基本信息
- 項目名稱：
- 一種具有緩釋功能的新型植物生長調(diào)節(jié)劑
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目在國內(nèi)首次將包合技術(shù)應(yīng)用于植物生長調(diào)節(jié)劑的制備，研制了一種具有緩釋功能，水溶性較好及穩(wěn)定性較高的β-環(huán)糊精二苯脲包合物，從根本上解決了二苯脲作為植物生長調(diào)節(jié)劑存在的水溶性差、作用時間短、不利于植物吸收的缺點。同時研究測定了其包合比、穩(wěn)定常數(shù)，通過對小麥種子和蘿卜子葉的培養(yǎng)，表明本產(chǎn)品較二苯脲生物活性更高，其增產(chǎn)效果較二苯脲高20-60%。
- 詳細介紹：
- 二苯脲是近年來發(fā)現(xiàn)的一種新型植物生長調(diào)節(jié)劑，它與其它植物生長調(diào)節(jié)劑比較，具有無毒、生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點，但由于水溶性差，影響了其細胞分裂的活性，限制了在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。 β-環(huán)糊精(β-CD)作為一種簡單的有機大分子，可包合范圍極廣的一類客體，通過分子間相互作用可以選擇性結(jié)合底物（客體）形成超分子。將二苯脲通過β-CD的包合后，不僅增加了水溶性，而且利用化學平衡移動原理使其具有了緩釋功能，這將大大增加二苯脲對植物的作用。 本項目圍繞這一課題展開研究，通過固體研磨法和飽和水溶液法，制備了一種具有緩釋功能，水溶性較好及穩(wěn)定性較高的β-環(huán)糊精二苯脲包合物。測定了包合物的包合比和穩(wěn)定常數(shù)，利用人工氣候箱對蘿卜子葉生長的調(diào)節(jié)和增重作用進行了研究，取得一些重要的數(shù)據(jù)與結(jié)論，研究表明β-環(huán)糊精二苯脲包合物的生理活性優(yōu)于二苯脲，有望成為一種性能優(yōu)異、價格低廉的新型植物生長調(diào)節(jié)劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到推廣和使用。 應(yīng)用β-CD與二苯脲作用制備包合物類植物生長調(diào)節(jié)劑，在國內(nèi)外未見報道，因此本發(fā)明具有創(chuàng)新性。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 二苯脲是一種國內(nèi)外公認的具有生物活性的新型植物生長調(diào)節(jié)劑。它在低濃度使用時，具有促進細胞分裂、生長、提高品質(zhì)、增加產(chǎn)量和提前收獲的功效，可明顯促進葉綠素的合成和干重的增加，提高絲氨酸、乙醛酸轉(zhuǎn)化酶的作用；而高濃度使用時，又有抑制植物生長以達到人為控制生長周期的作用。二苯脲在水中溶解度很小，不利植物的吸收，因此制約了它在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。 本發(fā)明的目的和基本思路是制備一種具有緩釋功能，水溶性較好及穩(wěn)定性較高的二苯脲包合物，從根本上解決二苯脲作為植物生長調(diào)節(jié)劑存在的水溶性差，作用時間短，不利植物吸收的缺點。 本發(fā)明的創(chuàng)新點在于選擇了無毒、水溶性好、價格低廉的β-環(huán)糊精對二苯脲進行包合。而β-環(huán)糊精二苯脲包合物不僅易溶于水，而且具有緩釋功能，可使二苯脲保持較穩(wěn)定的濃度，增加了作用于植物的時間。 本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于根據(jù)二苯脲的結(jié)構(gòu)選擇合適的包合劑，確定合適的物料比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、溶劑等條件提高包合率。 本發(fā)明的技術(shù)指標主要有（1）二苯脲與β-CD形成的包合物，主客體比為2:1；（2）利用紫外分光光度計測定包合物在252nm處的吸光度變化并求得不同溫度下的包合穩(wěn)定常數(shù)，與文獻報道完全穩(wěn)合，確定合成產(chǎn)物為β-環(huán)糊精二苯脲包合物；（3）在人工氣候箱以相同濃度、相同物質(zhì)的量的二苯脲和β-環(huán)糊精二苯脲包合物對胡蘿卜子葉進行培養(yǎng)，后者比前者子葉增重20-60%。
科學性、先進性
- 本發(fā)明的科學性：β-環(huán)糊精已經(jīng)被證明是有機物的良好包合劑，它是一個具有疏水性空腔的親水分子，而二苯脲的兩個疏水性苯環(huán)恰好可以鉆入β-環(huán)糊精的疏水性空腔，同時，二苯脲的羰基氧原子與β-CD分子外側(cè)的羥基氫原子之間形成了氫鍵作用，極大地增強了包合物的穩(wěn)定性。本發(fā)明通過研磨法、飽和溶液法等方法，在適宜的條件下進行包合反應(yīng)。產(chǎn)品通過測定紫外-可見吸收以及包合常數(shù)與文獻報道完全一致。產(chǎn)品的生物活性與二苯脲進行對照，在人工氣候箱中培養(yǎng)蘿卜子葉較對照組增重20-60%。 本發(fā)明的先進性：目前，國內(nèi)外還尚未見到關(guān)于二苯脲類包合物作為植物生長調(diào)節(jié)劑的報道，我們將包合技術(shù)創(chuàng)造性的運用到二苯脲作為植物生長調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用中，有效地增加了二苯脲在水中的溶解度，使其更容易被植物吸收，藥效更持久，效果更顯著。此外，β-環(huán)糊精二苯脲包合物還具有合成手續(xù)簡單，原料價廉易得，產(chǎn)品無毒（二苯脲存在于椰子乳中，可食用；β-環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu)由6 個以上葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵連接而成，可作為食品添加劑使用）等優(yōu)點。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2011年6月榮獲呂梁學院首屆大學生課外學術(shù)科技作品競賽科技發(fā)明制作類二等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 未進行技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 目前，我國常用的植物生長調(diào)節(jié)劑多為葉面噴灑使用，β-環(huán)糊精二苯脲包合物既可配成一定濃度的水溶液對農(nóng)作物和果樹進行葉面噴灑或浸種也可和化學肥料和農(nóng)家肥混合做底肥和追肥施用，使用十分方便。根據(jù)我們在實驗室實驗的結(jié)果表明， 葉面噴灑本產(chǎn)品時，在20-80ppm使用效果最佳，它與目前國內(nèi)廣泛使用的嘌吟類植物生長調(diào)節(jié)劑的功效基本相當，但它的生產(chǎn)成本較低，僅為其它植物生長調(diào)節(jié)劑的5%左右，如對農(nóng)作物進行葉面噴灑，每畝約需25克左右，成本不足15元，而每畝按增產(chǎn)50斤計算，投入和產(chǎn)出比非常高，因此本產(chǎn)品有望在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 生產(chǎn)本產(chǎn)品的設(shè)備投資小，原料價格低廉，生產(chǎn)過程無廢氣、廢液、廢渣排出，溶劑可循環(huán)使用，屬綠色化學生產(chǎn)，是一項具有較高投資潛力的化工產(chǎn)品。
同類課題研究水平概述
- 二苯脲是近年來英國、印度、波蘭等國外學者致力于研究、開發(fā)的尿素系列植物生長調(diào)節(jié)劑之一。該調(diào)節(jié)劑具有的促進細胞分裂、生長，提高品質(zhì)，增產(chǎn)和提前收獲等功效已經(jīng)得到世界公認。我國學者耿會玲等對二苯脲的合成及其生物活性進行了研究；謝榮春等對二苯脲的合成及結(jié)構(gòu)的鑒定做了一些工作；山西大學齊景詔等針對二苯脲水溶性差的特點，對分子進行了改性，在苯環(huán)的對位引入磺酸基，取得了國家發(fā)明專利。有資料顯示，二苯脲的生產(chǎn)成本大大低于目前國內(nèi)外廣泛使用的嘌吟類生長調(diào)節(jié)劑，而其功效基本與后者相當。而二苯脲存在的水溶性差,不利植物吸收的缺點，影響了其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，因此，截至目前在國內(nèi)外尚未見廣泛應(yīng)用的報道。 β-環(huán)糊精是一種超微型藥物載體，藥物分子被包合或嵌入 β- 環(huán)糊精的筒狀結(jié)構(gòu)內(nèi)形成超微粒分散物。因而，β-環(huán)糊精包合物具有分散效果好，易于吸收，釋藥緩慢等特點，近年來在國內(nèi)外藥物制劑生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，而尚未見在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的報道。姚虹等人的《β-環(huán)糊精與二苯硫脲、二苯脲包結(jié)作用的紫外光譜研究》，主要是采用紫外光譜法研究β-環(huán)糊精與二苯硫脲、二苯脲的包合作用，運用摩爾比法和直線擬合法(Hil-debrand-Benesi法)確定了包合物形成的化學計量比，計算了主客體在不同溫度下的包合穩(wěn)定常數(shù)Ks，從而得到包合過程的熱力學數(shù)據(jù)ΔH、ΔS。但沒有提出一種具體的β-環(huán)糊精二苯脲包合物的制備方法，也沒有對農(nóng)作物的增產(chǎn)效果以及二苯脲的緩釋效果進行研究。 因此，國內(nèi)對于二苯脲包合物在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究還是一片空白，在各種文獻中沒有檢索到有關(guān)任何報道。
