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植物激素不可怕

原文发表于科学松鼠会:植物激素不可怕

 史 军 发表于 2011-06-15 05:37

植物激素为何在生产蔬果的大棚和大田中大行其道

在正常使用情况下, 植物激素进入蔬菜体内会随着新陈代谢的进行逐渐降解,药效慢慢消失,在蔬菜体内的残留量很低,即使有微量的残留,在煎炒烹炸的过程中也会被破坏

不知从什么时候开始,市场上“顶花带刺”的黄瓜越来越多,而黄瓜顶端的小黄花和瓜体上的疣刺似乎已经成为判断黄瓜鲜嫩与否的标志。不久前有媒体揭开了其中的秘密,原来这些黄瓜是通过涂抹植物激素来“扮嫩”的。一时间,植物激素又被推进了健康问题舆论的漩涡。

植物激素并非什么新的化工产品,将它们应用在蔬果生产也不是什么新鲜事,在北方的冬天,能吃上黄澄澄的香蕉和品相完美的西红柿,这里面都有植物激素的功劳。

准确地说,目前生产中使用的是与植物激素效应类似的化学物质(如2,4-D,萘乙酸等)。有人提出将其中植物自身分泌的称为植物激素,将人工合成的称为植物生长调节剂。不过在大多数情况下,还是将这些成分都称为植物激素。只是在这个越来越关注健康的时代,大家更关心恐怕不是它们的名字,而是这些非天然的化学品对我们的健康究竟有没有影响。

植物激素和动物激素完全没有亲缘关系

一看到植物激素这个名字,就让人不由自主地联想到它们会不会影响人的生长发育。其实,植物激素和动物激素完全没有亲缘关系。

几年前有一条“女童贪食催熟草莓致性早熟”的新闻,让很多人在很长一段时间里都对草莓心存疑虑。但现在市面上的草莓越来越大,越来越红,也没有因为吃草莓引发性早熟的病例报道。

正如上面说到的,目前普遍施用催熟的植物激素主要是乙烯利。而这种物质跟动物的雌激素,孕激素以及睾丸酮等性激素相比,无论是化学结构,还是作用目标都是截然不同的。至于植物中的生长素和动物的生长激素更是八竿子也打不着。简单来说,植物激素只是起信号作用的小分子化学物质,它们并不会是构成细胞的分子,它们只能通过植物细胞膜上的特殊信号接收装置发挥作用,比如,细胞膜上接受乙烯信号的ETR1蛋白就是一种插在(准确地说叫镶嵌)细胞膜上的蛋白质,它的接收端暴露在细胞外,当有乙烯同它结合时,这种蛋白质插在细胞质内侧的部分就会释放出一些化学分子,使相关基因开始工作,使得细胞壁降解,果实软化……开启了果实的成熟程序。而动物的细胞膜上并没有类似的接收装置,自然不会做出反应了。反过来,把动物激素用在植物身上,植物也一样会无动于衷。所以,用避孕药来处理黄瓜纯属无稽之谈。

很多在植物体内不起激素作用的次生代谢产物反而有可能影响人的激素系统,比如最近研究火热的植物雌激素,是包含了大豆异黄酮、木酚素等物质的一大类植物次生代谢产物。这类物质跟植物的生长发育没有半点关系,但这些植物雌激素却可以在一定程度上发挥人体激素的作用。有研究表明,对于绝经期前后的女性,适量补充一些植物性雌激素能缓解因为雌激素水平迅速衰退导致的骨质疏松、潮热等症状。而这些物质并不会促进植物的生长发育,目前来看,它们只跟防御病虫害有关系。

不该掉的没掉,该掉的也没掉

之所以用植物激素,当然是为了让农产品产量更高,品质越好。产量高的标准自不必说,对于像黄瓜这样的瓜果类蔬菜能否保住幼果并促其生长就成了黄瓜高产的关键。不过黄瓜秧子可没那么听话,植物结果的终极目地是要传宗接代的。

一般来说,保证植物后代的竞争优势,会优先为那些高质量的种子和果实供给营养;而那些没有接收到花粉,或者是接受了自家花朵花粉的花朵,则会被视为无前景的建设项目而无情抛弃,从这个角度来看,“落花落果”是植物有效利用资源的必然选择。

而“落花落果”都是以植物激素为信号的,乙烯和脱落酸就是这样的脱落信号。它们会在花朵和幼果与黄瓜藤连接的地方搞点小动作——这里的一层或几层特殊的细胞,在接收到脱落信号后就开始着手破坏细胞壁。最终的结果就是这些“无用的花果”离开了植物体。而那些成功受精的花朵中,有种子分泌的生长素,抑制这些细胞壁的降解,从而将幼果牢牢地“粘”在黄瓜藤上了。

从植物有效利用资源的角度来看,抛弃这部分果实,全力支持优良后代,是最合理的选择。但这可不是我们这些需要消费幼嫩果实的人类愿意看到的,如果脆嫩的黄瓜里面没有种子,那吃起来口感岂不更好。

所以,最好的结果是所有的幼果有事没事都挂在瓜藤上。好,这时人为提供的植物激素——防落素(对氯苯氧乙酸)就出场了。这种植物激素可以抑制脱落酸的活性,从而延缓离层的形成,也就让幼果好好地呆在枝头了。

黄瓜果实顶端花朵,最重要的任务就是传播花粉。一般来说,花朵在完成这一使命之后,就应该从幼果上面脱落了。当然,脱落的过程也是像上面说的一样,产生脱落信号,促使特殊位置的细胞壁降解,然后静静地等待风和地心引力的召唤,从黄瓜藤上剥离。当然,防落素也可以抑制这里的离层形成。

不妨来设想一下“顶花带刺”的黄瓜产品的出炉经历:最初,大概是因为最初涂抹防落素的位置出现了偏差,本该涂抹在果柄处的药剂,不小心抹到了花朵上,使得花朵更紧密地粘附在黄瓜顶端了(实际上,黄瓜花是宿冠花,在授粉后黄瓜果实开始发育时,即使没有外来的激素也不会马上脱落)。后来,这样的黄瓜反而更受消费者的青睐。这样的反馈,就使得防落素处理黄瓜花成了黄瓜生产的标准程序了。

从某种程度上,可以说是消费者的偏好造就了“顶花带刺”的黄瓜。

让它们该长的地方长,该大的地方大

光是有了防落素还不足使黄瓜迅速伸长膨胀达到商品级的个头,这里就需要请生长素和赤霉素出场了。在浓度适当的情况下,这些植物激素了可以显著提高细胞分裂和伸长的速度,这样在果实层面,我们就能看到一个迅速膨大的神奇表演了。

除了可以促进细胞分裂生长,植物激素还可以调节植物的“体型”,让它们该长的地方长,该大的地方大。这是因为在植物生长过程中,不同部位受对生长素的敏感程度是不同的,不过,相对浓度过高时,它们的生长会都会受到抑制。相对来说,胚根和胚芽对吲哚乙酸比较敏感,浓度稍高时,其生长就会受到抑制;而胚轴(也就是豆芽杆)不甚敏感,即使浓度较高,也能茁壮成长。所以,喷洒适当浓度的生长素,一方面可以促进豆芽杆的生长,另一方面还可以抑制根和芽的生长。

要得到粗壮的豆芽,就需要用到赤霉素和细胞分裂素,这些植物激素可以促进细胞快速分裂。另一方面,细胞分裂素还可以抑制,得到更光洁诱人的豆芽菜。这恐怕是人类独有的“生物加工”艺术了。

果实不美味不一定是激素的关系

经常听到有人抱怨:“现在的瓜果都是催熟的,没有一点味道”。但将瓜果味道的丧失都归罪到激素身上,那就有失公平了,特别是那些在大棚中栽培的反季节蔬果。

为了满足长途运输的需求,在没有完全成熟时就需求采摘下来,也会影响香气物质的积累。不过能吃上完整的蕃茄,而不是蕃茄酱,这点损失似乎也是值得的。这只能是退而求其次的选择了。

在青果运到目的地之后,就要用到像乙烯这样催熟激素了,它们可以使果实中各种与成熟有关的蛋白质(如纤维素酶)都活跃起来,这些蛋白质可以把细胞壁上的纤维素和果胶“拆解”一空。植物果实之所以坚硬,就是因为有细胞壁的支撑,丧失了这些支撑物,整个果实自然就变得软糯可口了。

我们吃的香蕉能顺利运送到千里之外,并且在一日之内由青转黄,香甜可人,还多要归功于植物激素。在一定程度上,我们甚至可以说,正是植物激素的发现和应用,让我们有了更多可供选择的蔬菜水果和粮食。

另外,像番茄这样的果实,要积累足够的糖和特殊香气物质,需要足够的阳光、温度和生长时间。在冬天的大棚中这两点要求显然是难以满足的。可以说,吃不到有又甜又香的番茄,有时也是我们自己的选择。

用得越多蔬果越漂亮?

不影响人的激素系统不代表植物激素是无毒无害的。从目前的研究结果看,过量摄入植物激素会刺激呼吸道和消化道(如过量的乙烯利会诱发恶心、呕吐等症状),并对肝、肾产生损伤,同时可能存在致胎儿畸形和致癌的风险。

如此大家不免会担心,生产者会不会为了让果菜长得更光鲜,用越来越多植物激素来招呼它们呢。实际情况是,植物激素的用量跟农产品的光鲜程度并非是携手并进的。

就拿生长素来说,浓度控制在80~100ppm(百万分之一浓度)的时可以促进黄瓜的生长,但是浓度超过了100ppm,促进作用就消失了。而2,4-D更是典型的“双面激素”,在低浓度时可以防止的番茄幼果脱落,但是浓度过高就会适得其反。要知道,高浓度的2,4-D是可以作为除草剂来使用的。所以,要想达到理想的效果,使用量会得到严格的控制。

在正常使用情况下, 植物激素进入蔬菜体内会随着新陈代谢的进行逐渐降解,药效慢慢消失,在蔬菜体内的残留量很低,即使有微量的残留,在煎炒烹炸的过程中也会被破坏。所以,只要生产者能自律自省,监督机构能把好安全关,我们没有必要去担心餐桌上的蔬果是否与植物激素亲密接触了。

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