侯文煥 趙艷紅 唐興富 廖小芳 勞賞業(yè) 李初英
摘要:【目的】探討不同濃度除草劑對(duì)菜用黃麻幼苗生理特性的影響,以期為菜用黃麻科學(xué)施用除草劑及建立優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)技術(shù)體系提供理論依據(jù)?!痉椒ā坎捎门柙栽囼?yàn),以圓果種菜用黃麻桂麻菜1號(hào)和桂麻菜2號(hào)為試驗(yàn)材料,種子于培養(yǎng)箱中催芽,待種子露白后播種,出苗5 d時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗進(jìn)行移栽,移栽5 d后噴施不同濃度(0.025~1.500 mg/kg)的除草劑莠去津,以噴施清水為對(duì)照,分別在噴施后第1、5、9、13和17 d測(cè)定幼苗丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GST)和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UGT)活性?!窘Y(jié)果】噴施不同濃度除草劑后,兩個(gè)菜用黃麻品種幼苗葉片的MDA含量及SOD、POD、PPO、CAT、GST和UGT活性均高于對(duì)照。噴施后天數(shù)相同時(shí),桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的MDA含量及PPO、GST活性隨著除草劑濃度的增加逐漸升高,均在1.500 mg/kg處理時(shí)顯著高于對(duì)照(P<0.05);CAT和UGT活性隨除草劑濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì);桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的POD、GST和UGT活性隨除草劑濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì),MDA含量及SOD、PPO活性波動(dòng)升高。除草劑濃度相同時(shí),桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的MDA含量及SOD、POD活性隨噴施后天數(shù)的增加波動(dòng)變化,PPO和GST活性則先升高后降低;桂麻菜2號(hào)隨噴施后天數(shù)的增加幼苗葉片的SOD活性波動(dòng)升高,UGT活性先降低后升高,PPO、CAT活性則先升高后降低。【結(jié)論】不同菜用黃麻品種對(duì)除草劑殘留的敏感程度存在差異。生產(chǎn)中若前茬施用長(zhǎng)殘留除草劑,后茬應(yīng)慎重種植菜用黃麻等對(duì)除草劑敏感的作物,或間隔較長(zhǎng)時(shí)間再進(jìn)行種植,以避免產(chǎn)生藥害。
關(guān)鍵詞: 除草劑殘留;菜用黃麻;莠去津;抗氧化酶活性;生理特性
中圖分類號(hào): S563.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):2095-1191(2018)12-2394-09
Effects of herbicide residue on the physiological properties of vegetable jute at seedling stage
HOU Wen-huan1, ZHAO Yan-hong1, TANG Xing-fu1, LIAO Xiao-fang1,
LAO Shang-ye2, LI Chu-ying1*
(1Cash Crops Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning? 530007, China;
2Hepu County Institute of Agricultural Sciences, Hepu, Guangxi? 536100, China)
Abstract:【Objective】The effects of different concentrations of herbicide on the physiological properties of vegetable jute seedling were explored to provide? theoretical basis for scientific application of herbicide in vegetable jute and establishment of high quality, high efficiency and safe production technology system. 【Method】Vegetable jute Guimacai 1 and Guimacai 2 were used as experiment materials to conduct pot experiment. Germination of seeds was accelerated in the incubator. Seeds were sowed after germinating. After 5 d of seedling emergence, seedlings with consistent growth were selected for transplanting. The seedlings were sprayed with different concentrations of herbicide atrazine(0.025-1.500 mg/kg), and the control was sprayed with water 5 d after the seedlings were transplanted. After spraying, the seedlings were determined including the contents of malondialdehyde(MDA) and superoxide dismutase(SOD),as well as polyphenol oxidase(PPO), peroxidase(POD),catalase(CAT),glutathione S-transferase(GST),UDP-glucuronosyltransferase(UGT) activities at 1, 5, 9, 13 and 17 d respectively. 【Result】 After being sprayed with different concentrations of herbicide, the MDA content,SOD,POD, PPO,CAT,GST and UGT activities of Guimacai 1 and Guimacai 2 were higher than those of control. At the same days after spraying, with the increase of herbicide concentration, the MDA content, PPO and GST activities of Guimacai 1 seedling leaves gradually increased. The values were significantly higher than those of control at 1.500 mg/kg treatment(P<0.05). With the increase of herbicide concentration, CAT and UGT activities increased first and then decreased. With the increase of herbicide concentration, POD,GST and UGT activity of Guimacai 2 seedling leaves increased first and then decreased, MDA content, SOD and PPO activity of Guimacai 2 showed fluctuation rise. At the same herbicide concentration,with the increase of days after spraying, MDA content, SOD and POD activities of Guimacai 1 seedling leaves showed fluctuation change. The PPO and GST activities of Guimacai 1 increased first and then decreased.With the increase of days after spraying, SOD activity of Guimacai 2 seedling leaves showed fluctuation increase,UGT activity of Guimacai 2 decreased first and then increased,? PPO and CAT activity increased first and then decreased. 【Conclusion】The sensitivity of different vegetable jute varieties to herbicide residue is different. If long-acting herbicide residue is applied in the previous crop of production, herbicide sensitive crops should be cautiously plan-ted in the succeeding crop such as vegetable jute, or replanted at a long interval to avoid pesticide damage.
Key words: herbicide residue; vegetable jute; atrazine; antioxidant enzyme activity; physiological property
0 引言
【研究意義】菜用黃麻為可食用的一種黃麻品種,主食嫩莖和幼葉,嫩莖質(zhì)地爽脆,幼葉軟滑清香,風(fēng)味獨(dú)特,口感極佳,常食不僅可補(bǔ)充鈣和微量元素,還具有健脾胃、潤(rùn)腸通便、降血壓、祛疲勞等功效(陶愛(ài)芬等,2015;侯文煥等,2018)。南方水稻田和甘蔗地常長(zhǎng)期使用長(zhǎng)殘留除草劑,導(dǎo)致土壤中除草劑殘留較多,對(duì)后茬作物造成了不同程度的藥害。而黃麻對(duì)除草劑特別敏感,不同類型的除草劑對(duì)黃麻的出苗率、成活率及產(chǎn)量均有顯著影響(陳常理等,2011a)。除草劑殘留引起的藥害在黃麻生產(chǎn)中常有發(fā)生,給黃麻生產(chǎn)造成了極大損失。因此,研究不同濃度除草劑殘留對(duì)菜用黃麻幼苗生理特性的影響,對(duì)合理使用除草劑及菜用黃麻的安全生產(chǎn)具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】國(guó)內(nèi)外關(guān)于除草劑對(duì)作物影響的研究主要集中在光合特性(王正貴等,2011;郭磊等,2017)、生理特性(張坤等,2013;劉歡等,2015)、農(nóng)藝性狀(Olabode and Sangodele,2014,張國(guó)賓等,2016)等方面。Wang和Zhou(2006)研究表明,氯嘧磺隆可使小麥葉片和根系中的丙二醛(MDA)含量增加,其濃度為300 μg/kg時(shí)可對(duì)葉片葉綠素造成顯著傷害,隨著濃度的增加和處理時(shí)間的延長(zhǎng),小麥葉片和根系抗氧化酶的防御作用完全喪失。Nemat Alla和Hassan(2006)研究表明,莠去津可顯著降低玉米的干鮮重,隨著濃度的增加和時(shí)間的延長(zhǎng),玉米幼苗的抗壞血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPX)和谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GST)活性均顯著降低。陳常理等(2011a)研究表明,7種不同除草劑對(duì)黃麻的株高、莖粗、根系、產(chǎn)量均可產(chǎn)生影響,不同藥劑產(chǎn)生的效果差異顯著。郭翔等(2011)研究表明,100 mg/L丙酯草醚對(duì)大麥的各項(xiàng)生理指標(biāo)均產(chǎn)生不利影響,隨處理時(shí)間的延長(zhǎng),其對(duì)大麥葉片乙酰乳酸合成酶(ALS)活性、蛋白質(zhì)含量、光合系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的抑制作用加劇。Aluko等(2013)研究表明,噴施不同濃度二甲戊靈及其與莠去津的混合物可抑制長(zhǎng)果黃麻種子的發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)度、胚芽長(zhǎng)、出苗率及幼苗根長(zhǎng)。錢(qián)蘭娟等(2014)研究表明,炔草酯可提高小麥幼苗期葉片的MDA含量及SOD、POD、GST活性,且不同品種間存在差異。張國(guó)賓等(2016)研究表明,二甲四氯鈉殘留對(duì)煙草的株高、葉長(zhǎng)和葉寬及過(guò)氧化物酶(POD)活性均有顯著抑制作用?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人關(guān)于除草劑對(duì)黃麻影響的研究主要集中在農(nóng)藝性狀及經(jīng)濟(jì)性狀方面(陳常理等,2011b;Aluko et al.,2013;Olabode and Sangodele,2014;Datta et al.,2017),且多為長(zhǎng)果種黃麻,而對(duì)黃麻生理特性影響的報(bào)道較少,特別是鮮見(jiàn)對(duì)圓果種菜用黃麻生理特性影響的報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以圓果種菜用黃麻為試驗(yàn)材料,采用盆栽試驗(yàn),探討不同濃度除草劑對(duì)菜用黃麻幼苗生理特性的影響,為菜用黃麻科學(xué)施用除草劑及建立優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)技術(shù)體系提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1. 1 試驗(yàn)材料
供試品種為圓果種菜用黃麻桂麻菜1號(hào)、桂麻菜2號(hào),由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。除草劑為38%莠去津懸浮劑(吉林市綠盛農(nóng)藥化工有限公司)。
1. 2 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)于2017年6月在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所人工氣候室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)采用盆栽法(塑料花盆內(nèi)徑23 cm、高18 cm,每盆裝土500 g)。挑選顆粒飽滿的黃麻種子,先用10% H2O2浸泡10 min,然后用蒸餾水沖洗干凈,將種子置于光照培養(yǎng)箱中以30 ℃進(jìn)行催芽。待種子露白后進(jìn)行播種,出苗5 d時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗進(jìn)行移栽,每盆移栽20株,3次重復(fù)。移栽5 d后向盆中噴施不同濃度的除草劑原藥水(模擬土壤中莠去津殘留量),使土壤中莠去津的最終有效濃度,即每千克風(fēng)干土壤中的莠去津濃度為0.025、0.200、0.600、0.800、1.000和1.500 mg/kg(前期預(yù)實(shí)試測(cè)定供試土壤水含量,保證每盆土壤重量相同,按試驗(yàn)需求配置不同濃度的除草劑藥液,根據(jù)土壤重量加入等體積的不同濃度藥液,并將藥液與土壤均勻混合),以噴施清水為對(duì)照(0 mg/kg,CK)并保持土壤水含量在(60±5)%。分別在噴施后第1、5、9、13和17 d隨機(jī)選取2~5株幼苗,取幼苗中上部葉片進(jìn)行相關(guān)生理指標(biāo)測(cè)定。
1. 3 測(cè)定項(xiàng)目及方法
將采集的樣品放入液氮中冷凍保存。稱取樣品1.0 g,加入9.0 mL磷酸緩沖液(pH 7.2~7.4,濃度0.01 mol/L),采用組織勻漿器于冰上對(duì)樣品進(jìn)行勻漿處理,5.0×103 r/min離心15 min,取上清液待檢。
參照陳浩東等(2018)的方法,采用酶聯(lián)免疫分析(ELISA)法,利用雙抗體夾心試劑盒(北京市永輝生物科技有限公司)測(cè)定樣品的MDA含量及SOD、POD、多酚氧化酶(PPO)、CAT、GST和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UGT)活性。
1. 4 統(tǒng)計(jì)分析
采用Excel 2010對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,利用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析,并對(duì)平均值進(jìn)行Duncans新復(fù)極差多重比較。
2 結(jié)果與分析
2. 1 除草劑殘留對(duì)菜用黃麻MDA含量的影響
MDA含量可反映機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化程度,間接反映植物細(xì)胞膜受傷害的程度(Aluko et al.,2013)。由表1可知,噴施不同濃度的除草劑后,兩個(gè)黃麻品種幼苗葉片的MDA含量均顯著高于其同期對(duì)照(P<0.05,下同)。噴施后天數(shù)相同時(shí),隨除草劑濃度增加,桂麻菜1號(hào)葉片的MDA含量逐漸升高,桂麻菜2號(hào)幼苗葉片MDA含量波動(dòng)升高,均在除草劑濃度為1.500 mg/kg時(shí)達(dá)最大值,顯著高于對(duì)照。除草劑濃度相同時(shí),隨噴施后天數(shù)增加,桂麻菜1號(hào)葉片MDA含量在多數(shù)濃度下變化不顯著(P>0.05,下同),僅在除草劑濃度為0.600和1.000 mg/kg時(shí),噴施后9 d時(shí)葉片MDA含量顯著高于噴施后1 d;桂麻菜2號(hào)葉片的MDA含量在多數(shù)除草劑濃度下隨天數(shù)增加有顯著變化,但均在噴施后第9 d含量最低。由此可見(jiàn),除草劑殘留對(duì)菜用黃麻MDA含量的影響存在品種間差異,對(duì)同一品種來(lái)說(shuō),高濃度的除草劑對(duì)其MDA含量的影響較明顯。
2. 2 除草劑殘留對(duì)菜用黃麻SOD活性的影響
在環(huán)境因子脅迫下,植物幼苗可激活體內(nèi)的抗逆體系,誘導(dǎo)SOD活性增加,以抑制活性氧對(duì)脂膜的過(guò)氧化作用,對(duì)生物膜起保護(hù)作用(Liang et al.,2003)。由表2可知,噴施不同濃度的除草劑后,兩個(gè)菜用黃麻品種幼苗葉片的SOD活性均高于其同期對(duì)照。噴施后天數(shù)相同時(shí),隨除草劑濃度增加,兩個(gè)品種幼苗葉片的SOD活性波動(dòng)升高,均在除草劑濃度為1.500 mg/kg時(shí)達(dá)最大值,且顯著高于同期對(duì)照。除草劑濃度相同時(shí),隨噴施后天數(shù)增加,桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的SOD活性在噴施后第9 d達(dá)最大值,桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的SOD活性在噴施后第5 d達(dá)最大值。由此可見(jiàn),除草劑殘留對(duì)不同品種菜用黃麻SOD活性的影響存在差異,但高濃度的除草劑殘留均會(huì)顯著影響菜用黃麻葉片的SOD活性。
2. 3 除草劑殘留對(duì)菜用黃麻PPO活性的影響
PPO常以潛伏形式存在于植物體內(nèi),通常在成熟、衰老或脅迫條件下,由于膜受傷害而活化,并導(dǎo)致活性增加(趙海燕等,2017)。由表3可知,噴施不同濃度的除草劑后,兩個(gè)菜用黃麻品種幼苗葉片的PPO活性均高于其同期對(duì)照。噴施后天數(shù)相同時(shí),隨除草劑濃度增加,桂麻菜1號(hào)葉片的PPO活性逐漸升高,而桂麻菜2號(hào)葉片的PPO活性波動(dòng)升高,二者均在除草劑濃度為1.500 mg/kg時(shí)達(dá)最大值,且顯著高于其同期對(duì)照。除草劑濃度相同時(shí),隨著噴施后天數(shù)增加,兩個(gè)品種幼苗葉片的PPO活性均呈先升高后降低的變化趨勢(shì),其中桂麻菜1號(hào)在不同的除草劑濃度處理下均在噴施后第13 d時(shí)葉片PPO活性最高,桂麻菜2號(hào)均在噴施后第9 d時(shí)葉片PPO活性最高。說(shuō)明高濃度的除草劑對(duì)菜用黃麻PPO活性的影響較明顯,且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而降低傷害。
2. 4 除草劑殘留對(duì)菜用黃麻CAT活性的影響
CAT是一種可以清除體內(nèi)H2O2的酶類清除劑,也是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一(Liang et al.,2003;趙海燕等,2017)。由表4可知,在噴施不同濃度的除草劑后,兩個(gè)菜用黃麻品種幼苗葉片的CAT活性均高于其同期對(duì)照,且在濃度為0.600~1.500 mg/kg時(shí)與對(duì)照差異顯著。噴施后天數(shù)相同時(shí),隨除草劑濃度增加,桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的CAT活性呈先升高后降低的變化趨勢(shì),桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的CAT活性在噴施后1~5 d均隨除草劑濃度增大而逐漸升高,9~17 d則先升高后降低。在除草劑濃度相同時(shí),隨噴施后天數(shù)的增加,桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的CAT活性波動(dòng)變化,在除草劑濃度為0.025~0.600 mg/kg時(shí)各噴施天數(shù)間差異不顯著;桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的CAT活性先升高后降低,除草劑濃度為0.600~1.000 mg/kg時(shí)在噴施后第5 d 葉片的CAT活性最高,且均顯著高于第17 d。
2. 5 除草劑殘留對(duì)菜用黃麻POD活性的影響
POD是眾多涉及清除活性氧類物質(zhì)酶中最重要的酶之一(丁超等,2017)。不同除草劑濃度及噴施后不同天數(shù)對(duì)菜用黃麻幼苗葉片的POD活性影響存在差異。由表5可知,噴施不同濃度的除草劑后,兩個(gè)黃麻品種幼苗葉片的POD活性均顯著高于其同期對(duì)照。噴施后天數(shù)相同時(shí),隨除草劑濃度增加,桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的POD活性整體上逐漸升高,僅在噴施后第9 d呈先升高后降低的變化趨勢(shì);桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的POD活性隨除草劑濃度的增加均呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。在噴施濃度相同時(shí),隨噴施后天數(shù)的增加,桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的POD活性波動(dòng)變化,在多數(shù)濃度下隨天數(shù)變化差異顯著,且均在噴施后第5~9 d葉片POD活性達(dá)最大值(1.500 mg/kg濃度處理除外),除草劑濃度為1.500 mg/kg處理下則在噴施后第17 d達(dá)最大值;桂麻菜2號(hào)幼苗葉片POD活性在多數(shù)濃度下隨天數(shù)變化差異顯著,幼苗葉片在除草劑濃度為0.025~0.600 mg/kg時(shí)呈先升高后降低的變化趨勢(shì),均在噴施后第9 d達(dá)最大值,在除草劑濃度為0.800~1.000 mg/kg時(shí)葉片POD活性呈升高—降低—升高的變化趨勢(shì),在除草劑濃度為1.500 mg/kg時(shí)呈先降低后升高的變化趨勢(shì)。由此可見(jiàn),高濃度的除草劑顯著地激活了菜用黃麻葉片的POD活性。
2. 6 除草劑殘留對(duì)菜用黃麻GST活性的影響
GST是植物體內(nèi)重要的生物轉(zhuǎn)化酶,是細(xì)胞抗損傷、抗癌變的主要解毒系統(tǒng)(Song et al.,2007)。由表6可知,在噴施不同濃度的除草劑后,兩個(gè)菜用黃麻品種幼苗葉片的GST活性均高于其同期對(duì)照。在噴施后天數(shù)相同時(shí),隨著除草劑濃度增加,桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的GST活性逐漸升高,桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的GST活性呈先升高后降低的變化趨勢(shì),兩個(gè)品種幼苗葉片的GST活性均在除草劑濃度為1.500 mg/kg時(shí)顯著高于對(duì)照。在除草劑濃度相同時(shí),隨噴施后天數(shù)的增加,桂麻菜1號(hào)幼苗葉片GST活性先升高后降低,除草劑濃度為0.025~1.500 mg/kg時(shí)均在噴施后第5 d葉片GST活性最高;桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的GST活性波動(dòng)變化,在除草劑濃度為0.025~0.600 和1.000~1.500 mg/kg時(shí)葉片GST活性在噴施后各天數(shù)間差異不顯著。由此可見(jiàn),高濃度的除草劑對(duì)菜用黃麻幼苗葉片的GST活性影響較大。
2. 7 除草劑殘留對(duì)菜用黃麻UGT活性的影響
UGT主要參與植物非生物脅迫,使植物體表現(xiàn)出抗逆境脅迫的表型。由表7可知,噴施不同濃度的除草劑后,兩個(gè)菜用黃麻品種幼苗葉片的UGT活性均高于對(duì)照,且均在除草劑濃度為0.800~1.000 mg/kg時(shí)與同期對(duì)照差異顯著。在噴施后天數(shù)相同時(shí),隨著除草劑濃度的增加,兩個(gè)品種幼苗葉片UGT活性均呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。在除草劑濃度相同時(shí),隨著噴施后天數(shù)的增加,桂麻菜1號(hào)幼苗葉片UGT活性波動(dòng)上升,在除草劑濃度為0.025~0.800 和1.500 mg/kg時(shí),噴施后各天數(shù)間葉片UGT活性差異不顯著;桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的UGT活性呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢(shì),除草劑濃度為0.025~0.600和1.000~1.500 mg/kg時(shí)噴施后各天數(shù)間葉片UGT活性差異不顯著。
3 討論
除草劑對(duì)田間雜草進(jìn)行防除的同時(shí)也會(huì)影響作物的生理和代謝。隨著除草劑莠去津毒理效應(yīng)的深入研究,發(fā)現(xiàn)莠去津主要通過(guò)阻隔葉綠素中激發(fā)能的傳遞,從而引發(fā)作物體內(nèi)活性氧簇(ROS)數(shù)量增加,當(dāng)ROS水平超出細(xì)胞防御能力范圍時(shí),細(xì)胞處于氧化脅迫狀態(tài),可引發(fā)膜脂過(guò)氧化、蛋白質(zhì)氧化、核酸損傷和酶失活等,進(jìn)而對(duì)植物細(xì)胞造成傷害(Song et al.,2007;Kriegeret-liszkay et al.,2008;Wu et al.,2010;王志學(xué),2011)。有研究表明,土壤中一定濃度的莠去津殘留會(huì)對(duì)后茬的千屈菜(王慶海等,2011)、皇竹草(陳建軍等,2014)、藻類(黃健等,2017)等植物的生長(zhǎng)和生理產(chǎn)生影響,且高濃度的影響更顯著。作物在受到除草劑脅迫時(shí)通常通過(guò)激活自身防御系統(tǒng)來(lái)提高抗氧化能力,進(jìn)而產(chǎn)生防御反應(yīng)以抵御脅迫產(chǎn)生的傷害。
MDA是ROS產(chǎn)物之一,可判斷植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的程度和植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱(Song et al.,2007;Kriegeret-liszkay et al.,2008;Wu et al.,2010;王志學(xué),2011),MDA含量越高,其產(chǎn)生的活性氧自由基越多,膜脂過(guò)氧化反應(yīng)越大,對(duì)細(xì)胞膜的傷害越大(李兆君等,2004)。本研究中,在不同濃度除草劑處理下,噴施后不同天數(shù)兩個(gè)菜用黃麻品種幼苗葉片的MDA含量均顯著高于對(duì)照,桂麻菜1號(hào)葉片MDA含量隨著除草劑濃度的增加逐漸升高,桂麻菜2號(hào)葉片MDA含量呈現(xiàn)波動(dòng)升高,均在濃度為1.500 mg/kg時(shí)達(dá)最大值。說(shuō)明不同濃度的除草劑激活了菜用黃麻的防御系統(tǒng)且高濃度除草劑的影響更明顯,促使葉片MDA含量增加以保護(hù)植株不受外界侵害,此結(jié)果與黃凱豐等(2011)對(duì)茭白、陳晉忠等(2012)對(duì)棉花、馬兵兵等(2015)對(duì)狼尾草的研究得出的植物體內(nèi)MDA含量隨除草劑濃度及脅迫時(shí)間的增加呈升高趨勢(shì)的結(jié)果一致。
Chauhan和Gupta(2005)、曲愛(ài)軍等(2006)、葉亞新和栗冠珍(2012)研究表明,植物受到除草劑脅迫時(shí)其葉片或幼苗的氧化酶活性會(huì)顯著低于對(duì)照,或隨著脅迫濃度增加呈上升或先升后降的變化趨勢(shì)。本研究結(jié)果表明,兩個(gè)菜用黃麻品種在不同濃度除草劑脅迫下,其幼苗葉片的SOD、POD、CAT和PPO活性均出現(xiàn)不同程度的升高,且在高濃度時(shí)與對(duì)照差異顯著。說(shuō)明除草劑進(jìn)入菜用黃麻體內(nèi)后激活了活性氧清除體系,以保護(hù)菜用黃麻免受除草劑侵害(梁艷榮等,2003),此結(jié)果與葉亞新和栗冠珍(2012)、劉歡等(2015)的研究結(jié)果一致。其中,隨著除草劑濃度的增加和噴施后時(shí)間的延長(zhǎng),桂麻菜1號(hào)和桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的SOD活性波動(dòng)升高,在第13 d時(shí)出現(xiàn)下降趨勢(shì),至第17 d時(shí)又出現(xiàn)微量上調(diào),呈現(xiàn)彈性效應(yīng)變化,與張坤等(2013)對(duì)皇竹草的研究結(jié)果一致,導(dǎo)致此種效應(yīng)的原因可能與植物自身的生理調(diào)節(jié)有關(guān)。桂麻菜1號(hào)幼苗葉片的CAT活性和桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的POD活性均隨著除草劑濃度的增加呈先升高后降低的變化趨勢(shì),說(shuō)明菜用黃麻對(duì)除草劑莠去津有一定的耐受能力,在低濃度時(shí)自身防御能力逐漸增強(qiáng)促使酶活性升高,而在高濃度時(shí)防御能力降低致使酶活性下降,與葉亞新和栗冠珍(2012)等對(duì)蘿卜、王鑫等(2011)對(duì)罌粟、劉歡等(2015)對(duì)燕麥的研究結(jié)果一致。隨著噴施后天數(shù)的增加,桂麻菜1號(hào)和桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的PPO活性及桂麻菜2號(hào)幼苗葉片的CAT活性均呈先升高后降低的變化趨勢(shì),說(shuō)明菜用黃麻在受到外界脅迫時(shí)啟動(dòng)了體內(nèi)的防御體系使酶活性增加,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)除草劑不斷降解,濃度降低,脅迫相應(yīng)減弱,這種酶活性下降的趨勢(shì)表明菜用黃麻在逐漸恢復(fù)代謝,與Nemat Alla和Hassan(2006)對(duì)玉米、王正貴等(2010)對(duì)小麥、丁超等(2017)對(duì)高粱的研究結(jié)果一致。
本研究除測(cè)定了菜用黃麻體內(nèi)的抗氧化酶活性外,還測(cè)定了植物中用于解毒的GST和UGT的活性,研究結(jié)果表明,不同除草劑濃度處理下,兩個(gè)黃麻品種幼苗葉片的GST和UGT活性均高于對(duì)照,說(shuō)明GST和UGT均參與了植物體內(nèi)的解毒過(guò)程,且除草劑濃度為0.800~1.500 mg/kg時(shí),兩種酶的活性依舊較高,與周游(2012)對(duì)小麥的研究結(jié)果一致;但有所不同的是,周游(2012)的研究表明小麥體內(nèi)的UGT活性在低濃度莠去津脅迫下受到激發(fā)而高濃度時(shí)受到抑制,本研究中各莠去津濃度處理下黃麻幼苗葉片的UGT活性均高于對(duì)照,且高濃度時(shí)與對(duì)照差異顯著,因此推測(cè)菜用黃麻相對(duì)于小麥可能對(duì)除草劑莠去津更加敏感。
合理使用除草劑對(duì)農(nóng)作物的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。本研究探討了南方稻田常用的長(zhǎng)效除草劑莠去津殘留對(duì)菜用黃麻幼苗期生理特性的影響,對(duì)黃麻的安全生產(chǎn)具有一定意義,但除草劑對(duì)黃麻生長(zhǎng)的影響是多方面的,下一步需深入研究除草劑殘留對(duì)菜用黃麻生長(zhǎng)發(fā)育及嫩莖葉品質(zhì)的影響,以完善黃麻優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)技術(shù)體系。
4 結(jié)論
不同菜用黃麻品種對(duì)除草劑殘留的敏感程度存在差異。噴施不同濃度除草劑后均可造成菜用黃麻幼苗葉片MDA含量增加及活性氧積累,導(dǎo)致抗氧化系統(tǒng)嚴(yán)重失衡,且高濃度除草劑的影響更顯著。但隨著噴施后天數(shù)的增加,黃麻幼苗葉片的PPO、CAT和GST活性略有下降,表明脅迫作用隨時(shí)間延長(zhǎng)逐漸減弱。因此,生產(chǎn)中若前茬施用長(zhǎng)效除草劑,后茬應(yīng)慎重種植菜用黃麻等對(duì)除草劑敏感的作物,或間隔較長(zhǎng)時(shí)間再進(jìn)行種植,以避免產(chǎn)生藥害。
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