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举个栗子:怎样认识植物生长调节剂?

日报 举个栗子 2年前 (2017-11-16) 313次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:怎样认识植物生长调节剂?

导语:现在,一说到芒果人们就会说是用植物激素催熟的,提到西瓜,很多人就会想到是植物激素催熟的、打针的……其实,在农业上使用的植物激素通常叫做植物生长调节剂。农业生产中合理使用植物生长调节剂也是正常的,我们应该谴责的是滥用植物生长调节剂

现在,一说到芒果人们就会说是用植物激素催熟的,提到西瓜,很多人就会想到是植物激素催熟的、打针的……其实,在农业上使用的植物激素通常叫做植物生长调节剂。植物生长调节剂究竟是否有害?用植物生长调节剂处理后的果实是否营养价值更低呢?我们请中国农业大学农学与生物技术学院康玉凡教授帮助我们解答。

植物生长调节剂也是农药吗?是如何分类的?

植物生长调节剂是指对植物的生长、发育起调节作用的农药,通常是指通过化工合成和微生物发酵的方式得到的分子结构和生理效应与植物激素(植物体内天然存在的一类化合物)类似的有机物质,包括人工合成的化合物和从生物中提取的天然植物激素。植物生长调节剂具有催熟、保鲜、脱叶、防落、抑制或促进生长等效应,其作用与生长植物的内源激素相一致,使用量微小,在几个 ppm 到数十 ppm 不等,在农作物生产中有一定的作用。

目前,我国《农药管理条例》将植物生长调节剂作为农药进行统一管理。农药按口服半致死量的高低(每千克体重的半致死量, LD50 ) 分为 6 类: 特剧毒、剧毒、高毒、中等毒、低毒和微毒。植物生长调节剂是一类能够调节植物生长发育的农药, 不以杀伤有害生物为目的, 所以其毒性一般为低毒或微毒。

常用的植物激素有哪几类?它们都有什么作用?植物在种植过程中,为何要使用植物激素?

目前,较为常见的植物激素主要包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等五大类,相对应的植物生长调节剂也有此五大类,在在种子萌发过程中具有一定作用。

种子萌发是一个复杂的物质代谢过程,多种植物激素和植物生长调节剂参与和调节种子萌发及幼苗生长,使种子活力、幼苗形态、内部营养物质及酶类也发生相应的变化。种子萌发和幼苗生长是一个复杂的植物生理生化、物质代谢过程,受其内部或外部植物生长物质的调控,而表现出种子活力、幼苗生长、形态特征、细胞组织、物质代谢等方面的效应,直接或间接影响植物的营养生长和生殖生长,进而影响植物的生物产量、经济产量、营养品质及其安全性等。

生长素(如 IAA 和 2,4-D)对植物生长的诱导往往是有正负两重性,它既能促进生长,也能抑制生长;既能促进萌发,也能抑制萌发;既能护花护果,也能疏花疏果。这主要取决于施用的浓度和物、器官的类型以及细胞的年龄性。

脱落酸(ABA):有促进种子休眠,抑制植物幼苗生长,促进叶片脱落的生理学效应,有“休眠素”之称。

赤霉素(GA3):可以解除种子的休眠,增加植物种子内部水解酶的合成,并对完整性受到破坏的细胞膜进行一定程度的修复,提高种子的活力,提高种子的发芽势和发芽率。

乙烯(ETH):乙烯对植物的生长具有抑制茎的伸长生长、促进茎或根的增粗和使茎横向生长,具有打破种子和芽的休眠的作用。几乎所有高等植物的组织都能产生微量乙烯。

细胞分裂素(CTK):对种子萌发及幼苗生长的调节作用,表现出形态特征、生物化学组分、提高抗逆性的效应。

植物激素和植物生长调节剂有何区别?

植物生长调节剂与植物激素在概念上是有区别的。

植物激素是指植物体内器官分泌的一些数量微少而效应很大的有机物质,也称内源激素。它从特定的器官形成后,就地或运输到别的部位发挥生理作用,调节植物的生长发育过程。目前内源激素公认的有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯五大类,另外有人将油菜素甾体类、茉莉酸类也列为植物激素。

由于植物体内的植物激素含量甚微,如果通过从植物体内提取植物激素再应用于农业生产非常困难,成本也很高。于是,人们就采用人工合成方法合成具有类似植物激素功能的有机化合物,这便是植物生长调节剂。植物生长调节剂不是内源激素,它通常是人工合成的、具有植物激素作用的一类外源有机物质,在较低的浓度下即可对植物的生长发育表现出促进或抑制作用,调节植物的生长发育,从效果上起到了植物内源激素的作用。

后来人们又将两种或两种以上的植物生长调节剂复配使用,从而一次使用达到多种效果。目前市场上出现的大多数植物生长调节剂都是复配产品。但是,无论是哪些植物生长调节剂,无论如何复配,都源自于最基本的五类植物内源激素。

植物生长调节剂究竟是否会导致人和动物性早熟?它和动物激素有什么相似之处吗?

平时,我们通常将农业中使用的植物生长调节剂也叫做植物激素,因为它们跟植物激素的性质和作用十分类似。

植物激素存在于生长的植物体内,几千年来植物体作为人类的蔬菜、水果、糖、油等的主要食物源,植物体内的种植物激素在食用中是安全。植物激素不会导致人和动物性早熟。植物激素只作用于植物体,植物激素没有雌激素、雄激素之分,植物激素对动物体不起作用;植物激素大多是小分子,而动物激素主要是大分子的蛋白质和多肽,两者的化学结构不同,作用机理也完全不一样,动物激素仅作用于动物体,因此,而动物激素对植物体也不起作用。

常见的植物生长调节剂,安全性又如何呢?

植物生长调节剂的安全性其实还是很高的。以 6-BA 为例,6-BA 处理后种子的活力、发芽率、生长势均有明显提高;可抑制侧根生长,使下胚轴增粗、对幼苗生长、叶绿素的合成、可溶性糖、可溶性蛋白质具有显著的促进作用。

中国农业大学研究课题“关于 6-苄基腺嘌呤和赤霉酸在豆芽工厂化生产中使用后残留量变化及其膳食风险评估”研究结果显示苄氨基嘌呤和赤霉酸在黄豆芽上按照低浓度施用 2 次,3 天后其残留最高值分别为 0.14mg/kg 和 0.18 mg/kg;在绿豆芽上的残留试验最高值分别为 0.13mg/kg 和 0.046mg/kg。而 6-苄氨基嘌呤和赤霉酸的 ADI 值分别为 0.05 mg(kg bw·d)和 3 mg/(kg bw·d)。豆芽中苄氨基嘌呤和赤霉酸残留风险评估结果,其慢性风险商(RQc)均低于 0.1%, 急性风险商(RQa)均低于 7%,表明膳食摄入风险是很低的。

农业生产中,是不是用得植物生长调节剂越多越好呢?

其实,植物激素的使用并不是越多越好。植物生长调节剂在农业生产中的应用均有一个适宜的剂量,如乙烯在种子萌发及幼苗生长方面使用的适宜剂量约在 25-50ppm,6-苄基嘌呤在 5ppm,过量则芽体粗短、多须根、根色变褐等。因此,植物生长调节剂的科学计量使用还需要精密计量天平等仪器。

国外使用植物生长调节剂是否普遍?

植物生长调节剂在发达国家的使用比较普遍。日本、美国欧盟等都允许植物生长调节剂在农业上使用,使用的范围也很广,包括蔬菜、水果等几乎都可以使用,也都有相应的标准规定。需要提醒的是,植物激素合法使用是有利的,但是,滥用植物激素也是应该严格制止的,我们要避免植物激素的滥用。

使用植物生长调节剂长成的水果和蔬菜,营养价值与不用植物激素的水果和蔬菜是否一样呢?会不会更差?

很多人以为使用植物生长调节剂的果蔬成熟快、催熟的,就是“揠苗助长”,就认为使用了植物生长调节剂的果蔬营养价值差。其实,使用植物生长调节剂可以促进果蔬生长,增加产量,果蔬的营养价值并不会差,甚至在某些方面还有提高。

在葡萄种植中,有研究发现,适量使用脱落酸(ABA)有助于增加葡萄中花色苷的量;还有证据表明糖与植物激素信号之间可能存在内在的联系,在桃子种植时适量使用 ABA 后,桃果实中的糖含量有升高趋势,吃起来更甜,同时果实中维生素 C 的含量也有增加;在甜豌豆上研究发现,使用植物生长调节剂后甜豌豆的可溶性糖含量、蛋白质含量也有升高趋势;中国农业大学 2009 年研究报道显示,在绿豆种子萌发过程中使用乙烯(ETH)可使绿豆芽苗的可溶性蛋白、可溶性糖和维生素 c 含量分别增加 25.1%、66.07%和 163.9%;使用 6-BA 其可溶性糖的含量可提高 13.6%,营养价值有提高趋势。

总体来看,认为使用植物生长调节剂的果蔬营养价值会降低其实是一种错误的观念。在很多研究报告中,使用植物生长调节剂的果蔬营养价值并不会降低,甚至有些营养指标还有变好的趋势。

(作者:康玉凡  中国农业大学农学与生物技术学院教授)


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