基本信息
- 项目名称：
- 一种具有缓释功能的新型植物生长调节剂
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目在国内首次将包合技术应用于植物生长调节剂的制备，研制了一种具有缓释功能，水溶性较好及稳定性较高的β-环糊精二苯脲包合物，从根本上解决了二苯脲作为植物生长调节剂存在的水溶性差、作用时间短、不利于植物吸收的缺点。同时研究测定了其包合比、稳定常数，通过对小麦种子和萝卜子叶的培养，表明本产品较二苯脲生物活性更高，其增产效果较二苯脲高20-60%。
- 详细介绍：
- 二苯脲是近年来发现的一种新型植物生长调节剂，它与其它植物生长调节剂比较，具有无毒、生产成本低廉等优点，但由于水溶性差，影响了其细胞分裂的活性，限制了在农业生产中的应用。 β-环糊精(β-CD)作为一种简单的有机大分子，可包合范围极广的一类客体，通过分子间相互作用可以选择性结合底物（客体）形成超分子。将二苯脲通过β-CD的包合后，不仅增加了水溶性，而且利用化学平衡移动原理使其具有了缓释功能，这将大大增加二苯脲对植物的作用。 本项目围绕这一课题展开研究，通过固体研磨法和饱和水溶液法，制备了一种具有缓释功能，水溶性较好及稳定性较高的β-环糊精二苯脲包合物。测定了包合物的包合比和稳定常数，利用人工气候箱对萝卜子叶生长的调节和增重作用进行了研究，取得一些重要的数据与结论，研究表明β-环糊精二苯脲包合物的生理活性优于二苯脲，有望成为一种性能优异、价格低廉的新型植物生长调节剂，在农业生产中得到推广和使用。 应用β-CD与二苯脲作用制备包合物类植物生长调节剂，在国内外未见报道，因此本发明具有创新性。
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设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 二苯脲是一种国内外公认的具有生物活性的新型植物生长调节剂。它在低浓度使用时，具有促进细胞分裂、生长、提高品质、增加产量和提前收获的功效，可明显促进叶绿素的合成和干重的增加，提高丝氨酸、乙醛酸转化酶的作用；而高浓度使用时，又有抑制植物生长以达到人为控制生长周期的作用。二苯脲在水中溶解度很小，不利植物的吸收，因此制约了它在农业生产中的应用。 本发明的目的和基本思路是制备一种具有缓释功能，水溶性较好及稳定性较高的二苯脲包合物，从根本上解决二苯脲作为植物生长调节剂存在的水溶性差，作用时间短，不利植物吸收的缺点。 本发明的创新点在于选择了无毒、水溶性好、价格低廉的β-环糊精对二苯脲进行包合。而β-环糊精二苯脲包合物不仅易溶于水，而且具有缓释功能，可使二苯脲保持较稳定的浓度，增加了作用于植物的时间。 本发明的技术关键在于根据二苯脲的结构选择合适的包合剂，确定合适的物料比、反应温度、反应时间、溶剂等条件提高包合率。 本发明的技术指标主要有（1）二苯脲与β-CD形成的包合物，主客体比为2:1；（2）利用紫外分光光度计测定包合物在252nm处的吸光度变化并求得不同温度下的包合稳定常数，与文献报道完全稳合，确定合成产物为β-环糊精二苯脲包合物；（3）在人工气候箱以相同浓度、相同物质的量的二苯脲和β-环糊精二苯脲包合物对胡萝卜子叶进行培养，后者比前者子叶增重20-60%。
科学性、先进性
- 本发明的科学性：β-环糊精已经被证明是有机物的良好包合剂，它是一个具有疏水性空腔的亲水分子，而二苯脲的两个疏水性苯环恰好可以钻入β-环糊精的疏水性空腔，同时，二苯脲的羰基氧原子与β-CD分子外侧的羟基氢原子之间形成了氢键作用，极大地增强了包合物的稳定性。本发明通过研磨法、饱和溶液法等方法，在适宜的条件下进行包合反应。产品通过测定紫外-可见吸收以及包合常数与文献报道完全一致。产品的生物活性与二苯脲进行对照，在人工气候箱中培养萝卜子叶较对照组增重20-60%。 本发明的先进性：目前，国内外还尚未见到关于二苯脲类包合物作为植物生长调节剂的报道，我们将包合技术创造性的运用到二苯脲作为植物生长调节剂的应用中，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，药效更持久，效果更显著。此外，β-环糊精二苯脲包合物还具有合成手续简单，原料价廉易得，产品无毒（二苯脲存在于椰子乳中，可食用；β-环糊精分子结构由6 个以上葡萄糖通过α-1,4糖苷键连接而成，可作为食品添加剂使用）等优点。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2011年6月荣获吕梁学院首届大学生课外学术科技作品竞赛科技发明制作类二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 未进行技术转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 目前，我国常用的植物生长调节剂多为叶面喷洒使用，β-环糊精二苯脲包合物既可配成一定浓度的水溶液对农作物和果树进行叶面喷洒或浸种也可和化学肥料和农家肥混合做底肥和追肥施用，使用十分方便。根据我们在实验室实验的结果表明， 叶面喷洒本产品时，在20-80ppm使用效果最佳，它与目前国内广泛使用的嘌吟类植物生长调节剂的功效基本相当，但它的生产成本较低，仅为其它植物生长调节剂的5%左右，如对农作物进行叶面喷洒，每亩约需25克左右，成本不足15元，而每亩按增产50斤计算，投入和产出比非常高，因此本产品有望在农业生产中得到广泛应用。 生产本产品的设备投资小，原料价格低廉，生产过程无废气、废液、废渣排出，溶剂可循环使用，属绿色化学生产，是一项具有较高投资潜力的化工产品。
同类课题研究水平概述
- 二苯脲是近年来英国、印度、波兰等国外学者致力于研究、开发的尿素系列植物生长调节剂之一。该调节剂具有的促进细胞分裂、生长，提高品质，增产和提前收获等功效已经得到世界公认。我国学者耿会玲等对二苯脲的合成及其生物活性进行了研究；谢荣春等对二苯脲的合成及结构的鉴定做了一些工作；山西大学齐景诏等针对二苯脲水溶性差的特点，对分子进行了改性，在苯环的对位引入磺酸基，取得了国家发明专利。有资料显示，二苯脲的生产成本大大低于目前国内外广泛使用的嘌吟类生长调节剂，而其功效基本与后者相当。而二苯脲存在的水溶性差,不利植物吸收的缺点，影响了其在农业生产中的应用，因此，截至目前在国内外尚未见广泛应用的报道。 β-环糊精是一种超微型药物载体，药物分子被包合或嵌入 β- 环糊精的筒状结构内形成超微粒分散物。因而，β-环糊精包合物具有分散效果好，易于吸收，释药缓慢等特点，近年来在国内外药物制剂生产中得到了广泛应用，而尚未见在农业领域应用的报道。姚虹等人的《β-环糊精与二苯硫脲、二苯脲包结作用的紫外光谱研究》，主要是采用紫外光谱法研究β-环糊精与二苯硫脲、二苯脲的包合作用，运用摩尔比法和直线拟合法(Hil-debrand-Benesi法)确定了包合物形成的化学计量比，计算了主客体在不同温度下的包合稳定常数Ks，从而得到包合过程的热力学数据ΔH、ΔS。但没有提出一种具体的β-环糊精二苯脲包合物的制备方法，也没有对农作物的增产效果以及二苯脲的缓释效果进行研究。 因此，国内对于二苯脲包合物在农业生产中的应用研究还是一片空白，在各种文献中没有检索到有关任何报道。
