸苔素内酯高一个数量级)和对植物全面的功效 也足以当得起“神奇”二字 ,在引发行业不小轰动的同时,也被不少人质疑不已。

ZNC(智能聪)宣传的活性和功效,也引起了笔者这个“新技术发烧友”的兴趣, 今天就来个“纸上谈兵”、“神奇PK”:扒一下它们背后的故事,看看ZNC(智能聪)是不是比芸苔素内酯更优秀更神奇?对这类“原创”物质的国内推广,笔者也有一些浅见,思考良久,这次也一吐为快。

1.全球逾1000篇论文:芸苔素内酯的神奇之路

我们首先先回顾下“神药”芸苔素内酯的发现过程。

芸苔素内酯在全球的科学研究没有间断过,不断有新的研究进展和论文发表,自油菜素内酯发现以来至1998年,全世界已经发表了超过1000篇论文,其中日本占45%,美国15%,德国15%,前苏联15%,中国10%。

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 B rassins,当时认为 B rassins是脂肪酸葡萄糖苷为主的脂质类混合物。1972年Mitchell发现 B rassins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, B rassins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 B rassins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)。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。芸苔素内酯于1979年被确定结构(甾醇内酯)并定名芸苔素内酯,之后又有几十种芸苔素甾体类物质(类似物)被发现,科学界将他们与芸苔素内酯统称为芸苔素类固醇。

由于芸苔素内酯的超强的生理活性,科学家将它称为新型植物激素,而它的发现,也被认为是植物生理学研究的里程碑,堪称神话,由此可见,农业科学界对它的重视与偏爱。

芸苔素内酯的功能:1、促进细胞分裂,促进果实膨大。对细胞的分裂有明显的促进作用,对器官的横向生长和纵向生长都有促进作用,从而起到膨大果实的作用;2、延缓叶片衰老,保绿时间长,加强叶绿素合成,提高光合作用,促使叶色加深变绿;3、打破顶端优势,促进侧芽萌发,能够诱导芽的分化,促进侧枝生成,增加枝条数,增多花数,提高花粉受孕性,从而增加果实数量提高产量;4、改善作物品质,提高商品性。诱导单性结实,刺激子房膨大,防止落花落果,促进蛋白质合成,提高含糖量等。

芸苔素内酯特点是在极低的浓度下,能综合调节植物的各种机能。 1、用量极低,0.001-0.1 ppm ,活性高;2、广谱,高效;3、促进植物生长;4、能缓解植物药害;5、具有极佳的抗逆性。

2. 两登top期刊:ZNC(智能聪)或非浪得虚名

接下来,我们再根据公开资料和数据扒一下ZNC(智能聪)的发现过程。

ZNC(智能聪)是山东蓬勃生物科技有限公司的原创技术并由蓬勃生物独家生产,目前只能通过检索专利文献及搜集蓬勃生物发布的官方资料来了解它。

首先通过对该公司专利检索可以了解到该公司连续获得了多项野生植物内生菌的授权专利:“一种宛氏拟青霉菌株SJ1及其应用ZL201510059660.1”、“一株产红青霉菌及其应用ZL201611169743.7”、“一株白囊耙齿菌及其应用ZL 201611170716.1”。

通过对专利和蓬勃生物官方资料的认真阅读,梳理总结如下 :野生沙棘、野生人参、野生花生等若干野生植物根内生长的某些内生真菌可与植物共生进化来促进植物的生长发育,植物内生菌在与植物共生进化的过程中,形成了互惠的机制,内生菌产生的活性成分可以有益于作物生长,通过微生物发酵生产大量植物内生菌丝体来获得有益作物生长的活性物质,获取的活性物质蓬勃生物命名为ZNC(智能聪)。

目前,通过对ZNC、智能聪、免疫诱抗剂及蓬勃生物公布的专利微生物菌等进行文献检索,发现已发表的论文有

1、Chongchong Lu#,Haifeng Liu#, Depeng Jiang, Lulu Wang, Yanke Jiang, Shuya Tang, Xuwen Hou, Xinyi Han, Zhiguang Liu, Min Zhang, Zhaohui Chu, Xinhua Ding*. Paecilomyces variotii extracts (ZNC) enhance plant immunity and promote plant growth, Plant and Soil, 2019, DOI: 10.1007/s11104-019-04130-w

2、 Hongyu Tian, Zhiguang Liu*, Min Zhang*, Yanle Guo, Lei Zheng, Yuncong C. Li, Bio-based Polyurethane, Epoxy Resin and Polyolefin Wax Composite Coating for Controlled-release Fertilizer, ACS Applied Materials & Interfaces. 2019, 11, 5380-5392. SCI (I) IF: 8.456; SCI (I) IF 5 years: 8.694, 2018.01.07

3、路冲冲,储昭辉,丁新华,一种超高活性植物免疫诱抗剂促生及抗病机制研究,中国植物病理学会第十一届全国会员代表大会暨2018年学术年会,2018-8-14.

4、秦瑞颉,张民*,刘之广,李泽丽,陈琪,王庆彬,控释尿素配施植物诱抗剂提高小麦产量及氮肥利用率,水土保持学报,2018,3(4):327-345.

5、王晓琪,姚媛媛,刘之广,陈宝成,张民*,马金昭,王庆彬,宛氏拟青霉提取物对盐胁迫下水稻幼苗生长的影响,农业资源与环境学报,2020, 37(1): 98-105.

6、贾春花,刘之广,张民*,贾继文,郑磊,王洪凤,王庆彬,宛氏拟青霉提取物对樱桃萝卜产量及品质的影响,农业资源与环境学报,2019,36(2)176-183.

7、王晓琪,姚媛媛,陈宝成,张民*,刘之广 * ,马金昭,王庆彬,宛氏拟青霉提取物对低温胁迫下水稻萌发及幼苗生长的影响,植物营养与肥料学报, 2019, 25(12): 1–9.

8、赵洪猛,杨贵婷,刘之广*,张民*,王庆彬,王怀利,扬子江,包膜磷肥配施诱抗剂提高滨海盐碱土地玉米产量和磷肥利用率,植物营养与肥料学报 , 2019, 25(12): 1–8.

9、赵鹏,王洪凤,刘娟,杨凯悦,孔波,智能聪对马铃薯性状和产量的影响,现代农业科技,2018,21:41-42.

10、王庆彬,王洪凤,耿全政,李洋,孔波,张民,丁新华,植物免疫诱抗剂——ZNC(智能聪)的功效研究及应用前景分析,肥料与健康. (信息不全)

11、齐林锁. 水稻应用智能聪水溶肥料试验效果. 现代化农业, 2016(3):39-40.

通过检索发现:关于ZNC(智能聪)的文章最近一两年“输出”频繁,其中有2篇期刊为中科院SCI分区的一区期刊,也称为TOP期刊,属于国际上学术权威期刊(中科院文献情报中心 根据13个大类学科,分别将各大类的SCI期刊由3年平均IF划分为1区(最高区)、2区、3区和4区四个等级 )。

经过仔细阅读及整理发现ZNC(智能聪)有以下功能:1、可诱导植物体自身加速产生植物生长调节剂(植物生长素IAA、赤霉素及细胞激动素等),提高宿主植物种子的萌发率、调节作物生长发育等;2、通过代谢产物参与宿主植物C、N、P 等元素的代谢循环,提高植物的代谢效率,显著提高作物SPAD值和作物关键生育期净光合速,改善作物的产量及品质;3、可以提高植物体 超氧化物歧化酶( SOD ) 及 过氧化物酶( POD ) 的含量,提高过氧化氢酶 ( CAT ) 和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,降低电解质渗出率和丙二醛(MDA)含量,提高非生物胁迫(抗寒、旱、涝、热、药害肥害等)的抗性;4、激活了植物体SA路径和基因沉默路径,促进了活性氧的爆发和胼胝质的沉积,提高植物真菌、细菌、病毒的抵抗能力;5、促进植物活性代谢物质的积累和促进植物的自我修复,维持和植物和土壤微生物之间的动态平衡关系,改善土壤的理化性质以及调节土壤微生物菌群。

ZNC(智能聪)的作用特点是能够在极低的浓度下,综合调节植物体的各种机能,并能引起土壤微生物的变化。1、用量极低,0.05-200 pp b ,超高活性;2、广谱,高效;3、促进植物生长;4、抵抗逆境并且能缓解植物药害及肥害;5、具有广谱的抗病性。

3. 功效综合PK:ZNC促生活性是芸苔素内酯的20倍

根据检索资料和公开资料对ZNC(智能聪)与芸苔素内酯功效进行综合比对如下:

ZNC(智能聪)促生及抗逆的浓度为0.05-10ppb,芸苔素内酯促生及抗逆浓度为0.001-0.1ppm,ZNC(智能聪)的促生活性是芸苔素内酯的20倍;根据ZNC(智能聪)和芸苔素内酯的定价及使用量核算,ZNC(智能聪)的亩使用成本是芸苔素内酯的20%左右。

ZNC(智能聪)能够激活植物的SA通道,产生经典的抗病反应,其抗病的浓度为10-200ppb,芸苔素内酯不能够激活SA通道,只能够激活BR通道,芸苔素内酯产生抗病反应的浓度10-200ppm,芸苔素内酯超过0.1ppm会产生强烈的抑制生长的作用,故芸苔素内酯农业应用中无法抗病

ZNC(智能聪)接触到植物体后2个小时内就会产生作用,田间叶菜5天左右就有较明显的田间表现,ZNC(智能聪)有较好的速效性,芸苔素内酯田间效果表现也大致在5-7天,速效性表现类似,ZNC(智能聪)和芸苔素内酯的田间速效性普遍不如传统的5大类植调剂田间表现快,但ZNC(智能聪)和芸苔素内酯比单一的传统5大类植调剂功效要要全面的多,能够让植物健康生长。

ZNC(智能聪)的使用浓度更宽泛,0.05-200ppb,促生及抗逆一般在低浓度表现,高浓度下促生作用会减弱,抗病能力会加强;芸苔素内酯作用浓度相对要窄,0.001-0.1ppm,更多表现在促生及抗逆(指低温、干旱、盐碱),一般不涉及抗病。

4. 研究历程PK:ZNC是混合物,研究深入程度远不如芸苔素内酯

对ZNC(智能聪)与芸苔素内酯的研究历程进行比对如下:

根据蓬勃生物公开宣讲ZNC(智能聪)是混合物,主要成分是嘌呤核苷类、氨基酸类、寡糖类、小肽等物质,也发布了产品的相关企业标准,但其对植物的作用和单一化合物的对应还没有报道,其单一物质的作用机理、作用受体及位点等还没有搞清楚。 相比芸苔素内酯,ZNC(智能聪)的研发还算是起步阶段,离单一活性物质阶段还有不小距离。

ZNC(智能聪)的研究至今不会超过10年,对ZNC(智能聪)的研究也集中在蓬勃生物,经各种公开资料查询ZNC(智能聪)参与了“十三五”国家重点研发计划承担“功能型缓控释肥研发与产业化”中功能物质的研发并承担功能控释肥的产业化任务,参与了山东省重点研发计划(重大科技创新工程)中“作物免疫诱抗调控机制及其用于病害精准防控的绿色集成技术”项目并承担了较为重要的研发任务。

公开资料显示中科院院士美国科学院外籍院士张启发、美国科学院院士 Shenyang He 等国内外专家均到蓬勃生物访问过,蓬勃生物官网也在宣讲公司是由海外归国留学人员联合创办的高新技术企业,张民、丁新华、储昭辉、王勇、李福川等专家都有海外留学背景且在各自领域内在国际上都拥有较大的影响力,基本涵盖了土壤肥料、植物营养、免疫诱抗、微生物与植物互做、氮磷高效利用、天然产物分离、纯化及结构鉴定等领域,虽有一定规模和实力但较芸苔素内酯的科研综合投入比就显得微不足道了,研究的深入程度也无法与芸苔素内酯同日而语。

芸苔素内酯的研究在1979年已经解析了化合物结构,其起主要作用的芸苔素内酯结构也具体到5-6种,全世界科学家做了40多年的研究。芸苔素 内酯 在我国的推广也有二十几年,芸苔素内酯研究已经深入到每个细节,是个老农资人就知道该怎么用。

5. 国际分类PK:ZNC更符合欧盟生物刺激素分类

ZNC(智能聪)更符合欧盟生物刺激素,生物来源,刺激植物的自然进程和促进养分吸收,其作用浓度比较宽泛,很难产生肥害和药害。

ZNC(智能聪)来源于自然生态系统但不是在植物体内发现的,是微生物代谢物,所以ZNC(智能聪)对植物产生作用可能是间接的不是直接的,因为ZNC(智能聪)不是内源激素。

芸苔素内酯是典型的植物生长调节剂,普遍存在植物的花粉、叶、果实、种子、枝条和虫癭内,甚至也见于藻类植物中,现已从几十种植物体内分离到这类物质,生物提取的芸苔素内酯属天然植物激素,大部分芸苔素内酯都可以化学合成,不管是天然提取还是化学合成从分类上都属于农药中的植物生长调节剂,植物生长调节剂作用浓度窄,用量大容易起药害,使用受到严格限制。

这里做个话题延申,ZNC(智能聪)与芸苔素内酯会不会相互混配、协同增效呢?

笔者认为,ZNC(智能聪)与芸苔素内酯的功能类似(ZNC多了抗病的作用),但它们的作用机理不一致,这样它们之间的相互混配协同增效就成为可能,各自激发植物体的作用通道,协同增效会很有意义!

6. 纸上谈兵:ZNC(智能聪)的应用领域和前景如何

ZNC(智能聪)应用领域会在哪些方面呢? 考虑到其价格很便宜,性价比很高,添加成本低,应该会引起肥料、农药生产企业的重视,笔者认为在以下领域前景看好。

第一,作为肥料增效剂使用将有巨大的市场空间,肥料的减施增效作物不减产的核心就是提高肥料利用率,提高肥料利用率离不开功能物质,非植调剂的功能物质随后将迎来爆发期,合法合规的功能物质中谁性价比高谁将占领市场。

第二,与各种植调剂的混合使用将有巨大的市场,因作用机理的不同,协同增效会出现效果更好的产品,德国的“碧护”就是个好的案例,赤霉酸+吲哚乙酸+芸苔素内酯的组合再加上宣讲“植物化感物质”在植调剂领域就创造了一个样板,ZNC(智能聪)是“微生物化感物质”,具备开发“碧护”档次产品的能力,高端植调剂和特定应用场景的植调剂会有广阔的市场前景。

第三,免疫诱抗作用值得关注,植物病害这几年越来越重,病菌的抗性产生的也越来越快,植物免疫诱抗的机理与绝大多数杀菌剂(杀真菌、细菌、病毒剂)的杀菌机理是不一致的,通过免疫诱抗剂增加杀菌剂的药效会是一个新思路,若能兼顾促生与抗病也会开发出新型产品。

第四,在植物、土壤、肥料、病害(含线虫)的交叉领域会有很好的应用,植物根系越发达、植物营养越合理植物就越健康,在药肥、土传病害、种衣剂、杀线虫剂产品中都可以发挥ZNC(智能聪)促生、抗病、提高肥料利用率、抗逆、解害等作用。

7. 原创之难:ZNC(智能聪)距离芸苔素内酯还有多远

ZNC(智能聪)属于植物内生菌代谢物。

野生植物内生菌代谢物的研究在国际上早就是热点,既是发现新型医药的途径,也是发现新型生物肥料和生物农药的途径。

一味的修饰老化合物发现新药成本越来越高,难度也越来越大,而自然界生物宝库需要更多的企业和科学家去研究,青霉素是青霉菌的代谢物,阿维菌素是阿佛曼链霉菌的代谢物,最近抗癌名药紫杉醇的好多研究都和内生菌代谢相关,青蒿素的发现也是从植物中提取的然后进行的化学合成,巴斯夫的原创药吡唑醚菌酯就是从蘑菇中发现然后进行的化合物修饰得到的。

综上,从野生植物根内的内生菌中代谢出一些神奇物质是完全有可能的,路径也相对正确,科学界有句老话,“科学在于发现,技术在于创新”,越是轰动的科研成果越可能是在自然界中发现的。

从内生菌提取物的角度,笔者看好ZNC(智能聪)的发展前景,但 ZNC(智能聪) 最终能否达到甚至超越芸苔素内酯的成就还存在着很多问号。

每一项原始创新都不容易,既要投入大量的人力和物力,还要长期的坚持,更需要有一点点运气,ZNC(智能聪)虽然前景光明,但需要做的工作还有很多。

蓬勃生物不但要做好基础科研和应用研究,还要做好商业推广;不但要逐步告诉行业核心化合物的结构及作用机理,还要引领行业内的龙头企业大规模应用,如何调整好科研和成果转化的关系,如何让使用者长久受益是蓬勃生物值得重视的事。

当下我们农药及肥料行业都在转型升级,行业也越来越规范,之前的若干“灰色地带”都不复存在,如何抓住行业规范的历史机遇,整合各种资源实现企业的快速发展是摆在蓬勃生物面前的“重大发展课题”。

8. 定位之惑:在国内,ZNC类跨界产品到底该怎么登记?

总前所述, ZNC(智能聪)显然是一类跨界产品,在国内该如何定位呢?这也是众多跨界产品的痛点所在。

定位之惑,不仅来自功能的跨界,也来自国内对农药和肥料定义也存在着重叠之处。

先看肥料定义。 国内没有生物刺激素的概念,但国内肥料定义比较宽泛,农业农村部《肥料登记管理办法》对肥料的定义:本办法所称肥料,是指用于提供、保持或改善植物营养和土壤物理、化学性能以及生物活性,能提高农产品产量,或改善农产品品质,或增强植物抗逆性的有机、无机、微生物及其混合物料;肥料登记适用于来源于天然物质,经物理或生物发酵过程加工提炼的,具有特定效应的有机或有机无机混合制品,这种效应不仅包括土壤、环境及植物营养元素的供应,还包括对植物生长的促进作用;微生物肥料是指应用于农业生产中,能够获得特定肥料效应的含有特定微生物活体的制品,这种效应不仅包括了土壤、环境及植物营养元素的供应,还包括了其所产生的代谢产物对植物的有益作用;

再看农药定义。 《农药管理条例》定义的农药,是指用于预防、控制危害农业、林业的病、虫、草、鼠和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成或者来源于生物、其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。

经分析比对发现我国肥料和农药定义有少许重叠或界限不是特别清晰的地方:

1、 “ 肥料不但是为植物提供营养,改善、保持营养,促生、抗逆、改善品质也是肥料范畴。 ”

抗逆的意思也较宽泛,低温、干旱、盐碱、病虫害都属于植物抗逆性;同时促生、抗逆、改善作物品质又同属于农药的植物生长调节剂和杀菌剂的免疫诱抗剂的分类。

微生物菌剂定义还包括所产生的代谢对植物的有益作用,有益作用涵盖的也比较宽泛。

产品案例:壳寡糖登记在肥料上,氨基寡糖登记在农药上,其实基本属同一产品;枯草芽孢杆菌登记在农药杀菌剂上,也登记在微生物菌剂上;2019年农业农村部颁发的微生物肥土壤修复菌剂登记证中除了登记微生物菌剂还可以登记胞外多糖,之前多糖较多登记在农药上。

2、 “ 农药用于预防、控制农业、林业……有害生物,有目的地调节植物……的生长…… ”

直接有抑菌或杀菌作用的一般登记在农药上,但间接产生抗病作用的免疫诱抗类物质有的登记在农药(蛋白类),有的登记在肥料(有机肥或微生物菌剂);而有目的的调节植物生长该如何理解?六大类植物生长调节剂(基本涵盖国内登记的植调剂)能够有目的的调节生长,有目的调节植物生长是不是可以理解为直接作用?浇水、施尿素也能够间接诱导作物内源激素增加,间接的调节植物生长。

3、 农业农村部对国内外都没有农药登记的产品定义为假农药的案例解析:2019年末,农业农村部对浙江省农业农村厅的函复中提到,溴苯虫酰胺(二氯异丙虫酰胺)具有生物杀灭活性,对人畜和生态环境存在风险,根据《农药管理条例》对农药的定义,应当依法取得农药登记证。有些不法厂家将有生物杀灭活性的中间体、衍生物、异构体等作为隐性农药成分添加,而不考虑对人畜及有益生物的安全性,在国内被判定为假农药,这种刻意投机取巧的做法应该被打击。

4、 间接作用产品获得农药登记或取消登记案例解析:橙皮精油通过物理封闭作用杀虫,没有直接杀虫作用,如果不做登记农药,作为助剂使用合不合法?估计也合法,曾经的农药有效成分柴油、机油也早已被农药登记取缔这一事实也佐证了有些产品不进行农药登记农业上也能用,农药肥料增效剂或桶混助剂一般也不做农药或肥料登记。

笔者认为“合法合规”是商业行为的最低要求,在农业上大量使用的产品应该争取登记,登记以后更容易推广,更容易标新立异,保护自己,尤其是创新程度越高的产品越应该积极争取登记,这样既受专利法保护又受行业管理法规保护,企业应当积极与行业登记管理部门沟通,有登记证一定比没有登记证要好的多,至于应该进行农药登记还是肥料登记,那是生产企业应重点考虑的问题!

结语

2020年已经到来,行业的发展日新月异, 最后借用一句话寄语 ZNC(智能聪)和国内农化界的原创力量: 他强任他强,清风拂山岗,他横由他横,明月照大江!

笔者关注新生事物,关注行业内新的发展动向,受个人能力及阅历限制必有不足之处,以上言论仅作为一个农技人员浅薄看法,请批评指正!