莠去津和拿捕凈對西瓜種子萌發(fā)及相關酶活性的影響

呂雙雪 欒非時 朱子成 李燕 李亞平 王學征

摘 要： 為探究西瓜對拿捕凈、莠去津的敏感性，為拿捕凈、莠去津安全應用和選育耐藥性品種提供理論依據(jù)，選用3個西瓜品種，采用不同濃度的拿捕凈、莠去津?qū)ξ鞴戏N子進行處理，測定了西瓜種子的發(fā)芽率、側根數(shù)、根長以及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性。結果表明，莠去津與拿捕凈對西瓜種子發(fā)芽率有一定影響；莠去津?qū)Σ煌鞴戏N子側根數(shù)有抑制作用；不同拿捕凈處理對西瓜種子側根數(shù)、根長、SOD活性和POD活性有促進作用。綜合看來，除草劑拿捕凈對西瓜種子萌發(fā)及相關酶活性有促進作用，能夠有效提高西瓜產(chǎn)量、改善品質(zhì)。

關鍵詞： 西瓜； 莠去津； 拿捕凈； 種子萌發(fā)； 酶活性

Abstract： In order to explore the sensitivity of watermelon to sethoxydim and atrazine and provided a theoretical basis for the safe application and selection of drug resistant varieties，this experiment selected three watermelon varieties and applied different concentrations of the sethoxydim and atrazine，the germination rate， lateral root number， root length ， dismutase （SOD） and peroxidase （POD） activities of watermelon seeds were measured.The results showed that atrazine and sethoxydim had a certain effect on the germination rate of watermelon seeds. Atrazine inhibited the number of lateral roots of different watermelon seeds. Different concentrations of sethoxydim have a positive effect on the number of lateral roots， root length， SOD activities and POD activities of watermelon seeds. Taken together， the herbicide sethoxydim can promote germination rate and related enzyme activity of watermelon seeds， and can effectively improve the yield and quality of watermelon

Key words： Watermelon； Atrazine； Sethoxydim； Seed germination； Enzyme activity

西瓜是我國重要的園藝作物，西瓜產(chǎn)業(yè)是具有較強國際競爭力和較大經(jīng)濟增長空間的重要園藝產(chǎn)業(yè)之一[1-2]，據(jù)世界糧農(nóng)組織統(tǒng)計，2016年我國西瓜栽培面積為189萬hm2，甜瓜栽培面積48萬hm2，分別占全球西瓜甜瓜總栽培面積的38.3%和53.8%，均居世界第一[3]。西瓜多與玉米和大豆輪作，玉米和大豆生產(chǎn)中經(jīng)常大量使用除草劑，而西瓜是對除草劑比較敏感的作物，隨著除草劑應用數(shù)量和種類的不斷增加，西瓜出現(xiàn)藥害的現(xiàn)象也越來越突出，輕者影響西瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)，重者造成絕收，給瓜農(nóng)帶來不可彌補的損失。

拿捕凈化學名稱為2-[1-（乙氧亞氨基）丁基]-5-（2-乙硫基丙基）-3-羥基環(huán)己-2-烯酮，又稱烯禾定（sethoxydim），別名乙草丁，是日本曹達株式會社生產(chǎn)的旱田除草劑，是一種內(nèi)吸選擇性除草劑，噴灑施藥后，很快被雜草的莖葉吸收，對一年生和多年生禾本科雜草都有較好的除草效果[4]。拿捕凈具有極高的內(nèi)吸傳導性和選擇性，幾乎對所有禾本科雜草有高活性，對闊葉雜草無效而安全，適用于闊葉作物棉花、油菜、馬鈴薯、大豆、向日葵和水果蔬萊等，是目前市場上最受歡迎的旱田苗后除草劑之一[5]。莠去津 （atrazine，阿特拉津） 是一種化學除草劑，化學名稱為 2-氯-4-乙氨基-6-異丙氨基-1，3，5-三嗪，1952 年由 Geigy 化學公司開發(fā)，1958年申請瑞士專利，20世紀60年代開始進入市場，由于成本低、除草效果好而很快成為應用最廣泛的除草劑之一[6]。主要用于防除玉米、高梁和甘蔗等作物田中各種闊葉雜草及禾本科雜草[7]。莠去津具有藥效高、用量少、殺草譜廣、殘效期長等特點，以根吸收為主，莖葉吸收很少；易被雨水淋洗至土壤較深層，對某些深根草亦有效，但易產(chǎn)生藥害；一般用作土壤處理，在土壤中殘效期可達1～2 a（年），也可作莖葉處理使用[8]。除草劑殘留極易對一些敏感的后茬作物造成藥害。目前，生產(chǎn)上除草劑對當茬作物的影響易為人們重視，而對后茬作物的安全性卻往往被忽略，這將給我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的潛在風險。因此，研究除草劑莠去津和拿捕凈對后茬作物西瓜的影響具有重要的現(xiàn)實意義。

吳艷兵等[9]通過室內(nèi)測定不同玉米品種對常用除草劑莠去津的安全性，對48%莠去津藥液處理過的不同品系玉米的萌發(fā)率、根長、苗高、鮮質(zhì)量以及葉綠素含量進行分析，認為莠去津?qū)Α鹳?850安全，但當田間使用濃度超過常規(guī)使用濃度（1.5 g·L-1）時，會對玉米的生長產(chǎn)生明顯的抑制作用。Eagel等[10]、Frank等[11]研究發(fā)現(xiàn)，土壤中莠去津殘留劑量超過0.1 mg·kg-1將嚴重影響敏感作物的生長；Taylor[12]研究表明，田間土壤中殘留的莠去津1個月僅被降解不到5%；目前國內(nèi)尚未見有關莠去津和拿捕凈對西瓜種子萌發(fā)影響的報道。筆者通過測定不同濃度莠去津和拿捕凈處理后西瓜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、側根數(shù)、根長及保護酶活性，研究莠去津和拿捕凈對西瓜種子萌發(fā)的效應，旨在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中科學使用莠去津及西瓜抗除草劑種質(zhì)創(chuàng)新提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜材料‘新欣‘香農(nóng)‘臥龍由東北農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院西甜瓜課題組提供。試驗所用除草劑為莠去津（山東勝邦綠野化學有限公司），拿捕凈（北京中林佳林科技有限公司）。2種除草劑分別設有3個梯度處理（清水為對照）：原液、1/2 原液、1/4原液。

1.2 方法

試驗于2016年3月至2017年5月在東北農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院園藝中心實驗室內(nèi)進行。利用培養(yǎng)皿進行發(fā)芽試驗，培養(yǎng)中利用濾紙對試驗材料進行下鋪上蓋模擬土壤環(huán)境，以不同濃度的除草劑每天洗種，保持種子濕潤、透氣，對照用蒸餾水處理。發(fā)芽試驗于30 ℃的恒溫箱內(nèi)進行，每個處理包括90粒種子，3組重復（每組30粒）。4 d后測定種子的發(fā)芽率、根長、側根數(shù)、POD和SOD活性等指標。

1.2.1 發(fā)芽率的測定 對試驗材料連續(xù)觀察4 d，每天固定時間，早晚各進行1次觀察記錄。其中， 2 d后計算發(fā)芽勢，4 d后計算發(fā)芽率。

發(fā)芽率/%=發(fā)芽總粒數(shù)/試驗總粒數(shù)×100。

1.2.2 側根數(shù)和根長的測定 發(fā)芽試驗結束時，從每組30粒種子中各隨機選取10粒，測定其側根數(shù)和根長，記錄并求其平均值。

1.2.3 抗氧化酶活性測定 SOD活性參照李合生[13]的氮藍四唑（NBT）法測定，POD活性參照張兆英[14]的方法測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

對數(shù)據(jù)進行Duncan多重比較分析，采用SPSS 20.0軟件分析，采用Excel 2010軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 2種除草劑對西瓜種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，‘新欣在莠去津原液處理下發(fā)芽率顯著低于對照，在其他處理下與對照差異不顯著；‘香農(nóng)與‘臥龍在莠去津原液及1/2莠去津原液處理下與對照差異顯著，且在莠去津原液處理下顯著高于對照。由圖2可知，‘新欣在1/4拿捕凈原液處理下發(fā)芽率顯著低于對照，‘香農(nóng)在拿捕凈原液處理下發(fā)芽率顯著低于對照，‘臥龍在1/4拿捕凈原液處理下發(fā)芽率顯著低于對照。

2.2 2種除草劑對西瓜種子側根數(shù)的影響

由圖3可知，3個品種的側根數(shù)在不同莠去津處理下與對照相比均被顯著抑制，說明使用該除草劑時應注意。由圖4可知，‘新欣在1/4拿捕凈原液處理下的側根數(shù)與對照差異不顯著，在其他處理下與對照差異顯著；‘香農(nóng)僅在1/4拿捕凈原液處理下側根數(shù)顯著低于對照；‘臥龍在拿捕凈原液及1/4拿捕凈原液處理下側根數(shù)與對照差異顯著。

2.3 2種除草劑對西瓜種子根長的影響

由圖5～6可以看出，不同處理下的莠去津及拿捕凈對不同品種的西瓜種子根長影響不同，首先與對照相比較發(fā)現(xiàn)，不同品種的西瓜種子根長在不同莠去津及拿捕凈處理下都顯著高于對照，且隨莠去津及拿捕凈濃度的降低，促進作用越明顯。

2.4 2種除草劑對酶活性的影響

2.4.1 2種除草劑對西瓜種子SOD活性的影響 由圖7可知，不同莠去津處理對西瓜種子SOD活性的影響有一定差異，‘新欣僅在莠去津原液處理下種子SOD活性與對照差異不顯著，在其他處理下都顯著高于對照；‘香農(nóng)在不同莠去津處理下種子SOD活性都顯著高于對照；‘臥龍在莠去津原液和1/2莠去津原液處理下種子SOD活性與對照差異顯著。由圖8可知，不同拿捕凈處理對西瓜種子SOD活性的影響有一定差異，‘新欣在1/4拿捕凈處理下種子SOD活性顯著高于對照；‘香農(nóng)在不同處理拿捕凈下種子SOD活性都顯著高于對照；‘臥龍在拿捕凈原液及1/4拿捕凈原液處理下顯著高于對照。本試驗結果表明，不同處理莠去津與拿捕凈對西瓜種子SOD活性有促進作用。

2.4.2 2種除草劑對西瓜種子POD活性的影響 由圖9可知，‘新欣在莠去津原液及1/4莠去津原液處理下種子POD活性與對照差異顯著；‘香農(nóng)在不同莠去津處理下種子POD活性與對照相比均被抑制，且差異性顯著，說明使用該品種時需注意；‘臥龍在不同莠去津處理下種子POD活性與對照相比無顯著差異。由圖10可知，‘新欣在1/2拿捕凈原液處理下種子POD活性顯著高于對照；‘香農(nóng)在不同拿捕凈處理下種子POD活性與對照差異不顯著；‘臥龍在不同拿捕凈處理下種子POD活性均顯著高于對照，說明拿捕凈對‘臥龍種子POD活性有促進作用。

3 討 論

綜合看來，除草劑拿捕凈對西瓜種子側根數(shù)、根長及相關酶活性有促進作用，能夠有效提高西瓜產(chǎn)量、改善品質(zhì)。西瓜種子發(fā)芽試驗表明，除草劑莠去津和拿捕凈對西瓜種子發(fā)芽率有一定的影響，說明在使用除草劑莠去津時需注意。這與范潤珍[15]報道的對用不同濃度莠去津處理后的白菜苗長、根長及葉綠素含量與對照相比均不同程度地受到抑制結論相一致。

SOD是膜脂過氧化防御系統(tǒng)的主要保護酶，能催化活性氧發(fā)生歧化反應產(chǎn)生分子氧和H2O2，再通過POD、CAT等對H2O2的分解，消除 O2-對生物體的傷害[16-17]。它們和其他一些生物活性物質(zhì)組成了生物體內(nèi)清除活性氧自由基的多酶復合體，具有抗自由基的聯(lián)合、協(xié)同作用[18]。陳博陽等[19]研究的鋅和土霉素脅迫對玉米種子發(fā)芽和幼苗抗氧化酶活性的影響試驗中結果表明，各濃度OTC和Zn單一脅迫處理對玉米幼苗抗氧化酶活性的影響均為先升高后下降，Zn的加入可以減輕OTC對玉米幼苗的毒害作用。黨建友等[20]報道了世瑪、驃馬、2，4- DB正常使用劑量下可使小麥旗葉的MDA含量增加，2，4- DB處理使得小麥旗葉的 SOD、POD、CAT活性一直較低，而其他3種除草劑處理這3種酶的活性都表現(xiàn)出了差異。

目前，植物逆境生理的研究報道較多，但是關于除草劑對植物抗氧化特性的研究鮮少報道，尤其是在西瓜上的研究國內(nèi)還未見報道。本試驗不同濃度除草劑對西瓜種子酶活性影響表明，不同濃度拿捕凈對西瓜種子SOD、POD活性有促進作用，這與錢蘭娟等[21]報道了120 mg·L-1的炔草酯處理不同小麥品種15 d后，MDA、SOD、POD含量增幅不同，差異明顯，說明作物可通過提高抗氧化能力來抵御傷害相一致。

筆者對不同濃度除草劑莠去津與拿捕凈對西瓜種子發(fā)芽率及相關酶活性的影響進行了研究，初步篩選出除草劑拿捕凈對不同西瓜種子側根數(shù)、根長及相關酶活性有促進作用，實際生產(chǎn)中可根據(jù)植株生長情況，選擇合適除草劑濃度，提高西瓜產(chǎn)量、改善品質(zhì)，減少經(jīng)濟損失。

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