植物生长延缓剂在人参属植物上的应用研究进展.pdf

人参研究GINSENG RESEARCH2023 年第 4 期植物生长调节剂(Plant Growth Regulators袁PGRs)是人工合成的具有植物激素活性的一类物质1遥植物生长调节剂在农业上的应用始于20 世纪30 年代袁 现今广泛应用于大田作物和园艺植物2遥植物生长调节剂依据对植物茎顶端的作用方式分类袁 分为植物生长促进剂尧植物生长抑制剂和植物生长延缓剂三大类3遥 植物生长延缓剂能够抑制植物茎部近顶端分生组织细胞的分裂尧 伸长和生长速度袁 而对顶端分生组织不产生作用遥但由于作用特点是抑制赤霉素生物合成袁所以其抑制作用可以被赤霉素逆转袁 根据抑制赤霉素合成过程中的位置不同袁可以分为季铵类化合物尧含氮杂环化合物和酰基环己烷二酮三类4遥1 植物生长延缓剂类型1.1 季铵类化合物季铵类化合物袁又被称作野鎓类化合物冶袁作用机制主要是通过抑制内根贝壳烯合成酶的活性袁 抑制玷巴焦磷酸生成贝壳杉烯的过程袁 使内源赤霉素的生物合成受阻5袁 现今应用较为广泛的主要有矮壮素和缩节胺遥矮壮素袁化学名为2-氯乙基三甲基氯化铵袁纯品为白色结晶遥矮壮素可经植物叶尧嫩枝尧芽和根系吸收袁然后转移到作用部位遥矮壮素抑制作物茎秆细胞伸长袁但不会抑制细胞分裂袁从而让植株变矮袁降低植株徒长和倒伏的可能性袁另外还能够增加根部的吸水性袁能够对植株内部脯氨酸的积存产生明显作用袁 增强植株的抗干燥尧低温和疾病的抗逆能力遥 同时袁矮壮素在部分植物体内转化为氯化胆碱袁 在土壤中能迅速被土壤微生物分解袁不会出现土壤板结问题袁对土壤中的微生物影响较小6遥缩节胺(Chlormequat,1,1-二甲基哌啶氯化物)袁也称甲哌鎓袁是一种高效尧低毒尧无药害内吸性药剂袁经由根尧嫩枝尧叶片吸收袁然后传导到作用部位袁根据用量和各个植物的不同生长期喷洒袁调节植物生长袁使植株坚实抗倒伏袁改进色泽袁增加产量7遥在国内外棉花生产上广泛应用袁 通过减少棉花内生GA 水平来抑制细胞的伸长和扩大袁塑造良好株型袁改善生理特性尧产量尧纤维品质8遥1.2 含氮杂环化合物含氮杂环化合物袁属环状化合物袁结构特点为杂环上含有SP2-杂环氮袁氮分子上的孤电子对可以抑制贝壳烯氧化酶的活性袁 抑制了内根-贝壳衫烯酸的生成袁从而抑制GA 生物合成袁也抑制甾醇的生物合成5遥 现今应用较为广泛的主要有多效唑(PP333)和烯效唑渊S3307冤遥多效唑(2RS,3RS)-1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-2-(1H-1,2,4-三唑-1-基)戊-3-醇袁白色晶体袁不溶于水袁可溶于甲醇等有机溶剂袁 是英国于20 世纪70 年代成功研制的一种高效低毒植物生长调节剂袁 能抑制赤霉素的生物合成袁减少细胞分裂尧伸长袁可由种子尧根尧茎尧叶吸收袁通过木质部传导袁不能从韧皮部运输9遥有研究指出袁多效唑致使植株矮化袁主要原因是抑制了植物内源GA 和IAA 的生物合成袁降低了GA 和IAA 的含量水平10遥 同时多效唑还是一种低毒尧高效和广谱性的杀菌剂袁有相当强的抑菌能力袁可有效防治多种病害袁在农作物防治病害中有广泛的应用11遥烯效唑是20 世纪80 年代由日本住友化学公司推出的一种高效植物生长抑制剂和广谱内吸性杀菌剂遥烯效唑具有易降解袁生理活性强袁对多种植物生长有延缓作用等特点12遥 烯效唑对促进植株矮健尧抗倒伏和防衰老等都具有明显效果袁尤其是在作物面对逆境(如干旱尧高温尧低温尧盐害尧内涝和病害等)的胁迫时袁烯效唑能显著增强作物对逆境的抵抗能力袁 从而达到增产目的13遥 烯效唑活性较多效唑高6耀10 倍袁使用剂量较小袁其在土壤中的残留量仅为多效唑的1/10袁 因此常作为多效唑的替代品使用遥1.3 酰基环己烷二酮酰基环己烷二酮类主要干扰GA 生物合成的最后步骤袁 即从GA12 醛转变为GAS袁 使GA 活化过程受阻袁可抑制植物地上部分的生长而不影响其发育袁如调环酸钙尧比久等4遥调环酸钙(prohexadione calcium)化学名称为3,5-二氧代-4-丙酰基环己烷羧酸钙袁1983 年袁由日本科学家首次研制合成14遥 调环酸钙的发现开创了赤霉素生物合成后期抑制的新领域袁目前广泛应用于促进植物发育和侧芽生长袁调控花期袁提高植株坐果率袁有效控制植株旺长袁进而达到提高产量和品质的效果遥 此外袁调环酸植物生长延缓剂在人参属植物上的应用研究进展丁万博1袁王泓灏2袁栾晓阳2袁黄殿杰2袁王 晶2袁李永哲2袁张京楼2*渊1.吉林农业大学中药材学院袁长春 130118曰2.吉林省集安益盛药业股份有限公司袁集安 134200冤基金项目院吉林省科技发展计划重大科技成果转化项目袁项目编号院20180301002YY遥作者简介院丁万博袁硕士在读袁研究方向院农艺种业遥*通信作者院张京楼袁男袁博士袁主要从事生物技术尧微生物鉴别及应用尧中药材种植等方面研究遥 E-mail院.DOI院10.19403/ki.1671-1521.2023.园4.01544人参研究GINSENG RESEARCH2023 年第 4 期丁万博等院植物生长延缓剂在人参属植物上的应用研究进展钙还能调节植株新陈代谢袁提高作物抗逆性15遥比久(丁酰肼袁daminozide袁B9)袁可抑制内源生长素及赤霉素的合成袁同时加速体内生长素的分解袁对双子叶植物敏感遥具有良好的吸收和传导性能袁调节养分分配袁能使作物生长健壮袁产量高袁对严寒和干旱的耐受能力有所提高袁能起到保花保蕾的作用16遥2 植物生长延缓剂对人参属植物生长发育的影响2.1 农艺性状植物生长延缓剂对植物株型起到一定的矮化紧凑效果袁增加植株茎粗袁增强作物的抗倒伏能力袁同时能够在不同程度上影响作物营养物质的再分配和再利用袁 抑制地上部分生长袁 促进植株地下部分根系的生长袁 达到增产的效果遥 张修刚等人研究表明多效唑以200mg 窑 L-1的浓度对6 年生人参进行叶面喷施后袁处理组茎长尧叶长和叶宽增长幅度明显低于对照组袁产量较对照组显著提高袁增产23.4%遥 同时证明经过多效唑处理后袁在抑制人参地上部分生长的情况下袁促进了不定根的生长发育17遥 潘贵修等人研究表明5 年生留籽人参喷施200 和300mg 窑 L-1多效唑后袁花期提前35 天袁果实成熟期提前710 天袁人参种子产量分别较对照组提高21.7%和28.0%袁 显著抑制了人参植株的营养生长袁促进了生殖生长18遥李业恪等人研究表明袁B9 以1000耀4000mg 窑 L-1施用时对3耀6 年的人参茎部以及花轴都有显著的抑制作用袁随浓度增加抑制效果增强袁随年限增加抑制效果减弱袁 且经B9 处理后袁 人参出现多芽孢的比例显著增加袁抑制了人参地上部分生长袁减少茎内部物质消耗袁使养分更多的输送到根部袁促进了地下部分的生长袁使单株根重尧单位面积产量尧参苗质量显著提高19遥 杨靖春等人研究表明袁喷施B9 促进人参果籽粒的成熟袁增加人参籽粒千粒重袁人参产量增加13.54%至26.74%20遥 虽然施用B9 能够显著提高人参种子产量袁 但是李达正的研究结果表明袁 在一年内喷施的次数越多和浓度越高袁种子后期的裂口率越低袁 因此在留种田不建议施用B921遥孟繁莹等人研究表明3 年生西洋参喷施100mg 窑 L-1的氯化胆酰后袁单根重较对照组增加66%袁植株根冠比增加46.7%22遥黄奎等人研究表明袁甲哌鎓以3000g 窑 hm-2在人参属植物三七上施用时袁 对株高和茎粗有明显促进作用袁4500g 窑 hm-2时增加了地下部分鲜重和根系长度袁从而提高了三七产量23遥2.2 生理调控植物生长延缓剂对作物的生理调控体现在能够改善植株光合性能袁 提高叶绿素含量尧 渗透调节物质含量尧抗氧化酶活性袁以及延缓膜脂过氧化袁稳定膜系统的结构和功能袁延缓植株衰老进程24遥 白宝璋等人研究表明袁在人参展叶期进行B9 茎叶喷施袁有利于促进叶片吸水力袁提高叶片叶绿素含量2.19%13.83%袁尤其对叶绿素a 含量的增幅最为明显袁 光合速率能够提高3.28%13.09%袁B9 改善了光合产物的分配比例袁 有利于干物质向植株根部运输25遥 张美善等人研究表明人袁参植株展叶前以400mg 窑 L-1的浓度喷施PP333 后袁叶片叶绿素含量尧叶绿素a/b 比值尧净光合速率尧气孔导度和蒸腾速率显著提高袁 在改善叶片光合特性的同时不会影响叶片发育进程26遥 朱丹青等人研究表明袁三七叶面施用320mg 窑 L-1多效唑后袁 叶绿素含量较对照组显著提高33.0%袁丙二醛含量降低38.1%袁块根中苯丙氨酸解氨酶活性提高31.1%27遥2.3 代谢产物植物生长延缓剂对根和根茎类器官中代谢产物含量的影响存在不同的情况袁 多有利于叶片和地上部分含量的提高袁 对次生代谢产物的调控机制更为复杂5遥邹娜等人研究表明袁B9 以3000mg 窑 L-1的浓度施用后袁人参总皂苷含量较对照组增加5.11%袁 总氨基酸含量增加5.13%袁 提高程度显著的主要为中性和碱性氨基酸28遥 但在三七上以80320mg 窑 L-1的范围浓度施用多效唑后袁 对三七块根中总皂苷的积累具有显著的抑制作用袁且抑制作用随施用浓度的升高而增强袁三七的另一类活性成分黄酮类物质随浓度的升高总黄酮含量增加袁施用浓度为320mg 窑 L-1时袁质量分数达到0.62%袁较对照组增加107%27遥3 植物生长延缓剂应用的残留问题国内目前所使用的植物生长延缓剂都为人工合成袁毒性较小袁在药用植物上使用较为广泛的多效唑尧烯效唑尧矮壮素尧比久尧缩节胺都被归为低毒农药遥作为植物生长延缓剂的B9 在20 世纪80 年代到20 世纪末期人参栽培上的应用最多袁相关研究最为广泛遥中山大学实验室研究表明袁B9 在人参植株上残留情况叶最多袁茎次之袁根最少袁茎和根中的残留量随栽培年限的增长不断减少袁6 年生的人参根部残留量仅为4 年生的22.2%袁为0.122mg 窑 L-1袁远低于加拿大及瑞士当时的食品残留标准29遥 后续随着研究发现丁酰肼的水解产物非对称二甲基联氨具有致畸的作用遥 韩国和日本规定所有食品中不可检出比久袁 美国环保局也于之后宣布禁用比久遥我国农业部也于2003 年撤销了比久在花生上的使用登记袁提倡使用其他药剂替代比久30遥 因此2003 年之后比久在人参生产上的应用未见报道袁不推荐在人参生产中继续应用比久遥 多效唑在人参应用上的研究也仅限于增加产量袁 以及对叶绿素含量的增加带来植株光合能力的改善情况遥 多效唑对人参植株代谢产物的影响研究较少袁 同时对于人参植株中的残留问题也鲜有报道遥彭韵洁等人运用QuEChERS-超高效液相色谱-串联质谱技术测定长白山12 批人参样品中19 种植物生长调节剂残留袁12 批人参样品主要检测出了氯化胆碱尧矮壮素尧丁酰肼3 种植物生长调节剂的残留袁但均未达到影响健康的水平遥 检出率方面氯化胆碱100%袁矮壮素尧丁酰肼分别为83.3%尧66.7%袁均属于植物生长延缓剂类袁 可以推测植物生长延缓剂在人参种植过程中应用十分广泛遥由此看来袁植物生长延缓剂在人参种植过程中应用较多袁 但关于应用后的各方面研究现今45人参研究GINSENG RESEARCH2023 年第 4 期较少袁 目前关于中药材植物生长调节剂的残留限量标准更是缺少遥4 展望综上可知袁 合理的施用植物生长延缓剂能够改善人参植株株型袁控制人参徒长袁调节地上地下营养物质分配袁改善植株光合状况袁促进代谢产物的积累袁进而达到增产提质的效果遥 但不合理的施用也会带来人参药材质量的安全问题袁 应推动对植物生长延缓剂的用药安全性以及药剂残留问题的进一步研究遥 因此笔者提出以下思考和建议袁 以期推进植物生长延缓剂在人参栽培上的合理安全应用遥 淤推进植物生长延缓剂的迭代进步袁使用剂量更小袁残效期更短的药剂种类袁如使用烯效唑替代多效唑曰 于监测植物生长延缓剂的动态消解规律袁合理调整施用种类尧次数以及时间袁为规范用药做好指导工作曰 盂重点关注植物生长延缓剂对于人参质量的影响袁尤其是对人参次生代谢产物皂苷含量的影响曰榆根据叶食品安全国家标准食品中农药最大残留限量曳(GB 2763-2021)袁加快推动有关人参方面植物生长延缓剂的残留限量标准的制定遥虞完善风险评估技术规范袁 就生产过程中使用植物生长延缓剂对作业者尧生态环境袁以及膳食摄入风险进行科学合理的评估遥参 考 文 献1陈亮,侯杰,胡晓蕾袁等.植物生长调节剂在土壤中的环境行为综述J.环境科学,2022,43(01):11-25.2RademacherW.Plantgrowthregulators:backgroundsandusesinplantproduction J.Journalofplantgrowthregula鄄tion,2015,34:845-872.3谷小红,郭宝林,田景袁等.植物生长调节剂在药用植物生长发育和栽培中的应用 J.中国现代中药,2017,19(02):295-305+310.4潘瑞炽.植物生长延缓剂的生化效应J.植物生理学通讯,1996(03):161-168.5翟宇瑶,郭宝林,程明.植物生长延缓剂在药用植物栽培中的应用J.中国中药杂志,2013,38(17):2739-2744.6王超群.矮壮素对党参代谢产物及其土壤微生态的影响D.兰州大学,2021.7封顺,张旭龙,王吉德.矮壮素和缩节胺分析方法进展J.新疆农业科学,2010,47(10):2091-2096.8Wang L,Mu C,Du M,et al.The effect of mepiquatchloride on elongation of cotton(Gossypiumhirsutum L.)internode is associated with low concentration of gib鄄berellic acidJ.Plant Science,2014,225:15-23.9韩德元.植物生长调节剂原原理与应用M.北京:科学技术出版社袁1997.10刘兆良.多效唑对部分作物植株组织结构的影响J.上海农业学报袁1995袁11渊3冤院43-47.11 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