馬鈴薯抑芽藥劑研究進(jìn)展

吳明陽(yáng)，李萬(wàn)明，丁大杰，范香全，趙羅瓊，黃 娟，鄧 力，何藝璇

（達(dá)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 達(dá)州 635000）

近年來，中國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，并被各級(jí)政府高度重視。2006 年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《關(guān)于加快馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，2008 年將馬鈴薯納入《全國(guó)優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域布局規(guī)劃》，2016年2月發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開發(fā)的指導(dǎo)意見》，文件決定將馬鈴薯作為主糧進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，同時(shí)“力爭(zhēng)到2020年馬鈴薯種植面積擴(kuò)大到1億畝以上”。

貯藏是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵問題之一。貯藏過程中，馬鈴薯塊莖提早發(fā)芽，對(duì)于馬鈴薯的栽培和加工均會(huì)產(chǎn)生較大影響。從馬鈴薯貯藏特點(diǎn)來看，很多馬鈴薯品種貯藏休眠期短于上一茬收獲到下一茬種植的時(shí)間間隔，使得種薯在貯藏期間過早的發(fā)芽，導(dǎo)致種用價(jià)值受到嚴(yán)重影響，也為運(yùn)輸帶來很多不便。從馬鈴薯加工特性來看，發(fā)芽時(shí)馬鈴薯生理代謝過程發(fā)生改變，大量消耗塊莖中的水分、養(yǎng)分，導(dǎo)致嚴(yán)重的品質(zhì)劣變，并且會(huì)產(chǎn)生龍葵素等有毒物質(zhì)，以至喪失應(yīng)用價(jià)值。因此，在馬鈴薯貯藏過程中使用抑芽藥劑抑制馬鈴薯發(fā)芽、延長(zhǎng)貯藏時(shí)間，對(duì)于馬鈴薯栽培、馬鈴薯加工都有極其重要的作用。

1 市場(chǎng)化的抑芽藥劑

目前，生產(chǎn)上常用的抑芽藥劑有氯苯胺靈、青鮮素（抑芽丹）、a-萘乙酸甲酯。其中，氯苯胺靈、青鮮素已被批準(zhǔn)登記使用在馬鈴薯上，并且對(duì)其使用方法及限量做出了明確規(guī)定（表1）[1]。

1.1 氯苯胺靈

氯苯胺靈（Chlorpropham，簡(jiǎn)稱CIPC），化學(xué)名為3-氯苯基氨基甲酸異丙酯，是一種高效的馬鈴薯抑芽藥劑[2-5]。歐美地區(qū)對(duì)CIPC 的研究較早，大量研究表明CIPC 能夠有效抑制馬鈴薯發(fā)芽，并能保持其品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)[6-10]。以CIPC 為主效成分的抑芽劑在歐洲國(guó)家、美國(guó)、加拿大、澳大利亞等的馬鈴薯貯藏中普遍使用，其抑芽效果也得到了馬鈴薯貯藏市場(chǎng)上的檢驗(yàn)。20 世紀(jì)末中國(guó)引進(jìn)了此類馬鈴薯抑芽劑[11]，進(jìn)行了用量、劑型、施用方法、作用機(jī)制等大量研究，并逐漸應(yīng)用在生產(chǎn)中。

表1 在馬鈴薯上已登記的抑芽藥劑及限量標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Registered potato sprout growth inhibitors and their limited standards

CIPC 的抑芽效果十分顯著，常溫貯藏抑芽率在85%以上，低溫貯藏接近100%[12,13]，經(jīng)CIPC 處理的馬鈴薯不發(fā)芽，或者芽萌發(fā)后停止生長(zhǎng)并干枯死亡[3,14]。CIPC 的施用方法有熏蒸、噴霧、洗薯、粉施，每1 000 kg 馬鈴薯用量為12.5～20 g CIPC[15]。陳億兵等[16]對(duì)CIPC 用量進(jìn)行研究，表明1 000 kg 馬鈴薯撒施2.5%氯苯胺靈粉劑最為適宜。孫開學(xué)[17]對(duì)CIPC 劑型進(jìn)行研究，表明氯苯胺靈50%熱霧劑在用量30～40 mg/kg 對(duì)馬鈴薯抑芽有較好作用，且對(duì)馬鈴薯品質(zhì)無(wú)不良影響。鐘蕾等[18,19]對(duì)CIPC 處理后馬鈴薯的生理變化進(jìn)行研究，表明CIPC 處理后塊莖的生理活性處于較低狀態(tài)，淀粉、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量穩(wěn)定，CIPC 可能通過降低馬鈴薯多酚氧化酶活性抑制發(fā)芽。劉芳等[20]對(duì)CIPC 處理后馬鈴薯品質(zhì)進(jìn)行研究，表明CIPC用量為0.3 g/kg 時(shí)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)成分中的維生素C 含量增加15.5%，可溶性固形物增加31.0%，良好地保持了馬鈴薯的貯藏品質(zhì)，減少了營(yíng)養(yǎng)成分的損失。唐世明和曹君邁[21]研究表明，CIPC 導(dǎo)致馬鈴薯代謝平衡被打破，淀粉結(jié)構(gòu)改變及呼吸作用被抑制，導(dǎo)致馬鈴薯糖含量升高、膜穩(wěn)定指數(shù)降低。張欣等[22]研究表明，CIPC 主要作用在芽眼，通過影響芽眼部位的內(nèi)源代謝抑制發(fā)芽。李守強(qiáng)等[23]研究表明，CIPC主要?dú)埩粼谑砥ぶ?，并且受馬鈴薯烹調(diào)方式和貯藏時(shí)藥劑施用方式的影響。

1.2 青鮮素

青鮮素（Maleic hydrazide，簡(jiǎn)稱MH），又名馬來酰肼、抑芽丹，化學(xué)名為順丁烯二酸酰肼，是一種植物生長(zhǎng)抑制劑。青鮮素可通過葉面角質(zhì)層和根部吸收進(jìn)入植物體內(nèi)，傳導(dǎo)到植物生長(zhǎng)活躍部位，影響植物的光合作用和細(xì)胞分裂，從而抑制植物芽的生長(zhǎng)[24]。青鮮素被廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物及園藝植物的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)，對(duì)于馬鈴薯可控制其發(fā)芽，延長(zhǎng)貯藏期，是一種高效的馬鈴薯抑芽藥劑。

趙雙等[25]研究表明，用0.25%～0.30%的青鮮素溶液噴施田間生長(zhǎng)的馬鈴薯葉片能抑制采后馬鈴薯的發(fā)芽，延長(zhǎng)馬鈴薯休眠期2個(gè)月。王迪軒和胡為[26]研究結(jié)果表明，收獲前2～4周用0.2%青鮮素溶液噴施葉片，可抑制采后馬鈴薯的發(fā)芽。楊昕臻等[27]認(rèn)為，應(yīng)該在馬鈴薯薯塊膨大期噴灑青鮮素溶液，并且遇到降雨應(yīng)補(bǔ)噴。宋國(guó)春等[28]研究了青鮮素在馬鈴薯應(yīng)用上的安全性，表明青鮮素噴施馬鈴薯植株的安全間隔期為7 d，其在馬鈴薯植株及土壤中消解速度較快。裴明黎[29]研究了青鮮素對(duì)馬鈴薯品質(zhì)及安全性的影響，表明青鮮素在抑制發(fā)芽的同時(shí)能安全、有效降低馬鈴薯的腐爛率。

1.3 α-萘乙酸甲酯

α-萘乙酸甲酯（Methyl ester of alpha-naphthylacetic acid，簡(jiǎn)稱MENA），是一種在農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用的生長(zhǎng)素類植物激素。20 世紀(jì)50 年代國(guó)外學(xué)者進(jìn)行了大量的合成與應(yīng)用研究，并且實(shí)行了大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)[30]。中國(guó)將α-萘乙酸甲酯用作馬鈴薯抑芽藥劑源于20 世紀(jì)80 年代，并在此時(shí)期進(jìn)行了大量的研究與應(yīng)用，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在中國(guó)5 000 kg馬鈴薯需用α-萘乙酸甲酯100～150 g[31]。

近年來，中國(guó)對(duì)α-萘乙酸甲酯的研究較多的集中在安全性評(píng)價(jià)以及對(duì)貯藏品質(zhì)的影響等方面。裴明黎[29]研究了α-萘乙酸甲酯對(duì)馬鈴薯品質(zhì)及安全性的影響，表明α-萘乙酸甲酯在抑制發(fā)芽的同時(shí)能安全、有效地減少馬鈴薯水分損失，保持其商品價(jià)值。范芳和劉家偉[32]研究表明，對(duì)馬鈴薯抑芽效果最好的α-萘乙酸甲酯濃度為40 mg/kg，并且在該濃度下能維持較穩(wěn)定的淀粉含量、維生素含量和蛋白質(zhì)含量。

1.4 常用抑芽藥劑的負(fù)面影響

氯苯胺靈、青鮮素（抑芽丹）、a-萘乙酸甲酯抑芽效果良好，在馬鈴薯貯藏產(chǎn)業(yè)中廣泛應(yīng)用，然而，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)應(yīng)用中卻表現(xiàn)出一定的局限性。如Frazier 和Olsen[33]研究表明，CIPC 用于種薯抑芽不但影響產(chǎn)量而且還會(huì)影響薯形，CIPC 不適宜用于種薯抑芽。有文獻(xiàn)報(bào)道[25]，氯苯胺靈、青鮮素（抑芽丹）、a-萘乙酸甲酯3 種藥劑存在一定的安全隱患。

2 新型馬鈴薯抑芽藥劑

近年來，隨著對(duì)綠色農(nóng)業(yè)的重視不斷加強(qiáng)，越來越多的學(xué)者致力于研究安全無(wú)毒、適用性廣的抑芽藥劑。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)了大量對(duì)馬鈴薯具有抑芽效果的新型化學(xué)藥劑。其中，研究較為成熟的主要有乙烯、香芹酮。

2.1 乙 烯

國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者如趙雙[15]、代紅飛[34]、Külen等[35]研究表明，外源乙烯對(duì)馬鈴薯抑芽具有較好效果，且不會(huì)對(duì)馬鈴薯造成不可逆的損傷。外源乙烯通過影響貯藏期間馬鈴薯塊莖糖代謝途徑中酸性轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合酶、蔗糖磷酸合成酶等多種酶的活性影響塊莖的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，從而影響馬鈴薯的休眠與發(fā)芽[34]。通常情況下，外源乙烯濃度越大，抑芽效果越好，4 μ/L的濃度下對(duì)部分特定馬鈴薯品種具有經(jīng)濟(jì)有效的抑芽效果，400 μ/L的濃度下具有較好的抑芽效果[15]。

2.2 香芹酮

葛霞等[36]、崔莎[37]、Oosterhaven[38]和Karanisa等[39]研究表明，香芹酮作為天然的馬鈴薯抑芽藥劑不僅能運(yùn)用于商品薯，也能適用于種薯，具有廣闊的市場(chǎng)開發(fā)前景。香芹酮通過抑制類異戊二烯代謝途徑中的限速酶3-羥甲基戊二酰輔酶A 還原酶的活性影響馬鈴薯芽的生長(zhǎng)。由于香芹酮具有揮發(fā)性，因此常用熏蒸的方法處理貯藏中的馬鈴薯塊莖。研究表明，極低濃度的香芹酮處理馬鈴薯即可取得較好的抑芽作用。

2.3 其他新型抑芽藥劑

近年來，研究人員不斷發(fā)現(xiàn)各類新型抑芽藥劑，研發(fā)新的馬鈴薯抑芽配方，發(fā)明了馬鈴薯種薯的貯藏方法[40,41]，指出1～16 mg/L 烯效唑[42]、紫莖澤蘭干粉或紫莖澤蘭提取物[43]、香料混合物（川楝子、八角、茴香）[44]可作為抑芽藥劑用于馬鈴薯種薯貯藏。陳彥云等[45]、李守強(qiáng)等[46]通過試驗(yàn)對(duì)比，自主研發(fā)出新的馬鈴薯抑芽配方，具有較好的抑芽效果。此外，一些萘的衍生物（如二甲基萘、二異丙基萘）、醇類化合物（如薄荷醇、香葉醇、橙花醇、壬醇、戊醇）、酯類化合物（如油菜素內(nèi)酯、茉莉酮酸甲酯）、醛類化合物（如肉桂醛、乙醛）、天然植物提取物（如臭椿提取物、大蒜精油）也對(duì)馬鈴薯芽的生長(zhǎng)有一定的抑制作用[25,27,47-49]。

3 展 望

馬鈴薯抑芽是馬鈴薯貯藏中保證種薯生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)品加工原料、食用質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，生產(chǎn)上常用的抑芽藥劑氯苯胺靈、青鮮素、α-萘乙酸甲酯因其具有使用效果好、成本低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。但由于農(nóng)民專業(yè)知識(shí)的缺乏、單戶貯藏掌握技術(shù)差異以及藥品本身不適用于種薯等因素使用上有一定的局限性，并且存在安全隱患，國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者對(duì)適用性更廣、更安全環(huán)保的抑芽藥劑進(jìn)行了大量研究，但由于成本高、技術(shù)不成熟等原因最終未被市場(chǎng)化。因此，研發(fā)安全、高效、低成本的馬鈴薯藥劑并進(jìn)一步推廣應(yīng)用十分必要。

其次，目前研究的抑芽藥劑成分單一，大多以研究某一種藥劑對(duì)馬鈴薯的抑芽作用為主。而馬鈴薯發(fā)芽的過程是一個(gè)十分復(fù)雜的生命新陳代謝過程，每一種不同的抑芽藥劑都能從各個(gè)不同的方面影響馬鈴薯的新陳代謝從而影響發(fā)芽，因此，結(jié)合各類抑芽藥劑的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮不同抑芽藥劑的作用，研發(fā)復(fù)合型配方抑芽藥劑具有重要意義。另外，加強(qiáng)馬鈴薯抑芽調(diào)控機(jī)制的研究，有助于為新型抑芽藥劑的開發(fā)、效果評(píng)價(jià)、安全性評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。