四種農(nóng)藥對番茄葉片抗氧化相關(guān)酶活性的影響

于高波，杜康健，李賢，張光輝，趙長江，魏金鵬

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

四種農(nóng)藥對番茄葉片抗氧化相關(guān)酶活性的影響

于高波，杜康健，李賢，張光輝，趙長江，魏金鵬

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

為了揭示農(nóng)藥對番茄葉片抗氧化相關(guān)酶活性的影響，以番茄為試驗材料，利用四種具代表性殺蟲劑，毒死蜱、氯蟲苯甲酰胺、蘇云金桿菌、噻蟲嗪分別處理番茄葉片，并測定其APX、PPO、CAT、POD酶活性及相應(yīng)的蛋白含量。結(jié)果表明，農(nóng)藥殺蟲劑處理番茄后，番茄葉片蛋白含量受到除蘇云金桿菌處理外的其他農(nóng)藥處理的不同程度的影響，番茄葉片的抗氧化系統(tǒng)也發(fā)生了明顯的變化，抗氧化酶活性呈現(xiàn)出不同程度的提高以響應(yīng)農(nóng)藥處理，但均隨時間的延長而逐漸變小。APX、PPO、CAT酶活性在農(nóng)藥處理后12 h～1 d期間達(dá)較高水平，POD酶活性在噻蟲嗪、蘇云金桿菌、氯蟲苯甲酰胺三種農(nóng)藥處理后，均在3 d時達(dá)到最高值，7 d左右恢復(fù)至對照水平，但這種差異因農(nóng)藥種類的不同存在著一定差異，其中毒死蜱對番茄抗氧化酶活性的影響與其他農(nóng)藥相比有所不同。

番茄；農(nóng)藥；抗氧化酶

隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，農(nóng)藥在作物病蟲害的有效防治及作物高產(chǎn)的保障方面扮演了重要的角色。但農(nóng)藥是把雙刃劍，其帶來的農(nóng)藥殘留問題已逐漸引起了人們的高度重視[1]。已有研究發(fā)現(xiàn)在施農(nóng)藥時，僅約1%農(nóng)藥作用于靶標(biāo)生物，其余主要殘留在植物體或留于土壤或水域[2]。目前針對殺蟲劑、殺菌劑等農(nóng)藥的已有研究多集中在農(nóng)藥對有害生物的毒殺作用及農(nóng)藥的毒理，而針對其處理后對植物產(chǎn)生影響的研究相對較少。

實驗選用生產(chǎn)中常用的四種殺蟲劑，分別是毒死蜱、氯蟲苯甲酰胺、蘇云金桿菌、噻蟲嗪。毒死蜱具內(nèi)滲作用，是一種有機磷殺蟲劑，殺蟲范圍較廣，對于蔬菜等作物上的多種咀嚼式和刺吸式口器害蟲均有較為顯著的防治作用[3]。噻蟲嗪是低毒殺蟲劑，可有效防治多種害蟲，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用，故也為具代表性的殺蟲劑[4]。氯蟲苯甲酰胺是商品化的新型鄰氨基苯甲酞胺類殺蟲劑，它主要體現(xiàn)在對于鱗翅目害蟲的防治，與現(xiàn)有的殺蟲劑沒有交互抗性，其優(yōu)異的防效使其市場前景非常廣闊[5]。蘇云金桿菌是屬于芽孢桿菌，專注于農(nóng)林害蟲的防治，尤其是對鱗翅目幼蟲作用專一，有很強的毒殺作用，因而作為生物防治，在農(nóng)林害蟲防治方面有著極其廣泛的用途，尤其是對于松毛蟲的防治效果極好[6]。

目前關(guān)于農(nóng)藥過量、濫用對于生態(tài)系統(tǒng)所造成的影響的研究較多，但在一般情況下應(yīng)用化學(xué)農(nóng)藥防治有害生物時常用的是農(nóng)藥登記的推薦劑量，根據(jù)農(nóng)藥登記試驗有關(guān)安全性試驗結(jié)果，對非農(nóng)藥作用靶標(biāo)生物和環(huán)境沒有藥害，但其具體的生理生化指標(biāo)變化目前只有部分相關(guān)研究，但多集中于靶標(biāo)農(nóng)藥除草劑，而對于農(nóng)藥殺蟲劑對蔬菜作物的相關(guān)研究鮮見報道[7]。因此，實驗采用正常的推薦劑量，以番茄為植物試驗材料，采用生產(chǎn)實踐中常用的噴霧法噴施農(nóng)藥處理，測定四種農(nóng)藥對番茄葉片內(nèi)與抗氧化相關(guān)的酶活性的變化，為明確四種殺蟲劑對作物番茄的正常生理生化影響提供試驗證據(jù)，以其為農(nóng)藥在生產(chǎn)實踐中的科學(xué)安全使用提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)，也可為科學(xué)地評價農(nóng)藥的環(huán)境生物學(xué)行為，拓寬和完善農(nóng)藥的環(huán)境知識體系，并為今后制定農(nóng)藥對植物毒性的評價標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)[8-11]。對農(nóng)作物潛在毒害的研究也對預(yù)防和減少藥害的發(fā)生與發(fā)展具有重要意義。

1 試驗材料與方法

1.1 供試材料

番茄品種：粉番一號（由安徽省合肥市合豐種業(yè)有限公司生產(chǎn)）

農(nóng)藥：噻蟲嗪：阿克泰，25%阿克泰水分散粒劑（活性成分為噻蟲嗪），購自先正達(dá)中國投資有限公司；毒死蜱：氯吡硫磷，40.7%毒死蜱乳油，購自山東臨沂化聯(lián)化工有限公司；蘇云金桿菌殺蟲劑：8 000 IU·mg-1蘇云金桿菌懸浮劑，購自湖北農(nóng)科谷生態(tài)科技有限公司；氯蟲苯甲酰胺：氯蟲苯甲酰胺20%懸浮劑，購自杜邦公司。

1.2 試驗設(shè)計與取樣

試驗材料粉番一號番茄于2015年4月中旬育苗，待番茄長至4片真葉，定植于黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)園藝試驗基地大棚內(nèi)，栽培期間常規(guī)管理。待2015年7月1日分別進(jìn)行噻蟲嗪、毒死蜱、蘇云金桿菌殺蟲劑、氯蟲苯甲酰胺四種農(nóng)藥處理。試驗以清水處理為對照，設(shè)置3次重復(fù)，采用葉面外源噴施處理方式，處理濃度為農(nóng)藥的各自推薦劑量。噻蟲嗪：25%阿克泰水分散粒劑，2 500倍液噴霧（300 g·hm-2，有效成分75 g·hm-2）；毒死蜱：氯吡硫磷，40.7%毒死蜱乳油1 500 mL·hm-2對水噴霧；蘇云金桿菌殺蟲劑：8 000 IU·mg-1蘇云金桿菌懸浮劑800倍液噴霧（15 000 g·hm-2）對水；氯蟲苯甲酰胺20%懸浮劑150 mL·hm-2對水噴霧。各處理的取樣時間設(shè)定分別為農(nóng)藥處理后0、3、6、12 h、1、3、5、7 d 8個時間點。每時間點選取相同長勢，相似植株位置的葉片混合取樣，-20℃保存，用于植株生理活性指標(biāo)等的測定。

1.3 試驗測定指標(biāo)及方法

試驗通過對各時間點的抗壞血酸過氧化物酶（APX）；多酚氧化酶（PPO）；過氧化氫酶（CAT）；過氧化物酶（POD）；可溶性蛋白質(zhì)（Pro）的測定分析以監(jiān)測番茄葉片各生理指標(biāo)的變化，具體測定方法參考謝飛的試驗方法[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用Origin軟件進(jìn)行作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 四種農(nóng)藥對番茄抗壞血酸過氧化物酶（APX）的影響

抗壞血酸過氧化物酶APX是植物清除活性氧的重要抗氧化酶之一，也是抗壞血酸代謝的關(guān)鍵酶之一。APX催化還原型抗壞血酸ASA還原H2O2，是植物ASA的主要消耗者。由圖1可知，除毒死蜱外的其他三種農(nóng)藥對處理后的番茄體APX活性均呈現(xiàn)出處理后6 h開始明顯升高，處理后12 h時達(dá)最高值，而后呈降低的趨勢，處理3 d后APX酶活性恢復(fù)至對照水平，而番茄葉片的APX酶活性也在毒死蜱處理后先上升，但在處理后1 d開始降低。番茄葉片的APX酶活性在蘇云金桿菌處理后12 h達(dá)最高，明顯高于其他處理及對照。

2.2 四種農(nóng)藥對番茄體多酚氧化酶（PPO）的影響

多酚氧化酶PPO是一種含銅氧化酶，主要存在于動植物、微生物和培養(yǎng)細(xì)胞中，能使一元酚和二元酚氧化產(chǎn)生醌，從而引起褐化，與果蔬加工、茶葉品質(zhì)以及組培等密切相關(guān)。由圖2可知，農(nóng)藥對于番茄體內(nèi)的多酚氧化酶PPO酶活的影響趨勢大致相同，PPO的酶活在0～1 d逐漸增加，1 d時均達(dá)到最高值，而1 d后緩慢下降，處理間差異不大，但均高于對照水平。

圖1 農(nóng)藥對番茄體內(nèi)抗壞血酸過氧化物酶APX的影響Fig.1Effect of pesticides on APX activity in tomato

圖2 農(nóng)藥對番茄體內(nèi)多酚氧化酶PPO的影響Fig.2Effect of pesticides on PPO activity in tomato

2.3 四種農(nóng)藥對番茄體內(nèi)過氧化氫酶（CAT）酶活性的影響

過氧化氫酶CAT廣泛存在于動物、植物、微生物和培養(yǎng)細(xì)胞中，是最主要的H2O2清除酶，在活性氧清除系統(tǒng)中具有重要作用。如圖3所示，CAT酶活性在氯蟲苯甲酰胺與噻蟲嗪處理6 h后均高于其他兩種農(nóng)藥處理及清水對照，并且氯蟲苯甲酰胺、噻蟲嗪處理后番茄葉片CAT酶活性在6 h達(dá)到最大值，而后隨著時間的延長而降低，番茄葉片CAT酶活性在噻蟲嗪處理后1 d基本恢復(fù)到對照水平。而毒死蜱對于CAT酶活性的影響相對較小，僅在處理后1 d明顯高于清水對照。番茄葉片CAT酶活性在蘇云金桿菌處理后變化較大，先下降在上升，而后恢復(fù)至對照水平，其酶活性在處理后12 h最低，處理后3 d最高，7 d恢復(fù)至清水對照水平。

圖3 農(nóng)藥對番茄體內(nèi)過氧化氫酶CAT酶活的影響Fig.3Effect of pesticides on CAT activity in tomato

2.4 四種農(nóng)藥對番茄體內(nèi)過氧化物酶（POD）的影響

過氧化物酶POD廣泛存在于動物、植物、微生物和培養(yǎng)細(xì)胞中，可催化過氧化氫氧化酚類和胺類化合物，具有消除過氧化氫和酚類、胺類毒性的雙重作用。由圖4可知噻蟲嗪、蘇云金桿菌處理后的POD活性值變化趨勢類似，均在處理后12 h內(nèi)呈下降趨勢，12 h后POD酶活性升高，至3 d時達(dá)到最大值，而后緩慢下降，處理后7 d時仍高于清水對照。而氯蟲苯甲酰胺處理后POD酶活性變化相對較小，POD酶活性緩慢升高至處理后3 d，3 d后開始下降，氯蟲苯甲酰胺處理后7 d時，番茄葉片的POD酶活性與噻蟲嗪、蘇云金桿菌處理水平相近。與其他三者不同，番茄POD活性在毒死蜱處理后6～12 h呈最大值，12 h后迅速下降至清水對照水平。

圖4 農(nóng)藥對番茄體內(nèi)過氧化物酶POD的影響Fig.4Effect of pesticides on POD activity in tomato

2.5 四種農(nóng)藥對番茄體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量（Pro）的影響

植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類，測其含量是了解植物體總代謝的一個重要指標(biāo)。根據(jù)圖5可知，番茄葉片蛋白質(zhì)含量經(jīng)噻蟲嗪和氯蟲苯甲酰胺處理后在1 d時達(dá)到最大值，而后下降。處理蘇云金桿菌后Pro的含量變化最小，僅在處理后6～12 h高于清水對照，其他時期基本處于對照水平。而毒死蜱處理1 d后，可溶性蛋白質(zhì)含量在6 h、3 d時相對較高，處理后12 h時可溶性蛋白質(zhì)相對較低。

圖5 農(nóng)藥對番茄體內(nèi)蛋白質(zhì)PRO含量的影響Fig.5Effect of pesticides on protein content in tomato

3 討論

試驗研究結(jié)果表明不同的四種農(nóng)藥殺蟲劑處理番茄對植物的抗氧化系統(tǒng)均有明顯的影響。植物體內(nèi)的保護酶體系（活性氧清除系統(tǒng)）中的CAT、POD的酶活性在農(nóng)藥處理后均有明顯的波動，這與李小俠等關(guān)于農(nóng)藥脅迫對棉花生理生化的影響的研究結(jié)果相類似[13]，CAT酶活經(jīng)農(nóng)藥處理后在6 h、3 d時酶活較其他時間點高，其中以氯蟲苯甲酰胺在6 h時的CAT酶活最高，蘇云金桿菌作用后CAT酶活在3 d達(dá)到最大值，而毒死蜱同對照變化趨勢相類似。POD酶活性在噻蟲嗪、蘇云金、氯蟲苯甲酰胺三種農(nóng)藥處理后，均在3 d時達(dá)到最高值，而后呈下降趨勢，但經(jīng)毒死蜱處理后番茄POD酶活呈上升趨勢，并在12 h時達(dá)到最大值，而后下降并恢復(fù)到對照水平，毒死蜱處理后可能對于POD酶活影響不大，植物體可以通過自身調(diào)節(jié)作用迅速恢復(fù)到對照水平，這同謝志南等關(guān)于毒死蜱對番木瓜生理生化及植株生長的影響研究結(jié)果相一致[14]。APX酶活經(jīng)蘇云金桿菌、氯蟲苯甲酰胺、噻蟲嗪處理后均在12 h達(dá)到了最大值，毒死蜱處理后的APX酶活在1 d時達(dá)到了最大值，而后均呈下降趨勢。這四種農(nóng)藥對植物的影響中發(fā)現(xiàn)毒死蜱與其他三種處理存在一定的差距，這可能由于毒死蜱是非內(nèi)吸式的農(nóng)藥，而其他三種農(nóng)藥皆為內(nèi)吸式的農(nóng)藥，不同種類的農(nóng)藥處理后，植物體對其反應(yīng)有所區(qū)別。四種農(nóng)藥對于植物體內(nèi)的多酚氧化酶PPO酶活的影響趨勢大致相同，從而可得知農(nóng)藥處理后使植物體中的PPO酶活持續(xù)升高，表明農(nóng)藥處理使番茄體內(nèi)的多酚氧化酶有所反應(yīng)，這同湯方等的研究相一致[15]。但之后由于植物自身的調(diào)節(jié)功能，故而1 d后緩慢下降至對照水平。因此，實驗結(jié)果總體上反映出農(nóng)藥施于植物體上會對植物體造成生理生化上的影響，可能破環(huán)了植物的正常生理代謝，在一定的程度上對于番茄可能作為一種脅迫因子，張志清的相關(guān)研究也有類似的推論[1]。但是由于選用的農(nóng)藥種類不同，劑型不同，作用機理不同，對植物影響的程度也各不相同，而引起植物對其做出相對應(yīng)反應(yīng)的具體作用機理與變化原因尚需進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論

（1）噻蟲嗪、蘇云金桿菌、氯蟲苯甲酰胺三種農(nóng)藥處理后植物體APX酶活均持續(xù)升高，而12 h后緩慢下降至對照水平，番茄APX酶活性在蘇云金桿菌處理后12 h高于其他處理及對照，而毒死蜱處理1 d后，番茄APX酶活性開始降低。四種農(nóng)藥處理后番茄PPO酶活均持續(xù)升高，而1 d后緩慢下降至對照水平。

（2）番茄CAT酶活性在噻蟲嗪、氯蟲苯甲酰胺農(nóng)藥處理后6 h、1 d時酶活較其他時間點高，番茄葉片CAT酶活性在蘇云金桿菌處理后變化較大。POD酶活性在噻蟲嗪、蘇云金桿菌、氯蟲苯甲酰胺三種農(nóng)藥處理后，均在3 d時達(dá)到最高值；而毒死蜱處理對番茄CAT酶活性、POD酶活性影響不大。

（3）番茄葉片蛋白質(zhì)含量經(jīng)噻蟲嗪和氯蟲苯甲酰胺處理后有所上升，但在處理1 d后開始下降。蘇云金桿菌處理對番茄葉片蛋白含量影響較小。而毒死蜱處理1d后，可溶性蛋白質(zhì)含量在6 h、3 d時相對較高。

（4）總之，農(nóng)藥殺蟲劑處理番茄后，番茄葉片的抗氧化系統(tǒng)發(fā)生了明顯的變化，抗氧化酶活性不同程度的提高以響應(yīng)農(nóng)藥處理，但這種差異因農(nóng)藥種類的不同存在著一定差異，但均隨時間的延長而逐漸變小。

［1］張清智，陳振德，王文嬌，等.毒死蜱脅迫對小白菜抗氧化酶活性和相關(guān)生理指標(biāo)的影響［J］.生態(tài)學(xué)報，2008，28（9）：4524-4530.

［2］沈國興，嚴(yán)國安，彭金良，等.農(nóng)藥對藻類的生態(tài)毒理學(xué)研究［J］.環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1999（6）：131-140.

［3］Liu J L，Yu J F，Yin J L，et al.Research progress on the effect of chemical pesticides on plant physiology and biochemistry［J］.Agrochemicals，2006，45（8）：511-514.

［4］趙云，秦新榮，徐春，等.殺蟲劑噻蟲嗪的殘留研究進(jìn)展［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（2）：75-78.

［5］楊桂秋，童怡春，楊輝斌，等.新型殺蟲劑氯蟲苯甲酰胺研究概述［J］.世界農(nóng)藥，2012（1）：31-34.

［6］馬寧，孟志軍，王培，等.農(nóng)作物病蟲害預(yù)報方法研究綜述［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2016，28（1）：15-18.

［7］Marco E，Perona E，Orus M I.Effects of acephate on N2-fixing cyano bacterium Anabaena PCC7119［J］.Bulletin of Environmental Contamination&Toxicology，1992，48（6）：894-900.

［8］Wu J C，Xu J F，F(xiàn)eng X M，et al.Impacts of pesticides on physiology and biochemistry of rice［J］.Scientia Agricultura Sinica，2003，36（5）：536-541.

［9］Feng X M，Luo S S，Hu J W，et al.Effect of pesticides on MDA and chlorophyl lcontent of rice Leaves［J］.Acta A－griculturae Nucleatae Sinica，2003，17（6）：481-484.

［10］Qu A J，Guo L H，Sun X L，et al.Effects of pesticides tress on free proline and SOD content in Euonymus japonica［J］.Agrochemicals，2006，45（1）：35-37.

［11］Luo S S，Wang Z G，F(xiàn)eng X M，et al.Study on tracer dynamics of effects of pesticides on export rate of photosynthate of rice leaves［J］，Scientia Agricultura Sinica，2002，35（9）：1085-1089.

［12］謝飛，王宏鑌，王海娟，等.砷脅迫對不同砷富集能力植物葉片抗氧化酶活性的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009，28（7）：1379-1385.

［13］李小俠.農(nóng)藥脅迫對棉花生理生化的影響［D］.石河子：石河子大學(xué)，2008.

［14］謝志南，林麗仙，鐘贊華，等.毒死蜱對番木瓜生理生化及植株生長的影響［J］.熱帶作物學(xué)報，2009，30（4）：479-484.

［15］湯方，趙文亮，左勝涵，等.農(nóng)藥脅迫對楊樹多酚氧化酶的影響［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，36（6）：81-84.

Effects of Four Pesticides on Activities of Antioxidant Enzymes in Tomato Leaves

Yu Gaobo，Du Kangjian，Li Xian，Zhang Guanghui，Zhao Changjiang，Wei Jinpeng
（College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

In order to reveal the effect of pesticides on the antioxidant enzymes activities in tomato leaves，tomato was used as experimental material，and the activity of APX，PPO，CAT，POD and the protein content of tomato treated with four pesticides（chlorpyrifos，chlorantraniliprole，bacillus thuringiensis and thiamethoxam）respectively were determined.The results showed that the protein content of tomato leaf was affected in different treatments except for Bacillus thuringiensis，and the antioxidant enzyme activity of tomato leaves increased in different degree in response to pesticide treatment，although the difference became smaller with the extension of time.The activities of APX，PPO and CAT were higher between 12 h and 1 d after pesticide treatment，and the activity of POD was the highest at 3 d after treatment with thiamethoxam，bacillus thuringiensis and chlorantranil，and revert to control level at 7 d after treatment.However，the effect of pesticides on antioxidant enzyme activities of tomato leaves were distinctive due to different types of pesticides，such as the effects of chlorpyrifos on antioxidant enzyme activities of tomato were different from others.

tomato；pesticide；antioxidant enzyme

S6

A

1002-2090（2017）04-0016-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2017.04.004

2016-12-28

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（12541575）；黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目（201610223016）；國家自然科學(xué)基金青年基金項目（31301769）；黑龍江省政府博士后基金項目（LBH-Z14041）。

于高波（1985-），女，講師，浙江大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事蔬菜生理生態(tài)的教學(xué)與研究。