新朝阳：新型生物调节剂冠菌素促进农产品产量质量提升

一、冠菌素实现产业化的茉莉酸类生物调节剂

冠菌素（Coronatine，COR）是茉莉酸（Jasmonic acid，JA）的结构类似物，是实现产业化的生物源茉莉酸类植物生长调节剂。中国农业大学植物生长调节剂教育部工程研究中心在国家“863计划”(国家高技术研究发展计划)和国家重点研发计划项目支持下，和成都新朝阳作物科学股份有限公司开展深度融合的产学研协作，经过20多年科研攻关，在冠菌素发酵生产方面取得重要突破。利用转座子诱导突变、基因重组等方法成功构建了高产冠菌素的基因工程菌，采用绿色高效的微生物发酵技术突破冠菌素生产瓶颈，同时利用膜浓缩、重结晶等方法不断优化冠菌素提取精制技术，获得纯度98%以上的冠菌素原药，解决了冠菌素发酵效价和收率低的问题。项目获得冠菌素相关发明专利14项，覆盖菌种、发酵工艺、提取工艺、制剂化等冠菌素的产业化生产环节，完全满足规模化生产和应用推广的需求。

经过多年的研发及登记，冠菌素作为全新生物农药品种，原药和制剂均于2020年底完成所有登记所需资料，并提交农业农村部农药检定所受理。登记资料结果显示，98%冠菌素原药和0.006%冠菌素可溶液剂均已完成相关GLP毒理学试验，根据中国农药毒性分级标准，冠菌素原药和制剂均属于低毒农药，且在冠菌素原药的环境毒性试验中结果也为低毒农药。0.006%冠菌素可溶液剂分别在番茄和棉花上开展残留试验，结果显示冠菌素喷施三次后番茄中最终残留量<0.01 mg/kg，冠菌素喷施四次后棉花中最终残留量<0.05 mg/kg。因此，冠菌素具有较高的环境安全性。

冠菌素毒理学实验和环境试验

2021年9月，成都新朝阳作物科学股份公司获得98%冠菌素原药登记证（登记证号：PD20211351）和0.006%冠菌素可溶液剂登记证（登记证号：PD20211370），并建立了冠菌素发酵生产线。

98%冠菌素原药登记证

0.006%冠菌素可溶液剂登记证

二、冠菌素调控植物的作用机制和主要功能

中国农业大学经过多年研究发现，冠菌素能够调节植物生长发育和逆境胁迫等生理过程，在促进转色、增糖、抗逆、抗病、抗虫、低温种子萌发、脱叶、控旺以及除草等方面有广阔的应用前景。冠菌素的分子结构是由一分子的冠菌酸与一分子的冠烷酸通过酰胺键结合而成，冠菌酸的分子结构类似于茉莉酸，冠烷酸的分子结构类似于乙烯前体物质1-氨基环丙烷羧酸（ACC）。冠菌素是茉莉酸的结构模拟物，但在某些功能上比茉莉酸效果更显著，活性高100-10000倍。冠菌素可以与JA受体COI1（Coronatine insensitive 1）结合，在不同浓度时呈现不同的应用效果。

图1. 冠菌素作用机制（刘庆霞等，2012，植物生理学报）

低浓度冠菌素促进低温种子萌发、作物抗逆抗病抗虫增产。低浓度冠菌素可以在植物受到低温、热害、盐碱、干旱以及病虫害等生物及非生物胁迫逆境条件下诱导一系列防御基因的表达和防御反应化学物质的合成，并调节植物的“免疫”和“应激”反应，通过维持作物叶片含水量、促进可溶性蛋白合成、调节细胞渗透压、抗氧化酶活性以及诱导蛋白酶抑制剂等方式提高植物的抗逆水平，减轻逆境对植物的伤害，提高作物的产量。

中等浓度冠菌素促进作物转色增糖，提高农产品品质。中等浓度冠菌素可以在植物体内起到茉莉酸的类似作用，同时直接或间接的刺激乙烯合成诱导植物基因表达，促进花青素、花色素苷等生物合成通路的激活以及果皮和果肉中高水平的花青素积聚。同时，冠菌素可以激活植物体内的茉莉酸信号途径从而通过提高作物光合速率，在提高植物内源蛋白质、糖类等物质的积累，进而提高农产品的品质的同时，抑制了植物体内非必要活性氧水平的升高降低了植物果实变软、植物细胞迅速崩解腐坏的风险，延长了果实的储存期和货架期。冠菌素可广泛应用于作物转色、增糖、风味物质等以提升品质，解决苹果、葡萄、柑橘等作物因光照不均匀导致的“背阴面”“内堂果”等着色问题。

高浓度冠菌素起到脱叶和除草作用。高浓度冠菌素通过拮抗作用抑制植物水杨酸（SA）依赖的防御、抑制气孔关闭以允许细菌进入植物叶片内部导致叶片萎黄和褪绿症状，可起到脱叶和生物除草的作用。

三、冠菌素全新机制转色增糖的生物技术产品

果实着色均匀、外观漂亮、含糖量高是优质果的重要特征，当前，转色增糖需求在我国的市场规模高达百亿元人民币以上，市面上的着色增糖产品比比皆是，但多数都是营养补充型，主要是通过在果实膨大期、着色期进行营养补充来达到目的，而冠菌素作为新型茉莉酸类信号分子调控剂，则是通过激活植物内源激素的合成以及调控作物本身基因的表达来实现对果实生长发育的调控，是市场上高效的转色增糖生物制剂产品。

甜冠-转色增糖套餐，是针对果实着色增糖需求，以植物信号分子调控剂 “冠菌素”为核心，辅以转色增糖所需养分所形成的转色增糖专用“处方”。经过多年大量的田间生测验证，冠菌素对作物转色增糖具有显著的应用效果和应用价值。

案例一-葡萄（夏黑）

使用效果：甜冠使用一次后，葡萄转色进程加快，相较于对照组提前完成着色，提早上市5天~7天。在实际应用中发现合理使用冠菌素可以有效减少夏黑葡萄的转色障碍，在挂果量稍大或光照不充足的园地可以保证夏黑果穗顺利完成转色，提高其商品性。

“甜冠”套餐使用1次，能够有效促进葡萄转色，同时糖度可增加1~2度，增糖降酸明显。不软粒、不掉果，果粒硬度得到提升，更耐储运。

案例二-葡萄（阳光玫瑰）

使用效果：在阳光玫瑰上使用甜冠后，皮薄肉脆，果肉紧实，自带玫瑰清香。果粒糖度积累速度明显增加，高于对照3~4度。

案例三-苹果

使用效果：在苹果上使用甜冠后，能够显著提高苹果的着色率，着色指数达到95%以上，着色更均匀，糖度增加3度以上。

案例四-柑橘

使用效果：在柑橘上使用甜冠后，全果着色，果面红韵靓丽，几乎无返青、青黄花果现象。

案例五-火龙果

使用效果：在火龙果上使用甜冠后，在保证果实正常生长的前提下火龙果果品更加鲜艳不发乌、鳞片翠绿不老化。

案例六-番茄

使用效果：在番茄上使用甜冠后，转色进程较空白对照组提前7~10天，色泽鲜艳，适口性更好果品更加鲜艳、果肉硬度适中，有颗粒感。

案例七-草莓

使用效果：在草莓上使用甜冠后，转色进程较空白对照组提前4~6天，色泽鲜艳，适口性更好果品更加鲜艳。

其他作物案例

随着市场对于高品质水果的认可和需求量逐渐增大，“甜冠套餐”也将成为葡萄、柑橘等作物转色增糖、品质提升的利器！

四、冠菌素作物抗逆增产保丰收的绿色投入品

冠菌素可以激活植物的防御反应，提高抗氧化物酶活清除活性氧；促进游离氨基酸和可溶性糖和蛋白的积累，提高细胞液浓度；调节气孔开合；最终帮助植物抵御低温、高温、干旱、盐碱等不利生长环境，提高产量。经过多年、多地、大量的田间生测验证，冠菌素对大田作物抗逆、增产具有显著的应用效果和应用价值。

案例一-小麦

使用效果：高温下小麦出现麦粒缩小、减产的情况，使用冠满仓能够有效提高小麦抗逆能力，提高高温、干旱、干热风逆境下小麦的产量。

案例二-水稻

使用效果：在水稻上使用冠菌素后，总产量提高18%。

案例三-大豆

使用效果：在大豆上使用冠菌素后，大豆株高、茎秆粗度、分支数、结荚数显著增加，最终有效增加大豆产量。

案例四-棉花

使用效果：在棉花上使用冠菌素后，增加棉铃数、铃重，有效提高产量16%，增产提质。

案例五-豇豆

使用效果：在豇豆上使用冠菌素后，植株较空白对照组更加耐受低温胁迫，缓苗1天后恢复速度更快。

结语

冠菌素作为一种新型植物生长调节剂，在应用中可促进作物转色增糖，显著提升农产品外观和内在品质，提高农产品价值和竞争力；可以提高大豆、小麦、水稻、棉花在低温条件下的出苗率和提高其品质产量，保障粮食安全。同时，冠菌素作为生物发酵产物，对环境和农产品更安全，广泛适用于有机和绿色农业生产，对我国农业绿色生产和可持续、高质量发展具有重要意义。

本文作者：段留生1，任丹2，马宝鹏2，姜峰1

（1. 中国农业大学植物生长调节剂教育部工程研究中心；2. 成都新朝阳作物科学股份有限公司）