摘要：水果是我国重要的鲜食农产品, 植物生长调节剂在水果生产中应用广泛, 对农业增产、农民增收发挥着积极的作用。本文介绍了我国水果常用的植物生长调节剂种类、使用现状和主要作用, 并分析了国内外植物生长调节剂对水果外观、内在品质的影响研究现状, 以期为开展相关研究提供参考。
我国是果品生产和消费大国, 自1993年起, 我国水果栽培面积和产量已居世界第一。据不完全统计, 截至2015年, 我国水果种植面积达1 280万hm, 产量达1.75亿t。随着人民生活水平的提高, 水果作为我国主要的鲜食农产品, 消费量持续增长。然而, 近年来消费者常常抱怨“现在的果蔬越来越没有以前的味儿了”, 果蔬的风味品质受到越来越多的关注。
已有的研究表明果蔬的风味品质受到品种、种植环境、生产过程等诸多因素的影响。黄三文等从基因组测序和生物信息学分析角度, 研究了番茄的风味调控机制, 探索了影响番茄风味品质的遗传基础, 发现控制风味品质的部分基因位点的丢失是导致现代番茄品种口感下降的可能原因。凌凡舒等通过不同肥料的施用对葡萄成熟期及品质的影响研究, 确定肥料施用也是影响葡萄风味的重要因素。汤谧等指出土壤环境、肥料供应、水分供应、栽培方式、植物生长调节剂和采后运输贮藏等都能够影响甜瓜和西瓜的品质。
植物生长调节剂 (plant growth regulators, PGR) 是一类人工合成、具有植物激素功能的化合物。作为现代化农业中主要的化控技术, 植物生长调节剂能够调控作物的生长发育, 在克服环境和遗传局限、增强作物抗逆性、稳产增产、改善品质和贮藏条件等方面发挥了积极作用。然而随着植物生长调节剂在果蔬上应用范围的扩大, 由于使用不当等原因引起的农产品质量安全问题也时有发生。本文从植物生长调节剂的登记使用入手, 综述了不同植物生长调节剂对水果形态、品质的影响, 为开展相关研究提供基础数据及参考。
一、植物生长调节剂在我国水果上的登记使用情况
近年来, 我国植物生长调节剂的需求量和使用量呈逐年上升的趋势, 其使用量从2005年的2 683.76 t增加到2015年的3 986.95 t, 增幅达48.56%。合理施用植物生长调节剂对水果产量及耐贮性的提升有积极作用, 因此近年来植物生长调节剂在我国水果上的登记也日益增多。目前我国在水果上登记的植物生长调节剂为21种。表1给出了16种植物生长调节剂单剂及5种复配制剂的名称、化学文摘号、登记作物及作用等情况。
表1 植物生长调节剂在我国水果上登记情况
通过对水果中植物生长调节剂登记情况的分析发现, 复配植物生长调节剂是近年来登记和使用的热点。陶建敏等用赤霉素 (GA3) 和氯吡脲复配制剂对巨峰葡萄进行处理, 发现使用复配制剂的膨大效果比使用GA3单剂提高约10%。有研究表明, 矮壮素与硼酸的复配使用既能发挥矮壮素控长和促坐果的作用, 又能克服矮壮素造成的糖含量降低的缺点。相对于单剂, 复配植物生长调节剂的效果得到了显著提升。
二、PGR对水果品质的影响
水果果实品质是决定水果商品性的核心因素, 也是影响果品生产和市场销售的关键因素。近年来, 随着植物生长调节剂的广泛使用, 由于植物生长调节剂使用不当引发的农产品质量安全问题的报道也随之增多。除残留等安全问题外, 消费者更关心的是果品的品质是否受到影响。
(一) 对水果外观品质的影响
1. 果实形状。
在果实发育过程中, 果实的形状主要与授粉受精状况、营养状况、果实着生状态、花芽质量等因素有关。然而已有的研究表明, 植物生长调节剂的使用也会影响果实的形状。梁家伟等研究发现生长素 (IAA) 、GA3和细胞分裂素 (BA) 等能够显著降低苹果偏斜率, 提高果型指数, 且脱落酸的作用大于GA3和生长素。谢周等发现使用不同浓度的GA3处理的温克 (wink) 葡萄果实纵径、果形指数均显著大于对照组。Curry等发现, 赤霉素 (GA4+GA7) 可用于被多效唑处理过的苹果果形的恢复, 果形指数从0.92增加到1.05, 恢复了果实的高桩典型性。而葛春辉等以萘乙酸 (NAA) 、GA3及与黄腐酸混合的复配制剂分别对成林香梨果树进行叶面喷施, 未发现果形存在显著性差异。
2. 果实大小。
氯吡脲、噻苯隆、GA3等植物生长调节剂的使用能够促进对果实的增重, 且混配使用的增重效果明显。何华平等分别在盛花期和花后10 d使用氯吡脲, 发现葡萄单果粒重存在显著差异。Bassay等发现噻苯隆能够显著增加果实的大小。此外, 有研究表明, 采用不同的施药方式对果实的增重效果也有所不同。Patterson等采用氯吡脲浸果方式处理猕猴桃, 单果重量增加43%, 而采用喷施方式, 单果重量仅增加33%。
3. 果实着色。
花青素、叶绿素和类胡萝卜素等内源物质在果实着色中起主要作用。植物生长调节剂的使用能够影响这些物质的合成与代谢, 从而影响果实的着色。王跃进等发现使用GA3后, 葡萄的着色深度有所增加。王贵元等研究发现外源脱落酸能加快红肉脐橙果皮中叶绿素的降解, 使果皮提前转色, 而GA3却延缓了果皮中叶绿素的降解, 阻碍了果皮类胡萝卜素的合成, 不利于果实着色。曹雄军等研究发现使用外源性的乙烯、脱落酸、茉莉酸能够促进葡萄中花色素苷的积累, 从而促进果实的着色。此外, 也有研究表明, 氯吡脲能够增加果肉中类胡萝卜素含量, 促进甜瓜着色, 6-苄氨基腺嘌呤能够延迟果皮退绿, 推迟甜柿着色。
(二) 对水果内在品质的影响
1. 对果实糖、酸含量的影响。
不同植物生长调节剂的使用对含糖量和酸的影响也有所不同。已有研究表明, 生长素能够促进果实发育前期葡萄糖、果糖和可溶性糖含量积累, GA3能够增加果实发育后期蔗糖含量。在果实的不同发育期使用氯吡脲、乙烯或脱落酸能够促进糖积累, 提高黄冠梨果实的含糖量。范国荣等用100~200 mg/L的6-苄氨基腺嘌呤于花后10 d喷果, 发现其对甜柿 (次郎) 可滴定酸含量影响不大。韩彦肖等发现GA3能够增加果实中苹果酸和有机酸的含量, 李运合等也发现类似现象, 在GA3处理后的菠萝中有机酸含量增加, 果汁的p H值下降。而关军锋等却发现相反的结论, 在黄冠梨上使用GA3后有机酸含量降低, 这可能与植物生长调节剂使用的时期有关。有研究表明, 在幼果膨大期使用生长素、GA3与脱落酸等, 可促进糖转化为有机酸, 而在果实缓慢生长期使用, 则会抑制这一过程。
2. 对果实可溶性固形物 (TSS) 的影响。
曹雄军等研究表明乙烯、脱落酸、茉莉酸低浓度组处理巨玫瑰葡萄果实, 可溶性固形物含量较对照组增高, 而高浓度处理组则较对照组降低。张慧等研究发现氯吡脲、萘乙酸、GA3等处理猕猴桃得到了更多的可溶性固形物;而谢周等[15]使用GA3处理温克葡萄时可溶性固形物含量却降低, 刘捷等[34]也得到葡萄可溶性固形物含量降低的类似结论, 这可能与其使用的GA3的剂量高低有关。因此, 在调控果实可溶性固形物含量时, 植物生长调节剂的使用剂量需要严格控制。
3. 对果实芳香物质的影响。
目前, 植物生长调节剂对果实芳香物质的影响研究以氯吡脲为主, 现有研究表明氯吡脲的使用可能导致芳香性物质数量的减少。付秋实等[26]发现在花期使用氯吡脲, 厚皮甜瓜中风味物质的种类和含量明显降低, 低于人工授粉和蜜蜂授粉。高兆银等[36]的研究也得到类似的结论。在西瓜上使用氯吡脲也发现了类似的现象, 西瓜中挥发性物质的种类 (65种) 也低于人工授粉 (68种) 和蜜蜂授粉 (75种) [35]。
4. 对其他成分的影响。
植物生长调节剂还可能对植物次生代谢进行调控, 能够影响酚类、萜类和含氮化合物等多种活性成分在植物体内的合成[37]。研究表明, 采用氯吡脲和氯苯氧乙酸钠处理的黄瓜果实中维生素C及干物质的含量均高于对照组[38]。而在5种不同植物生长调节剂对草莓品质影响的研究中, 发现氯吡脲降低了草莓中的维生素C含量, 而芸苔素内酯、GA3、赤-芸复配剂、胺鲜酯 (DA-6) 等的使用增加了草莓中维生素C的含量[39]。张大鹏等[40]研究表明脱落酸可促进葡萄果实中氨基酸的合成。
植物生长调节剂也可以影响果实中矿物元素的含量。氯吡脲的使用可显著增加猕猴桃中钙、磷和镁的含量, 降低硼的含量;与之类似, 使用GA3也能促进猕猴桃果实中钙、磷和镁的含量增加, 降低钾的含量;萘乙酸可增加钙和镁的含量, 降低钾的含量[33]。
三、结论与展望
植物生长调节剂能够调控水果的生理生化反应, 在增强水果抗逆性、稳产增产等方面发挥了积极作用, 同时也会对水果的品质产生一定的影响。即使是同一种植物生长调节剂, 因使用时期和使用剂量的不同, 也可能产生不同的作用效果, 甚至是截然相反的效果。因此, 在开展植物生长调节剂与水果内源性成分的调控机制及相关性研究基础上, 明确不同品质指标与植物生长调节剂使用之间的关系, 进一步制定植物生长调节剂的合理使用技术和规范, 精准施药, 将对保障我国果品的质量安全起到积极作用。
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