指導(dǎo)專家:康玉凡,女,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院教授,博士生導(dǎo)師;中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展協(xié)會豆類芽菜產(chǎn)業(yè)分會副會長兼秘書長;芽菜研究中心主任;國家食用豆現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系食用豆產(chǎn)品加工研究崗位科學(xué)家;擔(dān)任中國農(nóng)業(yè)大學(xué)理科試驗(yàn)班導(dǎo)師。
現(xiàn)在,一說到芒果人們就會說是用植物激素催熟的,提到西瓜,很多人就會想到是植物激素催熟的、打針的……其實(shí),在農(nóng)業(yè)上使用的植物激素通常叫做植物生長調(diào)節(jié)劑。植物生長調(diào)節(jié)劑究竟是否有害?用植物生長調(diào)節(jié)劑處理后的果實(shí)是否營養(yǎng)價(jià)值更低呢?我們請中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院康玉凡教授幫助我們解答。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC):植物生長調(diào)節(jié)劑也是農(nóng)藥嗎?是如何分類的?
康玉凡:植物生長調(diào)節(jié)劑是指對植物的生長、發(fā)育起調(diào)節(jié)作用的農(nóng)藥,通常是指通過化工合成和微生物發(fā)酵的方式得到的分子結(jié)構(gòu)和生理效應(yīng)與植物激素(植物體內(nèi)天然存在的一類化合物)類似的有機(jī)物質(zhì),包括人工合成的化合物和從生物中提取的天然植物激素。植物生長調(diào)節(jié)劑具有催熟、保鮮、脫葉、防落、抑制或促進(jìn)生長等效應(yīng),其作用與生長植物的內(nèi)源激素相一致,使用量微小,在幾個(gè)ppm到數(shù)十ppm不等,在農(nóng)作物生產(chǎn)中有一定的作用。
目前,我國《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》將植物生長調(diào)節(jié)劑作為農(nóng)藥進(jìn)行統(tǒng)一管理。農(nóng)藥按口服半致死量的高低(每千克體重的半致死量, LD50 ) 分為6類: 特劇毒、劇毒、高毒、中等毒、低毒和微毒。植物生長調(diào)節(jié)劑是一類能夠調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的農(nóng)藥, 不以殺傷有害生物為目的, 所以其毒性一般為低毒或微毒。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC): 常用的植物激素有哪幾類?它們都有什么作用?植物在種植過程中,為何要使用植物激素?
康玉凡:目前,較為常見的植物激素主要包括生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸和乙烯等五大類,相對應(yīng)的植物生長調(diào)節(jié)劑也有此五大類,在在種子萌發(fā)過程中具有一定作用。
種子萌發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的物質(zhì)代謝過程,多種植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑參與和調(diào)節(jié)種子萌發(fā)及幼苗生長,使種子活力、幼苗形態(tài)、內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)及酶類也發(fā)生相應(yīng)的變化。種子萌發(fā)和幼苗生長是一個(gè)復(fù)雜的植物生理生化、物質(zhì)代謝過程,受其內(nèi)部或外部植物生長物質(zhì)的調(diào)控,而表現(xiàn)出種子活力、幼苗生長、形態(tài)特征、細(xì)胞組織、物質(zhì)代謝等方面的效應(yīng),直接或間接影響植物的營養(yǎng)生長和生殖生長,進(jìn)而影響植物的生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)及其安全性等。
生長素(如IAA 和2,4-D)對植物生長的誘導(dǎo)往往是有正負(fù)兩重性,它既能促進(jìn)生長,也能抑制生長;既能促進(jìn)萌發(fā),也能抑制萌發(fā);既能護(hù)花護(hù)果,也能疏花疏果。這主要取決于施用的濃度和物、器官的類型以及細(xì)胞的年齡性。
脫落酸(ABA):有促進(jìn)種子休眠,抑制植物幼苗生長,促進(jìn)葉片脫落的生理學(xué)效應(yīng),有“休眠素”之稱。
赤霉素(GA3):可以解除種子的休眠,增加植物種子內(nèi)部水解酶的合成,并對完整性受到破壞的細(xì)胞膜進(jìn)行一定程度的修復(fù),提高種子的活力,提高種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率。
乙烯(ETH):乙烯對植物的生長具有抑制莖的伸長生長、促進(jìn)莖或根的增粗和使莖橫向生長,具有打破種子和芽的休眠的作用。幾乎所有高等植物的組織都能產(chǎn)生微量乙烯。
細(xì)胞分裂素(CTK):對種子萌發(fā)及幼苗生長的調(diào)節(jié)作用,表現(xiàn)出形態(tài)特征、生物化學(xué)組分、提高抗逆性的效應(yīng)。6-BA處理后種子的活力、發(fā)芽率、生長勢均有明顯提高;可抑制側(cè)根生長,使下胚軸增粗、對幼苗生長、葉綠素的合成、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)具有顯著的促進(jìn)作用。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC):植物激素和植物生長調(diào)節(jié)劑有何區(qū)別?
康玉凡:植物生長調(diào)節(jié)劑與植物激素在概念上是有區(qū)別的。
植物激素是指植物體內(nèi)器官分泌的一些數(shù)量微少而效應(yīng)很大的有機(jī)物質(zhì),也稱內(nèi)源激素。它從特定的器官形成后,就地或運(yùn)輸?shù)絼e的部位發(fā)揮生理作用,調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育過程。目前內(nèi)源激素公認(rèn)的有生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸和乙烯五大類,另外有人將油菜素甾體類、茉莉酸類也列為植物激素。
由于植物體內(nèi)的植物激素含量甚微,如果通過從植物體內(nèi)提取植物激素再應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常困難,成本也很高。于是,人們就采用人工合成方法合成具有類似植物激素功能的有機(jī)化合物,這便是植物生長調(diào)節(jié)劑。植物生長調(diào)節(jié)劑不是內(nèi)源激素,它通常是人工合成的、具有植物激素作用的一類外源有機(jī)物質(zhì),在較低的濃度下即可對植物的生長發(fā)育表現(xiàn)出促進(jìn)或抑制作用,調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育,從效果上起到了植物內(nèi)源激素的作用。
后來人們又將兩種或兩種以上的植物生長調(diào)節(jié)劑復(fù)配使用,從而一次使用達(dá)到多種效果。目前市場上出現(xiàn)的大多數(shù)植物生長調(diào)節(jié)劑都是復(fù)配產(chǎn)品。但是,無論是哪些植物生長調(diào)節(jié)劑,無論如何復(fù)配,都源自于最基本的五類植物內(nèi)源激素。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC): 植物生長調(diào)節(jié)劑究竟是否會導(dǎo)致人和動物性早熟?它和動物激素有什么相似之處嗎?
康玉凡:平時(shí),我們通常將農(nóng)業(yè)中使用的植物生長調(diào)節(jié)劑也叫做植物激素,因?yàn)樗鼈兏参锛に氐男再|(zhì)和作用十分類似。
植物激素存在于生長的植物體內(nèi),幾千年來植物體作為人類的蔬菜、水果、糖、油等的主要食物源,植物體內(nèi)的種植物激素在食用中是安全。植物激素不會導(dǎo)致人和動物性早熟。植物激素只作用于植物體,植物激素沒有雌激素、雄激素之分,植物激素對動物體不起作用;植物激素大多是小分子,而動物激素主要是大分子的蛋白質(zhì)和多肽,兩者的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,作用機(jī)理也完全不一樣,動物激素僅作用于動物體,因此,而動物激素對植物體也不起作用。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC):常見的植物生長調(diào)節(jié)劑,安全性又如何呢?
康玉凡:植物生長調(diào)節(jié)劑的安全性其實(shí)還是很高的。以6-BA為例,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究課題“關(guān)于6-芐基腺嘌呤和赤霉酸在豆芽工廠化生產(chǎn)中使用后殘留量變化及其膳食風(fēng)險(xiǎn)評估”研究結(jié)果顯示芐氨基嘌呤和赤霉酸在黃豆芽上按照低濃度施用2次,3天后其殘留最高值分別為0.14mg/kg和0.18 mg/kg;在綠豆芽上的殘留試驗(yàn)最高值分別為0.13mg/kg和0.046mg/kg。而6-芐氨基嘌呤和赤霉酸的ADI值分別為 0.05 mg(kg bw·d)和3 mg/(kg bw·d)。豆芽中芐氨基嘌呤和赤霉酸殘留風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果,其慢性風(fēng)險(xiǎn)商(RQc)均低于0.1%, 急性風(fēng)險(xiǎn)商(RQa)均低于7%,表明膳食攝入風(fēng)險(xiǎn)是很低的。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC): 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,是不是用得植物生長調(diào)節(jié)劑越多越好呢?
康玉凡:其實(shí),植物激素的使用并不是越多越好。植物生長調(diào)節(jié)劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用均有一個(gè)適宜的劑量,如乙烯在種子萌發(fā)及幼苗生長方面使用的適宜劑量約在25-50ppm,6-芐基嘌呤在5ppm,過量則芽體粗短、多須根、根色變褐等。因此,植物生長調(diào)節(jié)劑的科學(xué)計(jì)量使用還需要精密計(jì)量天平等儀器。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC): 國外使用植物生長調(diào)節(jié)劑是否普遍?
康玉凡:植物生長調(diào)節(jié)劑在發(fā)達(dá)國家的使用比較普遍。日本、美國歐盟等都允許植物生長調(diào)節(jié)劑在農(nóng)業(yè)上使用,使用的范圍也很廣,包括蔬菜、水果等幾乎都可以使用,也都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。需要提醒的是,植物激素合法使用是有利的,但是,濫用植物激素也是應(yīng)該嚴(yán)格制止的,我們要避免植物激素的濫用。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC): 使用植物生長調(diào)節(jié)劑長成的水果和蔬菜,營養(yǎng)價(jià)值與不用植物激素的水果和蔬菜是否一樣呢?會不會更差?
康玉凡:很多人以為使用植物生長調(diào)節(jié)劑的果蔬成熟快、催熟的,就是“揠苗助長”,就認(rèn)為使用了植物生長調(diào)節(jié)劑的果蔬營養(yǎng)價(jià)值差。其實(shí),使用植物生長調(diào)節(jié)劑可以促進(jìn)果蔬生長,增加產(chǎn)量,果蔬的營養(yǎng)價(jià)值并不會差,甚至在某些方面還有提高。
在葡萄種植中,有研究發(fā)現(xiàn),適量使用脫落酸(ABA)有助于增加葡萄中花色苷的量;還有證據(jù)表明糖與植物激素信號之間可能存在內(nèi)在的聯(lián)系,在桃子種植時(shí)適量使用 ABA后,桃果實(shí)中的糖含量有升高趨勢,吃起來更甜,同時(shí)果實(shí)中維生素C的含量也有增加;在甜豌豆上研究發(fā)現(xiàn),使用植物生長調(diào)節(jié)劑后甜豌豆的可溶性糖含量、蛋白質(zhì)含量也有升高趨勢;中國農(nóng)業(yè)大學(xué)2009年研究報(bào)道顯示,在綠豆種子萌發(fā)過程中使用乙烯(ETH)可使綠豆芽苗的可溶性蛋白、可溶性糖和維生素c含量分別增加25.1%、66.07%和163.9%;使用6-BA其可溶性糖的含量可提高13.6%,營養(yǎng)價(jià)值有提高趨勢。
總體來看,很認(rèn)為使用植物生長調(diào)節(jié)劑的果蔬營養(yǎng)價(jià)值會降低其實(shí)是一種錯(cuò)誤的觀念。在很多研究報(bào)告中,使用植物生長調(diào)節(jié)劑的果蔬營養(yǎng)價(jià)值并不會降低,甚至有些營養(yǎng)指標(biāo)還有變好的趨勢。
食品與營養(yǎng)信息交流中心(CFIC):所以,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理使用植物生長調(diào)節(jié)劑也是正常的,我們應(yīng)該譴責(zé)的是濫用植物生長調(diào)節(jié)劑。