1. Brassinosteroide sind im Pflanzenreich weit verbreitet.
Im Laufe der Evolution bilden Pflanzen nach und nach endogene Hormonregulationsnetzwerke aus, um auf verschiedene Umweltbelastungen zu reagieren. Brassinoide, eine Gruppe von Phytosterolen, fördern das Zellwachstum. Sie kommen im gesamten Pflanzenreich vor, von niederen bis zu höheren Pflanzen, und es wurden bereits Dutzende von Brassinoiden-Analoga entdeckt.
2. Natürliche Brassinoide sind der beste „Schlüssel“ zur Öffnung des endogenen Brassinoid-Stoffwechselwegs.
Natürliche Brassinoide kommen hauptsächlich in Blüten und Samen vor und regulieren die reproduktive Entwicklung, die Samenreifung, fördern das Sprosswachstum und die Wurzelmorphologie. Sie tragen außerdem positiv zur Stressresistenz der Pflanzen bei [3, 5]. Das erste Brassinoid, dessen Struktur aufgeklärt wurde, war Brassinolide BL (Abbildung 1-1). Dessen natürlicher Gehalt ist jedoch extrem gering, sodass eine industrielle Extraktion nicht möglich ist. Daher wurden verschiedene synthetische Alternativen entwickelt. Pflanzen erkennen und reagieren auf Hormone nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, wobei natürliche Brassinoide den besten „Schlüssel“ darstellen. Sie weisen eine hohe Affinität zu Rezeptoren auf und sind deutlich wirksamer als diverse synthetische Brassinolide. Die exogene Zufuhr natürlicher Brassinoide wird von Pflanzen schnell wahrgenommen und aufgenommen. Sie ergänzt effektiv die durch verschiedene Faktoren bedingte unzureichende endogene Brassinoidsynthese und ermöglicht den Zellen eine schnelle, hochwirksame, reaktionsfreundliche und sichere Antwort.
14-Hydroxybrassinosteroid (Abbildung 2), ein neues Brassinosteroid-Analogon aus Rapspollen, kann chargenweise mit umweltfreundlichen Lösungsmitteln extrahiert und raffiniert werden. Es ist das erste natürliche Brassinosteroid, dessen umweltfreundliche Extraktion industrialisiert wurde. 14-Hydroxybrassinosteroid ist in der chinesischen Pestizidtoxizitätsklassifizierung als schwach toxisch eingestuft. Es weist eine geringe Umwelttoxizität und leichte Abbaubarkeit auf und die Bewertung des Umwelt- und Gesundheitsrisikos ist gering (RQ < 1). Es ist weder für Menschen noch für Tiere schädlich. In Bezug auf Umwelt- und Biosicherheit ist es das einzige pflanzliche Nahrungsergänzungsmittel in China, das die nationale Zertifizierung für umweltfreundliche Lebensmittelproduktionsmaterialien und die US-amerikanische Bio-Zertifizierung erhalten hat.
3. Die Anwendungspraxis beweist, dass natürliche Brassinoide hohe Erträge fördern und das Einkommen steigern können.
(1) Förderung der Blütenknospendifferenzierung und Erhaltung von Blüten und Früchten
Ertrag und Qualität von Obstbäumen hängen eng mit der Entwicklung der Blütenorgane zusammen. Das Besprühen mit natürlichen Brassinoiden während der Blütenknospenbildung und im Stadium der jungen Früchte oder die Zugabe einer bestimmten Menge natürlicher Brassinoide bei der künstlichen Bestäubung kann die Anzahl und Qualität der Blüten deutlich steigern und die Anzahl deformierter Blüten reduzieren. Dadurch werden die Bestäubungseffizienz und der Fruchtansatz verbessert sowie der Blüten- und Fruchtfall verringert. Diese Methode wird daher häufig beim Anbau und der Produktion der meisten Obstbäume wie Kiwi, Zitrusfrüchte, Apfel und Jujube eingesetzt.
Kiwis sind zweihäusige Kletterpflanzen. Im Anbau ist künstliche Bestäubung notwendig, um die Bestäubungs- und Fruchtansatzrate zu erhöhen. Sobald mehr als zwei Drittel des Baumes geblüht haben, kann für die künstliche Punktbestäubung natürliches Brassinoide-Pulver im Verhältnis 1:50 mit Pollen vermischt oder für die Sprühbestäubung eine 2500-fach verdünnte wässrige Lösung natürlicher Brassinoide verwendet werden. Dies steigert die Fruchtansatzrate von Kiwis deutlich und erhöht den Gehalt an Vitamin C und Spurenelementen in den Früchten, wodurch sich Lager- und Transportfähigkeit sowie der Nährwert der Kiwis signifikant verbessern (Abbildung 3-4)[6]. Im jungen Fruchtstadium kann eine zusätzliche Spritzung mit einem Wirkstoffkomplex aus natürlichen Brassinoiden, Gibberellin und Auxin durchgeführt werden. Dies fördert das schnelle Wachstum der jungen Früchte, führt zu einer schlankeren Fruchtform und einer Gewichtszunahme von 20–30 % pro Frucht.
Der natürliche physiologische Fruchtfall bei Zitrusfrüchten ist ausgeprägt, und die Fruchtansatzrate liegt üblicherweise nur bei 2–3 %. Um die Blütenqualität zu verbessern und die Fruchtansatzrate zu erhöhen, wird der natürliche Fruchtfall vor der Blüte, wenn zwei Drittel der Blüten verblüht sind und 5 bis 7 Tage vor dem zweiten physiologischen Fruchtfall, gezielt herbeigeführt. Durch das Besprühen mit Brassinoiden und Gibberellinsäure lässt sich die Fruchtansatzrate bei Zitrusfrüchten um 20 % steigern (Guangxi Sugar Orange). Junge Früchte und Fruchtstiele verfärben sich drei Tage früher grün, und die Rate deformierter Früchte ist gering.
(2) Farbe verändern, Zuckergehalt erhöhen und Fruchtqualität verbessern
Der kindliche Geschmack von Früchten spiegelt das hohe Zucker-Säure-Verhältnis im reifen Zustand sowie den Reichtum an Vitaminen und Spurenelementen wider. In den frühen Stadien der Fruchtfärbung kann die kontinuierliche Anwendung eines natürlichen Brassinoide-haltigen, kaliumreichen Blattdüngers, der 2-3 Mal rund um den Baum gesprüht wird, die Nährstoffaufnahme und -umwandlung beschleunigen, die Photosynthese fördern, die Zuckeranreicherung anregen und die Bildung organischer Säuren wie Zitronen- und Apfelsäure begünstigen. Die Abbauprodukte werden in Vitamine, Flavonoide und andere Nährstoffe umgewandelt, wodurch das Zucker-Säure-Verhältnis und die Anreicherung von Aromastoffen erhöht werden. Zudem trägt dies zu einer zarten Schale und einer besseren Fruchtform bei.
(3) Einweichen und Vorbehandeln von Saatgut von Feldfrüchten zur Steigerung der Resistenz und zur Förderung erhöhter Erträge und Einkommen.
Qualität und Ertrag von Nahrungspflanzen hängen eng mit den Umweltbedingungen zusammen. Natürliche Brassinoide haben eine signifikante Wirkung bei der Widerstandsfähigkeit gegenüber Stressfaktoren wie hohen Temperaturen, Trockenheit, Frostschäden und Versalzung während der gesamten Wachstumsperiode von Nahrungspflanzen. Erstens kann die Saatgutbehandlung, -beschichtung und andere Vorbehandlungen vor der Aussaat die Gleichmäßigkeit des Feldaufgangs verbessern und die Keimlinge stärken (Abbildung 9). Zweitens kann das ein- bis zweimalige Besprühen mit natürlichen Brassinoiden während wichtiger Entwicklungsphasen wie dem Auflaufen, der Blüte und der Kornfüllung die Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen Stressfaktoren erhöhen und den Ertrag von Nahrungspflanzen steigern. Natürliche Brassinoide wurden landesweit zur Regulierung des Weizenwachstums und zur Ertragssteigerung eingesetzt. An elf Versuchsstandorten in wichtigen Weizenanbaugebieten wie Henan, Shandong, Shanxi, Shaanxi, Gansu und Jiangsu wurde eine durchschnittliche Ertragssteigerung von 13,28 % erzielt, wobei in Shanxi sogar 22,36 % erreicht wurden.
(4) Verbesserung der Nährstoffaufnahme und Förderung der Gemüseproduktion
Eine 0,0075%ige wässrige Lösung natürlicher Brassinosteroide, 2500-fach verdünnt, wurde ein- bis zweimal auf die oberen Blätter von Gemüsepflanzen gesprüht, um die Nährstoffaufnahme und -verwertung zu verbessern, die Photosynthese zu steigern und den Gemüseertrag zu fördern. Versuche im Innenbereich ergaben, dass die Blattfläche von Pak Choi in der mit Brassinosteroiden behandelten Gruppe sechs Tage nach der Blattbesprühung im Vergleich zur Kontrollgruppe (klares Wasser) um 20 % zugenommen hatte.
(5) Wirksam zum Schutz vor Kälte und Frost
Spätfröste sind ein häufiger Stressfaktor im Frühjahr, der die Ernteerträge direkt beeinträchtigt. Um die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegen Frostschäden zu stärken, sollten 2–4 Tage vor, 3 Tage nach und 10–15 Tage nach Frostschäden 8–15 ml einer Blattdüngung mit natürlichen Brassinoiden und Kaliumdihydrogenphosphat/Aminosäuren gesprüht werden. Gefrorene Pflanzen erholen sich schnell und treiben wieder aus. Spätfröste können über 60 % der Kirschkelche schädigen. Die Behandlung mit natürlichen Brassinoiden und einem kaliumreichen Blattdünger kann die Schädigungsrate um 40 % senken und eine normale Bestäubung gewährleisten.
Bei Frost wird das Photosynthesesystem von Nutzpflanzen geschädigt, sodass die Photosynthese nicht mehr normal ablaufen kann, was das Pflanzenwachstum stark beeinträchtigt. Zwei bis drei Tage bevor Tomatensämlinge Froststress erleiden, sollte die gesamte Pflanze mit einer 2000-fachen Verdünnung eines natürlichen Blattdüngers aus Brassinosterol und Aminosäuren besprüht werden, um die Aktivität von Peroxidase (POD) und Katalase (CAT) zu aktivieren. Dadurch werden überschüssige freie Sauerstoffradikale in den Tomatenpflanzen abgebaut, das Photosynthesesystem der Sämlinge vor Froststress geschützt und eine schnelle Erholung nach dem Stress gefördert.
(6) Kombinierte Unkrautbekämpfung, höhere Effizienz und mehr Sicherheit
Natürliche Brassinoide können den Grundstoffwechsel von Pflanzen schnell anregen. Einerseits fördern sie in Kombination mit Herbiziden die Aufnahme und den Transport der Wirkstoffe durch Unkräuter und verstärken so deren Wirkung. Andererseits sollten natürliche Brassinoide bei schädlicher Wirkung verschiedener Pestizide rechtzeitig erneut angewendet werden. Das Hormon kann den Entgiftungsmechanismus der Pflanze aktivieren, den Abbau von Pestiziden im Pflanzengewebe beschleunigen und so die Regeneration der Pflanzen fördern.
Veröffentlichungsdatum: 19. Februar 2024