氯吡脲 :使植物快速生长的植物激素

更新时间:2024-09-21 16:49

氯吡(英文名称:Forchlorfenuron)又称氯吡苯脲、氯吡苯脲、膨大剂、CCPU等,化学名称为1-(2-氯-4-吡啶基)-3,-苯基脲,是细胞分裂素类的一种植物生长调节剂化学式为C12H10ClN3O,摩尔质量为247.68g/mol。氯吡脲为白色至类白色结晶粉末,有微弱吡味,难溶于水,常规条件下贮存稳定。

氯吡脲是苯基脲类衍生物,可以通过调节作物内的各种内源激素水平来达到促进生长的作用,被广泛应用于果树、蔬菜、粮食作物等。残留于果蔬中的氯吡脲可能会对人类及其他生物造成潜在的威胁,美国国家环境保护局在《农药毒性确认和管理》中指出,长期接触氯吡脲会引起体内蛋白质代谢的紊乱,造成肺气肿和体型消瘦。

相关历史

氯吡脲最早由美国Sandoz公司证明其具有植物生长调节功能,日本协和发酵工业株式会社开发此品种并申请专利。1980年,在日本植物凋节剂研究协会批准下,以氯吡苯脲为名称,并开始了日本全国范围内的效果实验。中国于1987年由四川大学化学系合成。

生理作用

氯吡脲属苯脲类细胞分裂素,其生理作用主要有:促进细胞分裂,扩大细胞体积;促进器官形成和蛋白质的合成;增强抗逆性、延缓衰老;打破顶芽优势;诱导休眠芽的形成;促进坐果、果实膨大;提高光合作用效率;诱导单性结实。其生理作用与一般嘌呤型细胞分裂素类似,但作用质量浓度更低,活性更高。它在质量浓度高时还可用作除草剂。例如氯吡脲对水稻离体叶片衰老具明显的延缓效应,叶色加深,保绿效应比嘌呤型细胞分裂素好,时间长,内源乙烯放量比不用药对照低。能提高光合作用,增强抗逆性和延缓衰老效应,尤其对瓜果类植物处理后促进花芽分化,防止生理落果极其显著,提高坐果率,使果实膨大的直观效果明显。

代谢

植物代谢

氯吡脲在不同植物中的代谢路径都是相同的,都是由氯吡脲→3-羟基苯(4-羟基苯)-氯吡脲→3-苯糖苷(4-苯糖)-→氯吡脲→不可提取物。现在还没有有关氯吡脲对陆地植物毒性的研究,据美国EPA一篇报告报道,按62 g/hm2氯吡脲作用于10种陆地植物,导致0%~17% 的种子不发芽。

动物代谢

氯吡脲在鼠体内的代谢主要是苯环羟基化作用,只有少量的氯吡啶环发生改变。羟基-氯吡脲很快与硫酸盐结合,随尿排出,同时氯吡脲也发生甲基化葡糖苷酸等其他羟基化作用以及羟基部分的其他改变。氯吡脲在鼠体内的残留为肝>肾>脂肪。 但氯吡脲在鼠体内的代谢研究还不 能说明氯吡脲在所有动物体内的代谢途径

应用领域

氯吡脲作为一种新型高效植物生长调节剂,其生长促进作用效果优异,被广泛应用于果树、蔬菜、粮食作物等。经大量试验表明,其对猴桃、葡萄、西瓜、黄瓜、脐橙、温州蜜橘、梨、苹果、荔枝效果极佳,能提高产量10%~50%。与GA3混用能解决生产杂交种过程中亲本难保存、种子纯度差和成本高的困难。

使用技术

膨大果实,改善品质

猕猴桃谢花后20~25d,用0.1%药液,浸渍幼果1次,可膨大果实。

枇杷浸幼果。果实膨大期对树冠喷施2~3次,赤霉素加此效隆,可有效促进果实的后期生长膨大,使果实提高品质,提早成熟上市。

葡萄用0.1%药液在谢花后10~15d浸渍幼果穗。可膨大果实,提高可溶性固形物含量。

提高坐果率,增加产量

西瓜开花当天或前一天,用0.1%药液涂果柄,或喷液于授粉雌花的子房上,可提高坐瓜率、含糖量,增加产量。

黄瓜,在花期遇低温阴雨光照不足、开花受精不良条件下,开花当天或前一天用0.1%药液涂抹瓜柄,可提高坐瓜率,提高产量。

香瓜,开花前以0.1%药液涂果梗,可显著提高甜瓜坐果率,增加甜瓜含糖量、改善品质,提高产量。

保鲜

叶菜类蔬菜卖采收后用2~5mg/L喷洒叶面或浸渍,可防止叶绿素降解,延长鲜活产品保鲜期。

促进愈伤组织生长

烟草使用10mg/L氯此腺叶面喷施,可促进愈伤组织生长。

相关事件

2011年5月,江苏镇江百余亩西瓜爆炸,疑似与膨大增甜剂有关,后有媒体报道说旱后强降雨是西瓜“爆炸”主因。一时间人们对果蔬食用安全性忧心忡忡,同时也给监管部门敲响了警钟。但其原因是多种因素综合引起的。第一,与种植的品种有关。此次出现“裂瓜”的西瓜品种叫“日本全能冠军”,去年刚在当地引进推广,其特点是皮薄、易裂。第二,是天气因素和西瓜生长特点共同作用的结果。西瓜在经历长时间干旱后,短期内大量吸收水分容易胀裂。今春以来江苏省干旱较重,在出现“裂瓜”的前后几天,恰逢当地下了大雨,在低洼地、水多的地方,西瓜吸收水分出现“裂瓜”情况比较多。第三,与膨大剂使用时期不当有关。膨大剂一般应在西瓜雌花开花的当天或花前1至3天喷在瓜胎上,而且应按登记时推荐的用量施用。而江苏一些瓜农是在西瓜已经接近成熟时施用,容易出现裂瓜。这类问题是生产技术问题,而非质量安全问题。

理化性质

氯吡脲为白色至类白色结晶粉末,有微弱吡啶味,熔点165℃-170℃,难溶于水,易溶于甲醇乙醇丙酮等有机溶剂,常规条件下贮存稳定。

制备方法

制备氯吡脲有以下三种方法:

①2-氯-4-氨基吡啶与苯异氰酸酯反应。

②2-氯-4-吡啶异氰酸酯与苯胺反应。

③2-氯-4-迭氮甲酰吡啶与苯胺反应。

由于方法①的合成路线优于后两种方法,所以,实际生产中以2-氯-4-氨基吡啶与苯异酸反应为主。该方法的反应溶剂为苯(或甲苯)。反应后的苯(或甲苯)中含有未反应完的原料和副产物等杂质,并有一定颜色,稍放置便有沉淀,不便循环使用。

安全事宜

毒性

大鼠急性经口LD504918mg/kg,急性经皮LD50\u003e2000mg/kg(兔)。LC50(96小时)虹鳟9.2mg/L。急性经口LD50北美鸽\u003e2250mg/kg。

健康危害

至今权威部门并未做出科学地检验分析以确定氯吡脲不会累积在人体内或的确无害健康。有专家表示,虽然目前还没有科学依据证明对人体有害,但是人们每天都会吃大量的水果和蔬菜,因此膨大剂会在人体内不断残留,这些残留物质不断的累积会不会对人体产生危害这一问题值得关注。与此同时,氯吡脲作为一种高活性的化合物,在促进植物细胞分裂和增大的同时,对人类的副作用也逐渐被发现。这些物质对人体的危害主要是神经系统的危险,能造成儿童脑炎,发育不良,痴呆等。美国国家环境保护局在《农药毒性确认和管理》中指出,长期接触氯吡脲会引起体内蛋白质代谢的紊乱,造成肺气肿和体型消瘦。

残留检测

关于氯吡脲残留分析研究基本都采用液相色谱分析方法。 澳大利亚农药和兽药局发布了氯吡脲在葡萄上的残留分析方法,采用甲醇或甲醇-水(体积比1∶1 )提取,液-液分配净化,高效液相色谱法(UV)检测,氯吡脲在葡萄中的最小检出质量分数为0.001 mg/kg。

法律法规

残留于果蔬中的CPPU可能会对人类及其他生物造成潜在的威胁,美国国家环境保护局在《农药毒性确认和管理》中指出,长期接触CPPU会引起体内蛋白质代谢的紊乱,造成肺气肿和体型消瘦。各国对食品中CPPU的最大残留限量不同,范围为0.01mg/kg~0.1mg/kg,如澳大利亚规定奇异果中CPPU的最大残留限量为0.01mg/kg,美国为0.04mg/kg,欧盟为0.05mg/kg,日本为0.1mg/kg。中国规定食品中CPPU最大残留限量为黄瓜、西瓜、甜瓜不大于0.1mg/kg,猕猴桃、葡萄、橙、枇杷不大于0.05mg/kg。

参考资料

Forchlorfenuron | C12H10ClN3O | CID 93379 - PubChem.PubChem.2023-06-09

膨大剂事件. 广东省中山市质量技术监督标准与编码所 .2023-08-25

农科院专家回应果蔬“膨大剂”使用的五大谜团.中国政府网.2023-08-25

民生周刊.人民网.2023-08-31

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