有機磷農(nóng)藥氧樂果對玉米幼苗生長的影響盛積貴

張晶　李曉梅

摘要： 為了研究有機磷農(nóng)藥氧樂果對玉米幼苗的生理生化影響，采用溶液培養(yǎng)的方法，研究不同稀釋倍數(shù)的氧樂果對玉米幼苗的葉綠素含量、細(xì)胞相對滲透率、丙二醛含量、可溶性糖含量和地上生長量的影響。結(jié)果表明，氧樂果處理的第1、3、5、7、9天，隨著氧樂果稀釋倍數(shù)的減少，玉米幼苗的生長狀況不斷下降。當(dāng)稀釋倍數(shù)小于750倍時，地上鮮重顯著受到影響；稀釋750倍和稀釋500倍氧樂果處理的玉米幼苗葉綠素含量在第7天顯著減少，稀釋250倍氧樂果處理的玉米幼苗葉綠素含量一直降低；稀釋250倍氧樂果處理的玉米幼苗細(xì)胞相對滲透率比對照增加83.6%；稀釋250倍氧樂果處理的玉米幼苗丙二醛含量在第1天比對照增加39.9倍；在第9天時，稀釋750、500、250倍氧樂果處理的玉米幼苗可溶性糖與對照組相比差異顯著，分別增長了3.21、4.79、4.53倍。稀釋750倍的氧樂果已經(jīng)明顯抑制了玉米幼苗生長，稀釋250倍的氧樂果對玉米苗的抑制最為嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：玉米；有機磷農(nóng)藥氧樂果；幼苗生長；生理生化指標(biāo)

中圖分類號：S482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）15-3671-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.15.022

Abstract： In order to study the physiological and biochemical effects of maize seedlings against organophosphorus pesticide omethoate， the effects on chlorophyll content， relative permeability， malondialdehyde content， soluble sugar content and above-ground biomass of maize seedlings to different dilution ratio of omethoate cells of maize seedlings were studied. The results showed that growth status of maize seedlings declined with decreased omethoate dilution ratio in the 1st， 3rd， 5th， 7th， 9th day. When dilution ratio was less than 750 times， aboveground fresh weight was significantly affected； Diluted 750 times and 750 times omethoate of maize seedlings Chlorophyll content in the 7th day were significantly reduced， Diluted 250 times omethoate of maize seedlings Chlorophyll content was reduced constantly； Diluted 250 times omethoate of cell relative permeability was increased by 83.6% compared with CK； Diluted 250 times omethoate of malondialdehyde content of corn seedlings was increased by 39.9 times compared with CK in the 1st day； In the 9th day， diluted 750， 500， 250 times omethoate of soluble sugar content had significant differences compared with CK， which were increased by 3.21， 4.79， 4.53 times， respectively. When omethoate was diluted 750 times， the growth of maize seedling was inhibited， and the growth of maize seedling was inhibited most serious when omethoate was diluted 250 times.

Key words： corn； organophosphorus pesticide omethoate； seedling growth； physiological and biochemical indicators

有機磷農(nóng)藥是一類高效廣譜的殺蟲劑，廣泛用于農(nóng)作物蟲害的防治。全世界有機磷農(nóng)藥達(dá)數(shù)百種，其產(chǎn)量占農(nóng)藥總產(chǎn)量的50%以上[1]，中國有機磷農(nóng)藥的產(chǎn)量占全世界總量的1/3，農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用非常廣泛，但農(nóng)藥殘留對水資源及人體健康造成一定的威脅[2]。農(nóng)藥的使用不僅能直接污染地表水，同時通過淋溶、滲透等途徑污染地下水[3]。目前對有機磷農(nóng)藥的研究主要集中在對人和動物的毒理方面，研究對農(nóng)作物生長的影響研究較少。一般來說高濃度的有機磷農(nóng)藥使用后會對作物造成藥害，輕者減產(chǎn)，重者可導(dǎo)致作物死亡。在正常情況下使用的濃度，作物表面沒有明顯的變化，但對其生理生化上有一定影響。李曉梅等[4]研究發(fā)現(xiàn)乙酰甲胺磷和高效氟氯氰菊酯2種農(nóng)藥均能降低葉綠素含量，促進(jìn)葡萄糖和蛋白質(zhì)含量的提高。姜虎生等[5]研究發(fā)現(xiàn)低濃度農(nóng)藥（跳龜靈、對硫磷乳劑）使葉綠素含量和可溶性糖含量增加，但高濃度農(nóng)藥降低葉綠素含量和可溶性糖含量。呂超等[6]研究發(fā)現(xiàn)17.5 mg/L和35.0 mg/L吡蟲啉處理小麥苗6 h，小麥苗中苯丙氨酸解氨酶（PAL）均受到抑制，活性顯著降低，處理12 h后，PAL活性與對照相比顯著上升；100、200、400 mg/L滅多威處理小麥苗12 h后，小麥苗中PAL活性顯著升高。

氧樂果是一種高效有機磷殺蟲劑，使用較為廣泛。對氧樂果的研究國內(nèi)外主要集中在氧樂果的降解和植物吸收上，對作物的影響研究較少。仲麗等[7]報道高濃度氧樂果對小麥葉綠素含量會產(chǎn)生抑制作用，并會顯著增加葉片中的丙二醛和可溶性糖含量；超氧化物歧化酶（SOD），過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）先增高后降低；但高濃度（0.5 g/L）氧化樂果使根SOD、POD、CAT明顯下降。呂超等[6]報道250 、500、1 000 mg/L氧樂果處理小麥苗24 h內(nèi)，小麥苗中PAL活性呈現(xiàn)出先升高再降低的動態(tài)過程；而500、1 000 mg/L氧樂果處理小麥苗48 h內(nèi)，小麥苗中GST活性呈現(xiàn)出先降低再升高的動態(tài)過程。對根部長期置于農(nóng)藥環(huán)境中的研究更少，僅有張波等[8]2010年報道小麥根部高濃度的氧樂果處理顯著降低了小麥幼苗的葉綠素含量和類胡蘿卜素含量，且隨著處理時間的延長其差異尤為顯著；小麥響應(yīng)氧樂果脅迫并上調(diào)POD、CAT和SOD等保護(hù)酶的活性和可溶性糖的含量，降低葉片光合作用，但高濃度氧樂果處理對小麥根系產(chǎn)生了明顯的毒害作用。

玉米（Zea mays L.）是一年生重要的糧食和飼料作物。關(guān)于有機磷農(nóng)藥對玉米的影響還未見報道。本研究旨在揭示有機磷農(nóng)藥氧樂果在根部積累對玉米生理生化反應(yīng)的影響，從而為解決有機磷農(nóng)藥污染的問題提供必要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米種子（連勝188購自棗莊市市中區(qū)種子公司）、40%氧樂果（山東大成農(nóng)藥股份有限公司）。

1.2 試驗方法

試驗于2013年2月在棗莊學(xué)院植物生理實驗室進(jìn)行，采用溶液培養(yǎng)法（營養(yǎng)液采用霍格蘭配方），在光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行（白天28 ℃、夜晚24 ℃）。玉米經(jīng)沙培育苗，出苗10 d后，轉(zhuǎn)入水培溶液中。水培培養(yǎng)25 d后，進(jìn)行不同稀釋倍數(shù)的氧樂果處理，稀釋倍數(shù)分別為：0、1 500（相當(dāng)0.85 g/L）、1 250（相當(dāng)1.03 g/L）、1 000（相當(dāng)1.28 g/L）、750（相當(dāng)1.70 g/L）、500（相當(dāng)2.56 g/L）、250（相當(dāng)5.12 g/L）倍，將不同稀釋倍數(shù)的氧樂果混合在營養(yǎng)液中，共7個處理，每個處理設(shè)置3個重復(fù)。第1、3、5、7、9天測定玉米幼苗葉片的細(xì)胞膜透性、丙二醛（MDA）含量、可溶性糖含量、葉綠素含量。

1.3 測定方法

MDA含量測定采用硫代巴比妥酸法[9]，葉綠素含量測定采用葉綠素儀法，細(xì)胞質(zhì)膜的相對滲透率采用電導(dǎo)法[10]，可溶性糖含量測定采用苯酚法[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0和Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖形制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 氧樂果對玉米幼苗地上鮮重的影響

地上鮮重直觀地反映了玉米的生長狀況。由圖1可以看出，隨著氧樂果濃度的增加，玉米地上鮮重不斷下降。與對照相比，稀釋250倍的玉米地上鮮重下降了77.9%，稀釋500倍的玉米下降了34.5%，稀釋750倍降低了21.7%，稀釋1 000倍下降了7.7%、稀釋1 250倍下降了7%、稀釋1 500倍下降了6.3%。當(dāng)稀釋倍數(shù)小于750倍時，玉米地上鮮重顯著受到影響。

2.2 氧樂果對玉米幼苗葉片葉綠素含量的影響

葉綠素含量反映出光合作用強度與玉米生長狀況。從圖2可以看出，對照組玉米植株第7天與第1天相比葉綠素增長了82.6%，而氧樂果稀釋250倍處理的玉米植株第7天與第1天相比，葉綠素減少了73.7%。第9天時，稀釋250倍濃度的氧樂果比對照組葉綠素含量減少94.1%，差異極其顯著。稀釋750、500倍的氧樂果處理的玉米幼苗葉片內(nèi)葉綠素含量第5天含量最高，然后到第9天含量分別下降了53.8%、71.6%。

2.3 氧樂果對玉米幼苗葉片細(xì)胞質(zhì)膜透性的影響

由圖3可以看出，玉米葉片細(xì)胞膜透性與稀釋倍數(shù)之間呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性。不同稀釋倍數(shù)的氧樂果對玉米葉片細(xì)胞質(zhì)膜透性的影響不同。對照組的相對滲透率為11%，稀釋500、750、1 000、1 250、1 500倍的玉米幼苗的相對滲透率與對照相比分別增加了68.2%、47.3%、30.0%、19.0%、13.6%，稀釋250倍的玉米葉片相對滲透率為20.2%，與對照相比增加了83.6%，增長幅度最大。由此可以看出，氧樂果稀釋倍數(shù)越小，對細(xì)胞質(zhì)膜透性的影響越大。

2.4 氧樂果對玉米幼苗葉片中丙二醛含量的影響

植物在逆境條件下細(xì)胞膜易發(fā)生過氧化作用，丙二醛是膜脂氧化的分解產(chǎn)物，其積累會嚴(yán)重地?fù)p傷細(xì)胞的生物膜，使膜的流動性降低，對膜和細(xì)胞產(chǎn)生一定的傷害。因此MDA作為膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物，常用來衡量膜系統(tǒng)遭受損害的程度[12，13]。與對照相比，不同濃度氧樂果對玉米葉片中的MDA有不同程度的影響，在第9天時，稀釋750、500、250倍處理對玉米葉片丙二醛含量的影響與對照相比分別增加了13.8、42.1、39.9倍。稀釋1 000、1 250倍處理的玉米葉片中丙二醛含量與對照相比分別增加了3.2、1.9倍。而稀釋1 500倍處理的增加了1.2倍。稀釋250倍處理的玉米幼苗第9天與第1天相比，丙二醛含量增加了4.1倍，而對照組玉米幼苗丙二醛含量僅增加了31.7%，說明稀釋倍數(shù)小的氧樂果對玉米幼苗丙二醛含量影響顯著（圖4）。

2.5 氧樂果對玉米幼苗葉片中可溶性糖含量的影響

在逆境下，植物細(xì)胞會主動形成一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，提高細(xì)胞內(nèi)的溶質(zhì)濃度，降低水勢，以便從外界吸水?？扇苄蕴窃谠S多植物體內(nèi)作為滲透調(diào)節(jié)劑，對細(xì)胞質(zhì)膜和原生質(zhì)膠體有穩(wěn)定的作用，還可在細(xì)胞內(nèi)無機離子濃度高時起保護(hù)酶類的作用[14，15]。由圖5可以看出，在第9天時，稀釋750、500、250倍氧樂果處理的玉米幼苗與對照組相比差異極顯著，分別增長了3.21、4.79、4.53倍。稀釋250倍處理的玉米幼苗葉片可溶性糖含量第9天與第1天相比增加了8.55倍，稀釋500、750倍處理的玉米葉片內(nèi)可溶性糖含量第9天與第1天相比分別增加了10.5、8.8倍?？梢娤♂尡稊?shù)大的氧樂果對玉米幼苗葉片可溶性糖含量影響較小。

3 小結(jié)與討論

從葉綠素含量上分析，稀釋750倍氧樂果處理的對玉米影響較嚴(yán)重。稀釋750、500倍氧樂果處理的玉米幼苗葉綠素含量增長5 d后，在第7天顯著減少，分別比對照下降62.8%、72.1%，稀釋250倍處理的玉米幼苗葉綠素含量下降92.3%。從第7天的葉綠素含量上看，稀釋750倍的傷害已較明顯?？偟膩砜?，氧樂果處理使玉米幼苗葉綠素含量下降。張波等[8]發(fā)現(xiàn)在氧樂果處理第7天，隨著氧樂果濃度的增加，小麥葉片葉綠素含量分別比對照降低了0.1%、46.6%、52.6%和97.7%，與本研究結(jié)果相似。但姜虎生等[5]在對農(nóng)藥跳鬼靈和硫磷乳劑對玉米葉綠素含量的研究中發(fā)現(xiàn)，葉綠素含量隨農(nóng)藥濃度升高而先升高，后下降。而在本試驗中，稀釋750、500倍處理的玉米幼苗葉綠素含量是先升高后下降，而稀釋250倍處理的葉綠素含量一直是下降。這些差異可能與所用農(nóng)藥類別、農(nóng)藥濃度及研究方法的不同有關(guān)。

從可溶性糖含量上分析，在本試驗中可溶性糖含量都是升高的，這與張波等[8]的研究相似。姜虎生等[5]研究認(rèn)為隨農(nóng)藥濃度升高可溶性糖含量先升高后下降。張波等[8]用氧樂果處理的第1天，小麥葉片中可溶性糖含量，隨著氧樂果濃度的增加分別比對照增加了53.3%、79.0%、80.7%和112.3%。但在本試驗中，稀釋750倍以下的處理都升高非常明顯，而稀釋倍數(shù)為1 000、1 250、1 500倍的均不明顯。這些差別可能與植物的不同有關(guān)系。

從丙二醛含量上分析，處理第1天就有明顯差異，稀釋1 500、1 250倍處理丙二醛含量分別比對照增加了2.0、2.7倍，稀釋700、500、250倍處理分別增加13.8、42.1、39.9倍。從細(xì)胞相對滲透率來分析，第9天各處理的相對滲透率與對照差異均較明顯?？傊?，在本試驗中稀釋750倍以及小于750倍處理的對玉米幼苗的影響都較嚴(yán)重，其中稀釋250倍處理對玉米幼苗的危害最重。

本試驗研究結(jié)果表明，在逆境中玉米幼苗的細(xì)胞膜首先受害，表現(xiàn)為丙二醛含量和細(xì)胞膜透性的增加，隨之葉綠素也相應(yīng)被破壞，同時可溶性糖的含量升高?？扇苄蕴呛康脑龈?，是植物的防御性反應(yīng)。但這種防御性反應(yīng)是有限的。玉米在逆境中時間持續(xù)較久，地上部分生長就會受到抑制。

本試驗只是初步研究，農(nóng)藥對植物相關(guān)防御酶系統(tǒng)也有著密切的關(guān)系，但不同植物、不同處理方法對其影響較大，導(dǎo)致結(jié)果差異較大。下一步將開展各種逆境相關(guān)防御酶系統(tǒng)隨時間和濃度的動態(tài)變化及根中農(nóng)藥積累的動態(tài)變化研究，對農(nóng)藥污染機制進(jìn)行更深入地研究和探討。

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