近数十年内,对植物生长调节剂的研究进展迅速。植物生长调节剂调节植物的生长发育,已逐渐成为当前农业科学研究中一个十分活跃的领域。不仅在常规栽培中用到,在一些组织培养及种子保存中也是广泛使用。在生产上应用植物生长调节剂,其对植物具有多种生理效应和增产作用。

    植物生长、发育和繁殖的各个时期均受到植物激素的控制。植物生长调节剂在控制萌发和生长,促进插枝生根,矮化株形,防止落花落果,疏花疏果,保水保果,控苗促苗,形成无籽果实,控制花性别转化,增加产量,提高抗逆力等方面显示出重要的调控作用。近年来,植物生长调节剂的应用日渐得到重视,某些生长调节剂的应用已成为农业生产技术的一部分。例如,黄瓜化控栽培,就是在搞好环境控制的基础上,将植物生长调节剂作为一项常规措施导入种植业,使它与良种、环境管理等多种要素组成新的种植体系。

    1植物生长调节剂的种类及研究 植物在生长发育过程中,除需要有机物和无机盐等作为生命活动的结构物质和营养外,还受到体内一些特殊物质的调控 ,即植物激素。目前公认的植物体内所含的激素有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯等五大类。

    生长素类具有调动植物营养物质的能力,在茎尖和根尖形成,诱导根的形成。

    赤霉素具有促进植物生长,调运养分,增进生长素的生理功能,主要形成于叶片。

    细胞分裂素类能促进细胞分裂、分化和延缓 组织衰老,多形成于根部。

    乙烯主要抑制植物茎、根和叶的伸长,对果实有催熟作用,在蔬菜上使用能打破休眠,促进发芽,一般使用乙烯利。

    脱落酸抑制植物生长,与GA有拮抗作用,能抑制芽的萌动,多形成在老根和老叶。

    此外,还陆续发现了一些具有植物激素生理活性的物质,如油菜素内酯、多胺和茉莉酸等。这些激素在植物体的各种组织和器官中,在不同时期有着不同的平衡状态,对植物的整个生长发育过程起着十分重要的作用。人们在模拟这些天然植物激素的研究中,合成了许多对植物的生长发育起调节控制作用的化合物,这些人工合成的具有生理活性的物质和植物体内的天然植物激素合称为植物生长调节剂。

    现在用于园艺作物生产的植物生长调节剂,除了赤霉素等是直接从生物体提取出来的以外,绝大多数是化学合成的。 植物生长调节剂种类繁多,根据其生理功能可以分为植物生长促进剂,植物生长抑制剂和植物生长延缓剂三类。

    植物生长促进剂主要有生长素、赤霉素、油菜素内酯等化合物,能促进植物生长。植物生长抑制剂常用的有脱落酸、乙烯、水杨酸、茉莉酸甲酯、三碘苯甲酸等,其主要作用是抑制植物茎部顶端分生组织的生长。植物生长抑制剂可延缓植物的营养生长,促其茎变粗变短,使叶片变小增厚,叶色浓绿。通常,用植物生长抑制剂处理的植株其生长具有不可逆性,即恢复生长很弱,比如,用赤霉素处理进行恢复生长,一般不能使生长抑制剂产生的抑制效果减弱或逆转。

    植物植物生长调节剂能促进植物新陈代谢,增强植物免疫力,改善品质,促进作物增产增收。在农业上使用的植物生长调节剂中,赤霉素可以直接从植物体内提取,而其它大多数植物生长调节剂均是人工化学合成的 。

    目前,植物生长调节剂在果蔬、花卉、烟草等方面的应用较广。 在园艺作物生产中常用的植物生长调节剂主要有:乙烯利(Eth)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),萘乙酸(NAA)、赤霉素(GA)、吲哚乙酸(IAA)、多效唑(PP333)、对氯苯氧乙酸(PCPA防落素)等。大致可分为两类,一类是生长促进型,如赤霉素、2,4-D、萘乙酸、番茄灵、吲哚乙酸、对氯苯氧乙酸。另一类是生长抑制型,如乙烯利、脱落素、多效唑、矮壮素和ABA(逆境激素) 。  

    2植物生长调节剂对常规栽培技术的影响 植物生长调节剂具有很强的生理活性,用极低的剂量调控植物,就能使植株的生长发育朝着人们所期望的方向转化,从而解决在常规栽培措施中难以解决的一些栽培技术问题。

    2.1利用化控栽培技术影响植物生长性状应用植物生长调节剂来调控植物生长的化控栽培技术,可以解决常规栽培中的一些问题。例如在黄瓜生产上的应用。黄瓜比较耐弱光和高湿,常规栽培中存在营养生长过旺,落花和化瓜等问题。在低温、干旱等不利条件下,易发生矮秧,形成各种畸形果。这些情况在常规栽培中一般是通过调整温、水、肥、气来进行调控的,但是往往难以奏效。而应用生长调节剂采用化控技术处理则能带来显著效应。在传统栽培方法中,缺乏影响器官建成的手段,对黄瓜本身特点的遗传性无法进行“修饰”,从而难以提高黄瓜对水、肥、光、热的转化能力。黄瓜化控栽培可以弥补传统栽培方法中的缺陷,通过控制黄瓜体内激素水平,修饰基因表达,使基因在一定程度上超越原有外界条件的限制,而塑造出一个在常规条件下不能实现的较为理想的个体造型和群体发育过程。

    应用化控

    技术栽培的黄瓜节间缩短21%～42%,节数增加24%～37%,瓜条数增加27%～41%,大肚瓜 或尖嘴瓜等畸形果减少41%～56%,总产量可以提高32%～43%,投入产出比可达到1∶34～1∶57。植物生长调节剂在提高产量的同时,可适当减少农药用量,降低残留量,提高蔬菜品质,提供无公害优质蔬菜。

    2.2控制性别分化 雌雄异花的雌花和雄花以及雌雄同花的雌蕊和雄蕊的分化,均受到许多因子控制,植物激素就是其中之一。许多植物生长调节剂,包括萘乙酸、吲哚乙酸以及各种生长抑制剂,都会影响雌雄性别的分化。

    调节性别的植物生长调节剂主要有乙烯利和赤霉素,而其它植物生长调节剂都是通过对这两种物质的诱导来控制性别的。如吲哚乙酸、萘乙酸可以诱导乙烯生成,而乙烯可以促进雌花发育,诱导瓜类作物多开雌花和单性结实,现有用于棉花,番茄,西瓜等果实上的报道。从而使吲哚乙酸和萘乙酸具有改变雌雄花比率的作用。赤霉素则能促进多开雄花,即促进雄花分化和诱导单性结实。在瓜类蔬菜的幼苗期喷洒低浓度的乙烯利,可以促进雌花生成,使第一雌花节位下降。相反,幼苗期喷洒赤霉素可以增加雄花数目,减少雌花。如果用乙烯利与赤霉素的相互作用来控制雌、雄性别比例,可大大增加单株结果和群体总产量。

    2.3提高抗逆性 植物生长调节剂具有保护植物不受不利环境因素影响的作用。一般是通过改变酶的活性和合成过程,来降低膜的通透性,从而提高其抗逆性。

    一是提高植物的抗旱性,主要是通过生长抑制剂或生长延缓剂的处理,降低蒸腾作用,提高原生质体的黏滞性,在有些作物上还会引起形态学上的变化,降低需水量,从而提高植物对水分匮乏的抗性。植物生长延缓剂能使植物根的干重增加,根系生长好,降低冠根比,降低蒸腾率,提高抗旱性。如用脱落酸能使柑橘叶片的气孔关闭,减少蒸腾。

    二是增强植物的抗倒伏力。植物生长抑制剂和延缓剂可抑制节间伸长,使植株矮化,从而提高其抗倒伏性。多效唑是一种赤霉酸的拮抗物,通过抑制贝壳杉烯到贝壳杉烯醇的氧化,阻碍生物体内赤霉素的合成,强烈抑制植物的生长,防止倒伏。

    三是抗寒性。延缓剂均能增强植物的抗寒、抗旱能力。主要用于花生、果树、大豆、黄瓜、番茄等。ABA是一种植物抑制性激素,也称“逆境激素”。研究证明,内源脱落酸(ABA)含量高的植株,其抗寒性较强 。而经外源ABA处理的幼苗同样也能增强其抗寒性。多效唑可以提高甜椒的抗寒性,其机理就是诱导植株体内ABA含量的升高。四是抗病性。植物生长抑制剂可使植物厚壁组织加厚,从而在某种程度上起到保护作用,阻止病害的入侵。

    2.4形成无籽果实 果实的形成和发育与激素有关。经研究发现,外施生长素、赤霉素和细胞分裂素都可以促进受精或未受精子房膨大,形成有籽或无籽果实。例如,用4-氯苯氧乙酸(PCPA)处理番茄花蕾,可以诱得无籽番茄;用赤霉素处理葡萄,可以诱得无核葡萄。经过生长素处理的茄子花朵,果柄增粗,花冠不易脱落,并能形成无籽果实