吡蚜酮和百菌清對綠蘿生長的Hormesis效應

余月書++李翠蘭++姜曉雯++金雪梅

摘要：以綠蘿為試驗材料，研究低劑量農藥對綠蘿根生長及對鉀、磷吸收功能的影響。結果表明：0.4 mg/kg吡蚜酮與百菌清混合對綠蘿根長、生根數(shù)量不存在明顯影響，對綠蘿根干物質積累產生顯著抑制作用；吡蚜酮與百菌清單獨處理對綠蘿鉀、磷吸收功能無明顯影響；0.4 mg/kg吡蚜酮與百菌清混合使用能顯著促進綠蘿對磷的吸收；2種農藥混合處理下，綠蘿磷含量隨百菌清濃度上升呈現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢，具有Hormesis效應的典型特征，其刺激效應為52.81%，最大刺激效應為8.725。

關鍵詞：吡蚜酮；百菌清；綠蘿；鉀；磷；Hormesis效應

中圖分類號： S682.36文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）06-0301-03

收稿日期：2015-04-16

基金項目：上海市聯(lián)盟計劃（編號：LM2014069）。

作者簡介：余月書（1970—），男，江蘇阜寧人，博士，副教授，主要從事昆蟲生態(tài)學及農藥對環(huán)境生物影響研究。Tel：（021）60873128；E-mail：yuyueshu@sit.edu.cn。農藥的作用是控制農田有害生物生長。研究發(fā)現(xiàn)，農藥能引起植物光合作用、可溶性糖含量、丙二醛含量、葉綠素含量及植物對化學元素的吸收等生理生化過程發(fā)生變化[1-5]。同時，低劑量農藥還具有促進靶標生物種群增長等有益作用[6-7]。本研究選擇生產上常用的農藥吡蚜酮與百菌清為試劑，研究低劑量農藥對綠蘿根生長及其吸收功能的影響，旨在為生產上合理使用吡蚜酮、百菌清提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

綠蘿由上海應用技術學院溫室培育，試驗時剪取長 10 cm、帶1張葉、不帶根的莖待用。25%吡蚜酮可濕性粉劑、75%百菌清可濕性粉劑由上海市園林科學研究所提供。

1.2試驗設計

1.2.1吡蚜酮與百菌清混合對綠蘿根生長的影響將 0.4 mg/kg 吡蚜酮溶液與0（CK）、4、8、16、32、64 mg/kg百菌清溶液等體積混合后放入500 mL錐形瓶中。每瓶插入并固定1株綠蘿待用。每個處理重復5次。處理60 d后測定綠蘿根長、根數(shù)量及根鮮質量。

1.2.2農藥對綠蘿吸收功能的影響

1.2.2.1吡蚜酮與百菌清單獨處理對綠蘿吸收功能的影響將0、4、8、16、32、64 mg/kg百菌清溶液與0.001、0.01、0.1、0.2、0.4 mg/kg吡蚜酮溶液分別放入500 mL錐形瓶中。每瓶中插入并固定1株綠蘿待用。以清水處理作為對照。每個處理重復3次。處理60 d后測定整株綠蘿鉀、磷含量。

1.2.2.2吡蚜酮與百菌清混合處理對綠蘿吸收功能的影響將0.4 mg/kg吡蚜酮溶液與0（CK）、4、8、16、32、64 mg/kg百菌清溶液混合后放入500 mL錐形瓶中。每瓶中插入1株待用的綠蘿，并固定。每個處理重復3次。處理60 d后測定整株綠蘿鉀、磷含量。

1.3方法

用直尺直接測量綠蘿根長。通過目測計數(shù)綠蘿根數(shù)。用剪刀將根剪下，用清水沖洗干凈，再用吸水紙吸干水分，用萬分之一天平測量綠蘿根鮮質量。將整株綠蘿從培養(yǎng)液中取出，用清水洗凈，自然風干，研磨，稱取0.2 g，用1 mol/L鹽酸浸提，用國產6400型火焰光度計測定K+含量。根據(jù)陳正行的方法[8] 并進行改進，測定綠蘿磷元素含量。根據(jù)Bunning等的方法[9-10]，Hormesis效應計算公式如下：

P=AUCHAUCZEP×100%=∫ZEP2ZEP1f（x）-Y0（ZEP2-ZEP1）∫ZEP2ZEP1f（x）dx×100%。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 12.0統(tǒng)計軟件分析數(shù)據(jù)。

2結果與分析

2.1吡蚜酮與百菌清混合對綠蘿根長的影響

由表1可知，與對照相比，0.4 mg/kg吡蚜酮與百菌清混合農藥對綠蘿平均根長均不產生明顯影響。0.4 mg/kg吡蚜酮與8 mg/kg百菌清混合能夠促進綠蘿根生長，其他濃度百菌清與吡蚜酮混合液均抑制綠蘿根的生長。

2.2吡蚜酮與百菌清混合對綠蘿根數(shù)的影響

表2表明，吡蚜酮與百菌清混合農藥對綠蘿生根數(shù)量表現(xiàn)出抑制效應，各處理綠蘿根數(shù)與對照差異均不明顯。

2.3吡蚜酮與百菌清混合對綠蘿根鮮質量的影響

表3表明，與對照相比，0.4 mg/kg吡蚜酮與16、32 mg/kg 百菌清混合農藥能夠顯著抑制綠蘿根鮮質量。

2.4吡蚜酮與百菌清對綠蘿根吸收功能的影響

表4、表5表明，與對照相比，吡蚜酮與百菌清單獨處理對綠蘿根吸收功能不產生明顯影響。表6表明，0.4 mg/kg吡蚜酮與百菌清混合能夠促進綠蘿根對鉀的吸收。與對照相比，0.4 mg/kg吡蚜酮與16、32 mg/kg百菌清混合溶液能夠顯著增加綠蘿根對磷的吸收量。

2.5吡蚜酮與百菌清混合溶液對綠蘿磷含量的Hormesis效應

以百菌清濃度（X）（0、4、8、16、32、64 mg/kg）為橫坐標，以P含量（Y）為縱坐標，對不同濃度百菌清與綠蘿磷含量之間的關系進行擬合，得出Y與X之間存在顯著的相關性（df=3，r=0.957>r0.05=0.878）（圖1）。兩者回歸關系為：

Y=-0.003X2+0.27X+2.65。

曲線Y與直線ZEP1、ZEP2所圍成的區(qū)域面積AUCZEP=589.54。Y0=3.25與ZEP1、ZEP2所圍成的區(qū)域面積為27768。則曲線Y與Y0直線圍成的區(qū)域面積AUCH=589.54-277.68=311.86。農藥混合對綠蘿磷含量的 Hormesis 效應值為：P=100%×311.86/589.54=52.81%，最大效應值是Y導數(shù)為0時的X值所對應的Y值，即8.725。

3結論與討論

研究發(fā)現(xiàn)，逆境脅迫對生物生長發(fā)育具有促進或抑制作用[4，11-12]。低劑量有毒物質對生物生長的促進作用在近年來多見報道[6]。低劑量百菌清處理能顯著促進彩葉草的生長，其根部干物質積累顯著增加[13]。綠蘿在低濃度氨氣處理下，其葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度整體提高，但氣孔長寬比降低；在高濃度氨氣脅迫下，綠蘿葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度整體降低，但氣孔長寬比升高[12]。植物的根是植物主要的功能組織，擔負著固定植物、吸收水分和礦質元素及改善環(huán)境等功能。低劑量農藥對綠蘿根生長作用未見報道。本研究表明，與對照相比，低劑量吡蚜酮與百菌清混合處理下，綠蘿根長及根數(shù)不存在顯著變化。0.4 mg/kg吡蚜酮與百菌清混合處理對綠蘿根干物質積累產生了顯著的抑制作用，表明農藥混合使用不利于綠蘿根生長。

鉀等礦質元素是植物生長的必需元素，缺鉀等化學元素對植物光合作用、葉綠素含量及蛋白質合成、氣孔開放、酶系統(tǒng)等都會產生影響[14-19]。本研究表明，低劑量吡蚜酮與百菌清單獨處理對綠蘿鉀、磷含量不產生顯著影響，也即對綠蘿根吸收功能不產生顯著影響。然而，低劑量吡蚜酮與百菌清混合處理后，綠蘿體內磷含量顯著上升，表明2種農藥對綠蘿根吸收功能產生了協(xié)同增效作用，導致綠蘿根吸收功能在農藥的混合處理下顯著增強。

Hormesis效應是有毒物質一種低促高抑現(xiàn)象，即有毒物質在低濃度狀態(tài)下對生物生長具有促進作用，高濃度下則具有抑制作用[20]。低劑量農藥引起生物Hormesis效應研究目前主要集中在農藥對害蟲的生殖刺激作用[6，11，21]。本研究采用AUCH/AUCZEP比率來證明農藥對植物的Hormesis效應及其幅度。結果表明，低劑量吡蚜酮與百菌清協(xié)同脅迫下，綠蘿體內磷含量隨百菌清濃度上升呈現(xiàn)出明顯的倒“U”形曲線，具有典型的Hormesis效應特征，Hormesis效應為52.81%，最大刺激效應為8.725[22]。低劑量有毒物質引起的Hormesis效應是否是一個普遍現(xiàn)象仍存爭議[23-24]，但低劑量農藥誘導生物的Hormesis效應是一個不爭的事實[6]。本研究結果表明，低劑量吡蚜酮與百菌清聯(lián)合作用誘導了綠蘿根吸收功能的Hormesis效應。

參考文獻：

[1]吳進才，許俊峰，馮緒猛，等. 稻田常用農藥對水稻3個品種生理生化的影響[J]. 中國農業(yè)科學，2003，36（5）：536-541.

[2]Nemoto H. Mechanism of resurjingce of the diamondback moth，Plutella xylostella （L.） （Lepidotera：Yponomeutidae）[J]. JARQ，1993，1：27-32.

[3]Btter N S，Kular J S. Resurjingce of whitefly in cotton and its management[J]. Indian Journal of Entomology，1999，61（1）：85-90.

[4]吳進才，董波，李冬虎，等. 4種農藥對水稻籽粒生長模型參數(shù)的影響[J]. 中國農業(yè)科學，2004，37（3）：376-381.

[5]余月書，吳進才，王芳，等. 吡蟲啉脅迫對水稻可溶性糖、游離氨基酸及鉀等礦物元素含量的影響[J]. 揚州大學學報：農業(yè)與生命科學版，2008，29（1）：85-89.

[6]Yu Y，Shen G，Zhu H，et al.Imidacloprid-induced hormesis on the fecundity and juvenile hormone levels of the green peach aphid Myzus persicae （Sulzer）[J]. Pesticide Biochemistry and Physiology，2010，98（2）：238-242.

[7]余月書，沈國清，陸貽通.吡蟲啉對桃蚜生殖力的Hormesis效應及對天敵控害效能的影響[J]. 科技通報，2010，26（6）：879-883.

[8]陳正行.植物和食物中磷測定方法的改進[J]. 化學世界，1996（1）：41-43.

[9]Buning H，Kossler W. Power of some tests for umbrella alternatives in the multisample location problem[ J]. Biomater，1997，39：481-494.

[10]Deng C，Graham R，Shukla R. Detecting and estimating Hormesis using a model-based approach[J]. Human & Ecological Risk Assessment，2001，7（4）：849-866.

[11]吳進才，王愛華，許俊峰，等. 兩種選擇性農藥的使用對刺激三化螟產卵及水稻生化影響的研究[J]. 中國農業(yè)科學，2003，36（10）：1163-1170.

[12]于洋，劉曉東，何淼. 氨氣脅迫對綠蘿葉片光合日變化特性的影響[J]. 湖北農業(yè)科學，2009，48（10）：2417-2419.

[13]余月書，黃志蓮，徐聘，等. 百菌清對彩葉草生長發(fā)育的影響[J]. 北方園藝，2014（17）：124-126.

[14]劉建祥，楊肖娥，吳良歡，等. 低鉀脅迫對水稻葉片光合功能的影響及其基因型差異[J]. 作物學報，2001，27（6）：1000-1006.

[15]Gupta A S，Berkowitz G A. Development and use of chlorotetracycline fluorescence as a measurement assay of chloroplast envelope-bound mg[J]. Plant Physiology，1989，89（3）：753-761.

[16]Cakmak I，Hengeler C，Marschner H. Changes in phliem export of sucrose in leaves in response to phosphorous，potassium and magnesium deficiency in bean plant[J]. Journal of Experimental Botany，1994，45：1251-1257.

[17]劉峰，張軍，丁秀英，等. 不同含鈣化合物的土壤處理對水稻旱育秧苗素質、生理特性及超微結構的影響[J]. 作物學報，2003，29（1）：8-12.

[18]趙方華，姜波. 鉀肥對加工番茄產量和品質性狀的影響[J]. 江蘇農業(yè)科學，2015，43（9）：188-190.

[19]吳巧玉，夏錦慧，何天久. 不同氮鉀水平對馬鈴薯干物質積累和產量的影響[J]. 江蘇農業(yè)科學，2015，43（11）：116-l18.

[20]Chapman P M. The implications of hormesis to ecotoxicology and ecological risk assessment[J]. Human & Experimental Toxicology，2001，20（10）：499-505.

[21]James D G，Price T S. Fecundity in twospotted spider mite （Acari：Tetranychidae） is increased by direct and systemic exposure to imidacloprid[J]. Journal of Economic Entomology，2002，95（4）：729-732.

[22]Sone S，Tsuboi S，Otsu Y，et al. Mechanisms of low susceptibility to imidacloprid in a laboratory strain of the small brown planthopper，Laodelphaz striatellus Fallen[J]. J Pestic Sci，1997，22（3）：236-237.

[23]Calabrese E J. Hormesis：from marginalization to main stream.A case for hormesis as the default dose-response model in risk assessment[J]. Toxicol Appl Pharmacol，2004，197（2）：125-136.

[24]Roberts S M. Another view of the scientific foundations of hormesis[J]. Critical Reviews in Toxicology，2001，31（4/5）：631-635.