CN102285992A

CN102285992A - 具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(iii)螯合物及其作为植物生长调节剂的应用

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Publication number: CN102285992A
Application number: CN2011101765702A
Authority: CN
Inventors: 任勇; 王一凡; 丁丽莺; 陈黎明; 王乐天; 周丽丽; 余书勤; 张列峰
Original assignee: NANJING BAITE BIOTECHNOLOGICAL ENGINEERING Co Ltd; Nanjing Normal University
Current assignee: NANJING BAITE BIOTECHNOLOGICAL ENGINEERING Co Ltd; Nanjing Normal University
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: CN102285992B

Abstract

具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物及其作为植物生长调节剂的应用：

分别具有如下结构：

R＝H、Na、K、CH₃、C₂H₅；X＝Cl、OCOCH₃、OH。二氢卟吩铁(III)螯合物以焦脱镁叶绿酸、紫红素、二氢卟吩为主配体，不同酸根或氢氧根为轴向配体(X)与过渡金属三价铁离子螯合的二氢卟吩铁(III)螯合物。本发明作为植物生长调节剂安全无毒，不易积累残留；活性强、效果好；能提高植物叶绿素含量、促进生根、提高发芽率、增强抗逆性、增加产量。

Description

具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物及其作为植物生长调节剂的应用

技术领域

本发明涉及一种植物激素，具体涉及一种安全高效的具有植物生长调节活性的二氢卟吩螯合铁(III)螯合物(结构化合物)，以及这种二氢卟吩螯合铁(III)螯合物在制备植物生长调节剂中的应用。

背景技术

植物生长过程中，微量生理活性物质与阳光、温度、水分等营养物一样对植物的生长起着重要的作用，这些微量活性物，对调节植物的生长发育有着特殊的作用。各种内源微量活性物质常称之为植物激素，如生长素、赤霉素、细胞分裂素等，而非内源性的外加活性物质则称之为植物生长调节剂。目前应用的植物生长调节剂多数为人工合成化合物，近年逐步发现部分产品对土壤和植物乃至食物链存在不同程度的不利影响。因此，研制无污染的植物生长调节剂对于保护环境、提高农产品质量及保障食品安全是十分必要的。寻找自然源植物生长调节剂即成为研究的重要方向，利用天然资源制备植物生长调节剂对于发展绿色食品、实现农业可持续发展具有重要意义。中国专利ZL200610097240公开了一种来源于动物的已知卟啉结构提取物氯化血红素(Hemin，又名卟啉铁、血卟啉、氯化高铁血红素、血红素)作为植物生长调节剂的应用，血红素具有优良的植物生长调节活性，然而受限于动物提取物来源，成本高、溶解性能差(几乎不溶于水)、光热不稳定、产品易分解失效，这些不利的特殊性质增加了血红素实际应用推广的技术难度。

二氢卟吩(chlorin)是一类重要的叶绿素降解产物，叶绿素经过水解、氧化、消除等反应可制得多种γ和6位不同取代的二氢卟吩类产物。与氯化血红素相比，虽然同样具有卟吩平面环的结构，但二氢卟吩结构的7、8位连有不同取代基，分子具有不对称性。

叶绿素水解的二氢卟吩类混合产物通常称为叶绿酸，经过分离纯化能够获得各种单体成分的二氢卟吩。由组成复杂的叶绿酸制备的金属螯合物也是混合物，而且成分更为复杂。分析研究表明，叶绿酸铜钠盐常用市售产品除含有主要成分二氢卟吩-e4合铜(铜叶绿酸二酸)、二氢卟吩-e6合铜(铜叶绿酸三酸)外，还含有微量焦脱镁叶绿酸-a合铜，及其他近10种未知结构的成分；对比分析结果发现，不同来源的商品，不仅其二氢卟吩成分的比例有所不同，而且多数商品中未检出紫红素-18的成分(Alan Mortensen，Asger Geppel，HPLC-MS analysis ofthe green food colorant sodium copper chlorophyllin，Innovative Food Science and EmergingTechnologies 8(2007)419-425)。市售氯化叶绿酸铁产品主要含有氯化二氢卟吩-e4合铁(氯化叶绿酸二酸铁)、氯化二氢卟吩-e6合铁(氯化叶绿酸三酸铁)和氯化叶绿酸a单甲酯合铁等成分(Y.Nonomura，等，High-performance liquid chromatographic separation of iron(III)chlorophyllin，Journal ofChromatography A，721(1996)350-354)，这三种单体化合物由其单一成分的配体与金属盐反应制得，或须经普通商品氯化叶绿酸铁混合物中分离纯化才可获得。

植物源性二氢卟吩化合物皆保持了天然叶绿素具有的母环结构，与血红素及合成类型的卟吩化合物相比，这些二氢卟吩类化合物的显著不同在于其结构具有不对称性。由叶绿素出发，已经合成制备出众多二氢卟吩的混合物或单体化合物，其金属螯合物及其制备方法目前也有大量文献报道，许多二氢卟吩类结构产品已经作为药品或食品添加剂得到广泛应用，其混合物产品或单体化合物多数产品已作为普通商品可以购得，而用途较少的样品也可向专业技术机构订购获得，然而二氢卟吩金属螯合物作为植物生长调节剂的应用还未见报道。

除了天然提取的卟啉化合物外，目前人们已经能够容易的由丙酮和吡咯为基本原料，在酸催化条件下，合成多种大环氮杂冠醚-卟吩环类化合物，但是，要发展这些合成类型化合物作为植物生长调节剂，其安全性及植物相容性似成为无法克服的难题。

植物体内叶绿素的合成或分解都是许多酶参与的复杂过程，通过对叶绿素合成途径中各种关键酶的研究，以阻断系列叶绿素合成酶活性为特征的抑制剂目前已发展成为一类新型的除草剂；相对于叶绿素合成途径，人们对叶绿素分解代谢途径的研究还不是很深入，已有的研究表明，叶绿素酶促分解代谢主要包括叶绿素脱植醇基、脱金属镁以及叶绿素的二氢卟吩结构氧化开环等反应步骤，叶绿素、叶绿酸和脱镁叶绿酸分别是叶绿素酶、镁-去鳌合酶及脱镁叶绿酸a单加氧酶的底物，一般认为叶绿素水解脱植醇基是叶绿素降解代谢的第一步，因而叶绿素酶是叶绿素分解途径的关键酶或限速酶。叶绿素酶活性的改变将引起叶绿素分解代谢的变化，将导致植物体内叶绿素合成-分解原有平衡的破坏，理论上推测(史典义，刘忠香，金危危，植物叶绿素合成、分解代谢及信号调控，遗传，2009，31(7)：698-704)这种平衡的破坏会产生异常，将导致植物生长后期出现功能性和非功能性的两种滞绿表型的可能，前者功能性滞绿能够保持光合作用的功能，因而有可能提高作物产量；而后者将丧失叶绿体的光合作用能力。目前两种滞绿表型仅为理论分析的结论，尚未有相关的实验验证和文献报道，但是由此理论可推知，叶绿素酶抑制作用在农林应用效果方面具有可行性，但又是难以确定的，研究开发叶绿素酶抑制剂具有较高的不可预见的风险。植物生理生化试验证明，叶绿素酶强烈作用于底物(K_m达10^-6M数量级)，其K_m＝9.2μmol·L^-1(Journal of Experimental Botany，Vol.49，No.320，pp.503-510，March 1998)或K_m＝11.6μmol·L^-1(西北植物学报，2003，23(5)：750-754)的特性预示，寻找阻断叶绿素酶活性的化合物具有较高的技术难度。事实上，关于叶绿素酶抑制剂及其相关的应用研究目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全高效的具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物(结构化合物)，以及这种二氢卟吩铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的应用。本发明的任务是改变现有技术中，人工合成化合物具有用量大、残留高、环境影响不利的缺陷，提供一种能够在实际生产中实现按照使用者的意愿加以控制，而且在植物代谢、环境保护等方面具备有益效果的技术方案。其基础是，本发明经过系统研究后发现，二氢卟吩铁(III)螯合物具有优良的植物生长调节活性，而且意外发现其螯合物具有明显的体内体外叶绿素酶抑制作用，同时发现这些内源性配体制备的螯合物可被植物混合酶系加速降解而消化，从而导致一类新型作用机制的具有植物生长调节活性的天然植物源性的二氢卟吩铁(III)螯合物的发明。

完成上述发明任务的方案是，一种安全高效的具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物(结构化合物)，是如下结构的二氢卟吩铁(III)螯合物：

二氢卟吩环γ碳和6位碳分别连有取代基Y和Z，Y与Z即可相互连接(Y-Z)，也可不连接(Y，Z)，其中，

或

或Y＝-H，Z＝-COOR。

当以上结构式中的

时，得到结构式(I)；

当以上结构式中的

时，得到结构式(II)；

当以上结构式中的Y＝H，Z＝COOR时，得到结构式(III)：

(I)、(II)和(III)式中：R＝H、Na、K、CH₃、C₂H₅；X＝Cl、OCOCH₃(或简写为：OAc)、OH。

本发明所述的二氢卟吩铁(III)螯合物，是以焦脱镁叶绿酸-a(pyropheophorbide-a)、紫红素-18(purpurin 18)、二氢卟吩-f(chlorin f)为主配体，不同酸根或氢氧根为轴向配体(X)与过渡金属三价铁离子螯合的具有(I)、(II)和(III)式结构的二氢卟吩铁(III)螯合物。

本发明所述的二氢卟吩铁(III)螯合物，其二氢卟吩主配体即可以是酸型结构(R＝H)为主配体、也可以是盐型结构(R＝Na、K)或是酯型结构(R＝CH₃、C₂H₅)为主配体，优选其酸型(R＝H)作为主配体；其轴向配体X为盐酸盐、醋酸盐、硫酸盐或硝酸盐的酸根或氢氧根，优选盐酸根(X＝Cl)为轴向配体。

本发明所述的二氢卟吩铁(III)螯合物，分别由酸型、盐型或酯型的焦脱镁叶绿酸-a、紫红素-18及二氢卟吩-f与盐酸、醋酸、硫酸或硝酸的铁盐，按照常规合成铁(III)螯合物的方法，分别制备得到结构(I)、(II)和(III)式所示的产物。

本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物，以焦脱镁叶绿酸-a及其酯、紫红素-18及其酯或二氢卟吩-f及其酯的单体化合物为原料(主配体)，与盐酸、醋酸、硫酸或硝酸的铁盐(轴向配体酸根的铁盐)在有机溶剂条件下采用通常文献报道的二氢卟吩金属螯合物的制备方法分别制得结构式(I)、(II)和(III)的螯合产物。盐型螯合产物由其相应的酸型螯合物在有机溶剂中以碱中和成盐、沉淀而易制得。由于铁(III)螯合物的顺磁性无法获得清晰的核磁谱信号，可由MS、UV、或IR谱进行结构测定(Journal ofChromatography A，721(1996)350-354)。

本发明提供的系列二氢卟吩铁(III)螯合物皆为深色固体，性质较稳定，无固定熔点(一定温度范围内热分解)，酸型及酯型螯合物微溶或难溶于水，易溶于有机溶剂，盐型螯合物易溶于水，部分样品的常见理化特性见下表：

完成本申请第2个发明任务的方案是：上述具有植物生长调节活性的二氢卟吩螯合铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的应用。

本发明所述的二氢卟吩铁(III)螯合物，是以二氢卟吩铁(III)螯合物配制的溶液具有植物生长调节活性，作为植物生长调节剂应用时含有(I)、(II)和(III)式所示结构的螯合物。

本发明所述的二氢卟吩铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的应用，是配制成为螯合物浓度0.001～10.0ppm的溶液，按照通常的植物生长调节剂的用法使用。

本发明所述的二氢卟吩铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的通常用法使用，是以其水溶液进行浸种、喷洒、灌溉等常用方法使用。

本发明所述的二氢卟吩铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的使用，可以是单一螯合物的溶液使用，也可以多种螯合物的混合物配制溶液使用，其螯合物总浓度取0.001～10.0ppm的范围，优选0.05～0.5ppm的浓度。

本发明所述的二氢卟吩铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的使用，是这些二氢卟吩铁(III)螯合物可与其他已知结构的二氢卟吩类化合物的铁(III)螯合物联合使用，同样具有良好的植物生长调节活性。

螯合物稳定性

对比试验测定结果，避光条件下本发明提供的系列二氢卟吩铁(III)螯合物溶液存放24小时残留浓度仍达起始浓度75％以上；室内一般光源条件下放置24小时后的对比试验，各酸型螯合物溶液皆比相同起始浓度的氯化血红素溶液含量高3倍。

螯合物安全性

动物急性毒理试验显示，本发明提供的系列二氢卟吩铁(III)螯合物基本无毒性、无刺激性。

口服急性毒理实验

样品：I-1、II-1、III-1及其I-1～I-6、II-1～II-4、III-1～III-5的等份混合物共4个。

每样品均各取20只昆明小鼠，20g/只，雌雄各半，小鼠用药量为：8g/kg。每只小鼠口服灌胃0.5ml的0.32g/ml样品混合液，观察一周，小鼠均无死亡及异常症状。

急性经皮毒性试验，样品：I-1、II-1和III-1共3个。

取50只昆明小鼠，20g/只，分为五组，雌雄各半。

小鼠用药量为：2g/kg，1g/kg，0.5g/kg，0.25g/kg，0.125g/kg，皮下注射0.5ml禾绿康混合液。其中受试物在0.1g/ml为最大饱和浓度，即剂量为第四组的0.25g/kg。观察一周，小鼠死亡数及毒性反应体征。

结果表明：在0.25g/kg无受试动物死亡，也无明显的毒性表现。

结论：根据国家农药毒性试验的要求，以受试物的最大溶解度注射，受试动物无症状的，视为无毒。

雾化呼吸急性毒理实验，样品：I-1～I-6、II-1～II-4、III-I～III-5的等份混合物。

取20只昆明小鼠，20g/只，雌雄各半，10只受试，10只对照，小鼠用药量为：8g/kg。配制0.02g/ml样品溶液，雾化30min/day，持续一周，在最后一次雾化结束后。小鼠脱颈处死，取肺脏，颜色正常，用4％福尔马林固定。4℃保存，做石蜡切片，受试切片无异常病理变化，与对照同。雾化过程中小鼠均无异常症状。

眼球刺激性实验，样品：I-1～I-6、II-1～II-4、III-1～III-5的等份混合物

取长耳白家兔一只，由东南大学动物实验中心提供。体重2.5kg；雌性。试验前24小时内对动物的双眼进行检查，眼睛正常。试验分生理盐水对照眼，受试药眼。配制溶液为0.25g/ml，为最大溶解度。给药方法：每只眼睛滴入0.1ml受试物，然后轻合眼睑约10分钟。观察拍照。每天给药前以及最后一次给药后1、24、48和72小时对眼部进行检查。如果在72小时未见任何刺激症状，试验则可结束。结果表明，在本实验条件下，生理盐水对照组，溶媒对照组，受试样品的动物眼晴无明显刺激性反应。

植物安全性

考察植物组织成分对产品的影响，分别以小麦及绿豆叶片提取的植物粗制酶液与本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物溶液共混，意外发现植物粗制酶能够催化二氢卟吩铁(III)螯合物的分解，如以氯化焦脱镁叶绿酸-a铁溶液为例：室温避光放置30小时后螯合物含量仍达初始量的72.3％(降解27.7％)，而加入粗制酶液后相同样品相同条件时间螯合物残留含量仅为初始量44.4％(降解55.6％)。对比试验显示，本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物能够被植物粗制酶加速降解(1.6倍以上)，提示产品具有良好的植物相容性和安全性，不致在植物组织中产生积蓄。

植物生理活性

体外实验条件下，叶绿素与叶绿素酶液共混能够显著增快叶绿素分解，加入本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物，则意外观察到叶绿素分解得到明显缓解、叶绿素分解量减少，表明二氢卟吩铁(III)螯合物对叶绿素酶具明显抑制作用，且抑制率依螯合物浓度提高而递增，具有典型竞争型抑制特点，底物浓度117.9ppm时，其酶活性抑制50％的螯合物浓度IC₅₀范围：6.64～14.02ppm，而对比试验发现相同条件下，氯化血红素基本无叶绿素酶抑制作用。说明二氢卟吩铁(III)螯合物与氯化血红素在植物生长调节活性的作用机理方面可能存在差异。与对称性结构的氯化血红素(血卟啉)分子相比，本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物具有非对称的二氢卟吩母核结构，其叶绿素酶抑制作用与螯合物对酶表现较高的结构选择性有关。

绿豆幼苗培养试验证明，本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物0.1ppm，1.0ppm溶液，能够明显抑制绿豆叶片叶绿素酶活性，与空白样品的Hoagland全营养液对照，其0.1～1.0ppm溶液样品分别具有11.7％～21.7％的叶绿素酶抑制率。

本发明提供的不同浓度螯合物I-1溶液对模拟干旱生长条件下玉米幼苗长势试验显示，5.0ppm～0.001ppm范围内螯合物显示较强的活性，产生有益作物生长的效果：能够提高玉米萌发率、促进幼苗生根。而在20.0ppm或更高浓度则产生抑制作用，具有典型的植物生长调节剂特征。

本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物能减轻盐胁迫带来的损害，提高盐胁迫下小麦的萌发率，减少盐胁迫对生根的抑制，增加叶绿素含量；还能诱导小麦生成更多的抗氧化酶，提高抗氧化酶的活性，使小麦主动清除过量的活性氧，减少MDA的生成。

本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物配制成含螯合物0.001ppm～10ppm(约0.0015μmol/L～15μmol/L)的溶液，按照通常的植物生长调节剂的使用方法使用，由于使用浓度较稀，盐型产物样品可以直接加水配制；酸型及酯型产物样品可先以少量乙醇溶解样品，然后加水稀释而成。

本发明的优点

1、安全无毒，本发明的新型植物生长调节剂成分来源天然，无人畜毒性，更不包含植物无法代谢的其他有害成分，不易积累残留，且剂量低用量少，因此安全性好。

2、活性强、效果好，且作用性能较广泛，如能够提高植物叶绿素含量、促进生根、提高种子发芽率、增强作物抗逆性、增加作物产量等。

3、绿色环保，易被植物分解代谢，有效浓度范围宽，无一般化学品的各种农林危害。

4、性质稳定方便使用，容易配制成溶液且性质较稳定适合于农林业的多种普通使用方法，如浸种(浸泡)、灌溉、叶面喷洒、注射等。

5、价廉易得，产品容易制备生产，原料来源广泛成本低廉，生产质量有可控可靠，易于推广应用。

具体实施方式

实施例1：氯化焦脱镁叶绿酸-a铁(化合物I-1)的制备，以2.0克焦脱镁叶绿酸-a和7.4克铁的盐酸盐为原料，按照文献(Journal of ChromatographyA，721(1996)350-354；中国药学杂志，2002，37(1)64-65)的方法制得1.27克化合物I-1，纯度98.0％(HPLC)，Fe％：9.13％(理论值：8.95％)，加热188-201℃分解，UV：λ_max402nm(ε4.5×10⁴)；MS m/z：588([M-CI]⁺)；IR(CsI)cm^-1：373(Fe-Cl)。

实施例2：与实施例1基本相同，但是用0.2克焦脱镁叶绿酸-a甲酯为原料(同时调整其他原料比例)，制得0.10克化合物I-2，纯度96.0％(HPLC)，加热191-203℃分解，UV：λ_max403nm(ε4.5×10⁴)；MS m/z：602([M-CI]⁺)；IR(CsI)cm^-1：372(Fe-Cl)。

实施例3：与实施例1基本相同，但是用0.2克焦脱镁叶绿酸-a乙酯为原料(同时调整其他原料比例)，制得0.08克化合物I-3，纯度96.0％(HPLC)，加热198-209℃分解，UV：λ_max403nm(ε4.4×10⁴)；MS m/z：616([M-CI]⁺)；IR(CsI)cm^-1：373(Fe-Cl)。

实施例4：与实施例1基本相同，但是用0.4克焦脱镁叶绿酸-a和1.5克铁的醋酸盐为原料(同时调整其他原料比例)，制得0.16克化合物I-4，纯度95.0％(HPLC)，加热186-203℃分解，UV：λ_max401nm(ε4.5×10⁴)；MS m/z：588([M-OAc]⁺)；IR(CsI)cm^-1：453(Fe-O)。

实施例5：与实施例1基本相同，但是用0.15克焦脱镁叶绿酸-a甲酯和0.6克铁的醋酸盐为原料(同时调整其他原料比例)，制得0.06克化合物I-5，纯度97.0％(HPLC)，加热192-206℃分解，UV：λ_max403nm(ε4.5×10⁴)；MS m/z：602([M-OAc]⁺)；IR(CsI)cm^-1：454(Fe-O)。

实施例6：与实施例1基本相同，但是用2.0克紫红素-18为原料，，按照文献(中国药学杂志，2002，37(1)64-65)的方法制得116克化合物II-1，纯度97.0％(HPLC)，Fe％：8.3 1％(理论值：8.54％)，加热248-257℃分解，UV：λ_max408nm(ε5.4×10⁴)；MS m/z：618([M-CI]⁺)；IR(CsI)cm^-1：377(Fe-Cl)。

实施例7：与实施例1基本相同，但是用0.3克紫红素-18甲酯为原料(同时调整其他原料比例)，制得0.17克化合物II-2，纯度95.0％(HPLC)，加热250-268℃分解，UV：λ_max408nm(ε5.4×10⁴)；MS m/z：632([M-CI]⁺)；IR(CsI)cm^-1：376(Fe-Cl)。

实施例8：与实施例1基本相同，但是用0.3克紫红素-18乙酯和1.2克铁的醋酸盐为原料，制得0.16克化合物II-3，纯度96.0％(HPLC)，加热252-265℃分解，UV：λ_max408nm(ε5.4×10⁴)；MS m/z：646([M-OAc]⁺)；IR(CsI)cm^-1：455(Fe-O)。

实施例9：与实施例1基本相同，但是用2.0克二氢卟吩-f为原料，按照文献(Journal ofChromatography A，721(1996)350-354；应用化学，2008，25(7)848-853)的方法，制得1.22克化合物III-1，纯度97.0％(HPLC)，Fe％：9.12％(理论值：8.89％)，256-266℃分解，UV：λ_max395nm(ε4.4×10⁴)；MS m/z：592([M-CI]⁺)；IR(CsI)cm^-1：376(Fe-Cl)。

实施例10：与实施例1基本相同，但是用0.2克二氢卟吩-f单甲酯为原料(同时调整其他原料比例)，制得0.09克化合物III-2，纯度96.0％(HPLC)，259-268℃分解，UV：λ_max395nm(ε4.5×10⁴)；MS m/z：606([M-CI]⁺)；IR(CsI)cm^-1：376(Fe-Cl)。

实施例11：与实施例1基本相同，但是用0.2克二氢卟吩-f二甲酯为原料(同时调整其他原料比例)，制得0.11克化合物III-3，纯度96.0％(HPLC)，255-264℃分解，UV：λ_max395nm(ε4.4×10⁴)；MS m/z：620([M-CI]⁺)；IR(CsI)cm^-1：376(Fe-Cl)。

实施例12：与实施例1基本相同，但是用0.2克二氢卟吩-f二乙酯和0.8克铁的醋酸盐为原料(同时调整其他原料比例)，制得0.10克化合物III-4，纯度96.0％(HPLC)，253-265℃分解，UV：λ_max395nm(ε4.4×10⁴)；MS m/z：648([M-OAc]⁺)；IR(CsI)cm^-1：455(Fe-O)。

实施例13：0.2克实施例1制备的化合物I-1加丙酮3.0ml溶解，5℃搅拌下滴加6％KOH的乙醇溶液至溶液呈碱性，5℃下避光放置10小时，过滤，以冷丙酮/冷乙醇洗涤固体物，室温减压干燥得氢氧化焦脱镁叶绿酸钾-a合铁(化合物I-6)0.16克，纯度99.0％(HPLC)，Fe％：8.53％(理论值：8.68％)，234-250℃热分解，UV：λ_max399nm(H₂O，ε1.9×10⁴)；IR(CsI)cm^-1：463(Fe-O)。

实施例14：与实施例13基本相同，但是用0.2克实施例6制备的氯化紫红素-18铁(化合物II-1)为原料，滴加5％NaOH的乙醇溶液至溶液呈碱性，得氢氧化紫红素-18钠合铁(化合物II-4)0.15克，纯度99.0％(HPLC)，Fe％：8.33％(理论值：8.49％)，加热261-273℃分解，UV：λ_max402nm(H₂O，ε2.6×10³)；IR(CsI)cm^-1：463(Fe-O)。

实施例15：与实施例13基本相同，但是用0.2克实施例9制备的氯化紫红素-18铁(化合物III-1)为原料，滴加6％KOH的乙醇溶液至溶液呈碱性，得0.17克氢氧化二氢卟吩-f钾合铁(化合物III-5)，纯度99.0％(HPLC)，Fe％：8.09％(理论值：8.14％)，260-269℃分解，UV：λ_max394nm(ε2.1×10³)；IR(CsI)cm^-1：464(Fe-O)。

实施例16：体外叶绿素酶抑制活性实验

取新鲜绿豆叶制成丙酮粉，参照文献(Journal ofExperimental Botany，1998，Vol.49，No.320：503-510；西北植物学报，2003，23(5)：750～754.)方法，准确称取1.00g丙酮粉加入比例的提取液(pH7.0～7.5)抽提4.5h后4℃离心10min，上清液为叶绿素酶液，在底物：叶绿素浓度0.131mmol·L^-1(117.9ppm)；丙酮粉(酶)：0.11mg/ml条件下，测定不同浓度样品溶液(1.0ppm～40.0ppm)对叶绿素酶的抑制率(同浓度样品为空白)，并计算IC₅₀值(50％酶活力丧失所需的样品浓度)，结果见下表：

系列样品的叶绿素酶抑制活性IC₅₀

实施例17：体内叶绿素酶抑制活性实验

选取籽粒饱满、大小一致的绿豆种子以本发明的二氢卟吩铁(III)螯合物0.1ppm，1.0ppm溶液浸泡4h，室温28℃下浸种催芽，挑选发芽一致的绿豆播于周转箱内，以Hoagland全营养液配制同样浓度二氢卟吩铁(III)螯合物溶液在光照培养箱培养8天(光照12h，光强300μmol·m^-2·s^-1，温度25±1℃，相对湿度70％)后，用其叶片制成丙酮粉，参照文献(Journal ofExperimental Botany，1998，Vol.49，No.320：503-510；西北植物学报，2003，23(5)：750～754)方法，以Hoagland全营养液叶片为对照，测定各处理组叶绿素酶活性，得下表结果：

实施例18：玉米浸种及幼苗喷洒试验，玉米种子(品种：江南花糯)以不同浓度二氢卟吩铁(III)螯合物溶液(0.001ppm～50.0ppm)浸种14小时，清水浸泡组为对照(CK)。之后转入土质及肥力相同的土壤中栽培，播种后5天内每天浇水一次(每试验组800ml)，5天后停止浇水置于相对湿度60％自然光照通风室内环境(模拟干旱条件)。幼苗长至二叶后以浸种相同浓度的溶液喷洒叶面(对照CK组喷洒水)以叶面欲滴液为度(每试验组溶液用量100ml)，第一次喷洒7天后再喷洒第二次，二次喷洒8天后测定株高和主根长(取平均值)。结果发现，试验效果与样品浓度相关，5.0ppm、10.0ppm浓度样品组长势比对照组略强，但株高及主根长无显著差异；20.0ppm、50.0ppm浓度样品组的玉米平均株高、主根长及长势与对照组相近；0.001ppm～0.5ppm浓度样品组效果良好，试验结果见下表：

玉米浸种及幼苗喷洒长势对比

室内玉米幼苗后期为干旱胁迫生长，CK组后期50％苗株苗叶边缘出现枯黄态、30％苗株倒伏，而试验组中0.001ppm～0.5ppm浓度组长势良好，5.0ppm及10.0ppm浓度组长势正常(无叶黄和倒伏现象)，20.0ppm和50.0ppm浓度样品组20％～30％出现叶黄、10％苗倒伏；其中样品0.001ppm～0.5ppm各浓度浸种及喷洒的幼苗株高和根长与CK组相比皆有显著差异，试验组不仅长势好，且根系丰富发达、侧根多，主根长差异明显。

实施例19：室内生菜幼苗喷洒试验，样品：见表格左；浓度：0.1ppm；实验方法：将生菜播于培养箱中，待叶片长至2-3cm时开始喷洒，共喷洒2次，间隔4天，3天后测量株高(cm)和叶绿素含量(SPAD)，结果见下表：

实施例20：盐胁迫下小麦萌发根中POD和SOD酶活性测定，小麦品种：扬麦5号；样品：氯化焦脱镁叶绿酸-a铁(I-1)、氯化紫红素-18铁(II-1)和氯化二氢卟吩-f铁(III-1)；浓度：0.005ppm～5.0ppm；阳性对照：10.0ppm及5.0ppm赤霉素(GA3)。方法：小麦分别以不同浓度样品溶液浸种8小时后铺于培养皿中，每皿20粒，每个浓度两培养皿，每个培养皿中加入5ml的0.15mol/L的Nacl溶液于光照培养箱中暗培养7天(20℃)，水浸种(样品浓度＝0)为空白对照。以文献(李合生，植物生理生化实验原理和技术，北京，高等教育出版社，1999，164-165)方法测定萌发根的POD和SOD酶活性(U/g FW)和(U/gFW*min)，测定样品中I-1和II-1的结果见下表：

二氢卟吩铁(III)螯合物溶液浸种处理小麦，试验样品皆能够提高小麦超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性，增强小麦对氧自由基的清除能力，提高抗逆性。与赤霉素的浓度-活性变化相似，螯合物随浓度的提高，活性即有降低，表现出典型的植物生长调节剂的特性，但本发明提供的二氢卟吩铁(III)螯合物活性浓度范围较大，提示本发明提供的植物生长调节剂实际应用中适应性较赤霉素更强。

实施例21：二氢卟吩铁(III)螯合物诱导绿豆下胚轴不定根的发生，试验样品：氯化焦脱镁叶绿酸-a铁、氯化紫红素-18铁和氯化二氢卟吩-f铁；配制各样品溶液浓度：0.1ppm和1.0ppm；选取生长统一、苗高均为7～8cm的绿豆幼苗，从第一对真叶节下3cm处切取，将插条分别插入样品溶液或蒸馏水中，每天换新一次溶液，共处理6天。记录每插条不定根数及每插条不定根总长，得下表结果：

处理第2-3天各组不定根发生即显示明显差异。本发明的二氢卟吩铁(III)螯合物具有明显的诱导绿豆下胚轴不定根生长活性。

实施例22：玉米浸种大田栽培出苗率及长势，样品：氯化紫红素-18铁；浓度：0.005ppm；玉米种子(品种：三北二号)；地点：湖北省远安县茅坪场镇老观村，山区坡地0.6亩，土壤肥力中等；方法：玉米浸种12小时后阴处凉干，以清水浸泡组为对照(CK，相邻坡地0.5亩)。播种时(2011年4月11日)浇水1次，自然生长15天后考查平均出苗率，待苗高长至约20cm时各取长势最佳幼苗15株测定株高和主根长。结果：样品浸种处理的玉米出芽率82.1％、株高22.66±4.27、主根长8.33±2.27；清水浸泡玉米对照组的各值分别为出芽率56.5％、株高20.37±6.14、主根长4.83±2.43。虽然入春以来持续少雨干旱日重，严重影响玉米发芽及生长，但是浸种处理组依然有较高的发芽率，并保持了基本正常的长势，尤其主根长与对照组的差异显著，显示试验样品具有改善干旱胁迫下玉米长势的作用。

实施例23：小麦大田种植试验，地点：安徽省潜山县黄泥镇菱湖勘村，小麦品种：皖麦33。前茬水稻中等肥力熟耕地，试验面积210平米，设相同面积对照。试验方法：以40℃热水溶解氯化紫红素-18铁，配制成10.0ppm样品溶液(5L)即放入麦种5.2公斤浸泡6小时(自然凉至室温)后取出凉干，清水浸泡麦种为对照；第二天播种(2010年10月19日)；苗期叶面喷洒0.2ppm氯化紫红素-18铁样品溶液1次(10L)，长至拔节期0.6ppm样品溶液喷洒第2次(10L)。2011年5月27日收割，产量对比：实收小麦试验组116.2公斤，对照组101.7公斤，试验组增产效果明显。

实施例24：小麦大田种植试验，地点：湖北省当阳市草埠湖镇曹家垴村，前茬种植玉米的沙质旱耕地4000平方米(6亩)，肥力中等，试验组及对照组各2000平方米(3亩)。小麦品种：驻麦4号，试验样品：氯化二氢卟吩-f铁(化合物III-1)，方法：配制样品0.4ppm溶液50升，麦种45公斤浸泡，10小时后取出凉干即播种(2010年10月21日)；对照水浸泡10小时。2011年2月6日及2011年3月10日各喷洒0.4ppm样品溶液1次(溶液75L)。3月以后干旱日益严重，试验组与对照组长势差异明显，试验组色深苗壮，对照组色浅苗小；2011年5月25日收割，试验组实收小麦1239.0公斤，对照组966.5公斤。样品抗旱增产效果十分明显。

实施例25：水稻大田种植，地点：湖北省宜昌市夷陵区鸦鹊岭镇三合村，水稻品种：扬两优6号，中性红黄壤粘土质中等肥力水浇地，试验总面积2666.7平米(4亩)，其中对照组面积2000平米(3亩)、试验组面积666.7平米(1亩)。试验方法：0.5ppm氯化焦脱镁叶绿酸-a铁样品溶液浸泡稻种12小时；喷洒，相同浓度样品溶液叶面喷洒。2010年4月16日浸种后播种，在苗期4-5叶期喷洒第1次，扬花孕穗前喷洒第2次，每次喷洒溶液30升。对照组：水代替样品以相同方法处理。

2010年9月20日收割，分别称重计算单位产量(每666.7平米干稻产量)，对照组：平均443.6公斤；试验组：561.7公斤(增产26％以上)。

实施例26：大田油菜试验，地点：安徽省芜湖县六郎镇李桥村，前茬种植水稻的重粘性湖泥熟耕地2块，微酸性土壤(耕层pH6.0)肥力中等；分为2个样品试验组进行试验，每块各400平方米(0.6亩)等分为试验组和对照组(各组200平方米)。在普通种植方法基础上仅增加试验组样品和对照组水的喷洒。

样品I-1试验组，样品：氯化焦脱镁叶绿酸-a铁；油菜品种：秦油33；方法：2010年12月10日0.5ppm样品溶液喷洒第一次、2011年1月13日同浓度喷洒第二次；2011年2月24日同浓度喷洒第三次，2011年5月3日考种、5月11日收割，数据处理以每666.6平方米(亩)计，结果如下表：

样品II-1试验组，样品：氯化紫红素-18铁；油菜品种：宁杂11；方法：2010年11月13日0.5ppm样品溶液喷洒第一次、2011年12月10日同浓度样品溶液喷洒第二次，2011年5月4日考种、5月10日收割，结果如下表：

各试验组的一次分枝数、角果数和角粒数皆有明显增加，尤其是角果数增加显著，因此，得以大幅提高产量。

样品喷洒时间、次数对效果有一定影响，提前喷洒能够显著改善油菜生长(II-1组比I-1组提前26天)，同时减少喷洒次数也可达到增加产量的目的，还可节省劳力。提示油菜生长初期即开始使用本发明的样品，可能更加有利于产量的提高。

不同密度栽培的油菜对试验效果也具有一定影响，试验2地块相距70米，土质肥力基本相当，油菜密度的增加不利于总产量的增加，但可以明显提高本发明样品的使用效果提高增产幅度。

Claims

1.一种具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物，其特征在于，该二氢卟吩铁(III)螯合物是如下结构的二氢卟吩铁(III)螯合物：

其中，

R＝H、Na、K、CH₃、C₂H₅；X＝Cl、OCOCH₃、OH；

或

或Y＝H，Z＝COOR。

2.根据权利要求1所述的具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物，其特征在于，所述的二氢卟吩铁(III)螯合物是指，分别具有如下结构的二氢卟吩铁(III)螯合物：

(I)、(II)和(III)式中：R＝H、Na、K、CH₃、C₂H₅；X＝Cl、OCOCH₃、OH。

3.根据权利要求1所述的具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物，其特征在于，所述的二氢卟吩铁(III)螯合物，是以焦脱镁叶绿酸、紫红素、二氢卟吩为主配体，不同酸根或氢氧根为轴向配体(X)与过渡金属三价铁离子螯合的具有(I)、(II)和(III)式结构的二氢卟吩铁(III)螯合物。

4.根据权利要求1所述的具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物，其特征在于，所述的二氢卟吩铁(III)螯合物中的二氢卟吩主配体，是酸型结构，或是盐型结构，或是酯型结构；其轴向配体X为盐酸盐、醋酸盐、硫酸盐或硝酸盐的酸根或氢氧根。

5.根据权利要求3所述的具有植物生长调节活性的二氢卟吩铁(III)螯合物，其特征在于，所述二氢卟吩主配体的酸型结构为二氢卟吩酸；所述二氢卟吩主配体的盐型结构为二氢卟吩盐；所述二氢卟吩主配体的酯型结构为二氢卟吩酯；所述的轴向配体X为盐酸根。

6.根据权利要求1～5之一所述的具有植物生长调节活性的二氢卟吩螯合铁(III)螯合物，其特征在于，所述的二氢卟吩铁(III)螯合物，分别由酸型、盐型或酯型的焦脱镁叶绿酸-a、紫红素-18及二氢卟吩-f与盐酸、醋酸、硫酸或硝酸的铁盐，按照合成铁(III)螯合物的方法，分别制备得到结构(I)、(II)和(III)式所示的产物。

7.权利要求1所述的具有植物生长调节活性的二氢卟吩螯合铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的应用。

8.根据权利要求7所述的二氢卟吩铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的应用，其特征在于，所述的植物生长调节剂中含有结构(I)、(II)和(III)式所示的二氢卟吩螯合铁(III)螯合物，其螯合物配制成为浓度0.001～10.0ppm的溶液使用。

9.根据权利要求7或8所述的二氢卟吩铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的应用，其特征在于，所述的二氢卟吩螯合铁(III)螯合物是单一螯合物的溶液使用，或是多种螯合物的混合物配制溶液使用，其螯合物总浓度取0.001～10.0ppm的范围。

10.根据权利要求9所述的二氢卟吩铁(III)螯合物作为植物生长调节剂的应用，其特征在于，所述螯合物总浓度为0.05～0.5ppm。