3种除草剂对棉叶中丙二醛和脯氨酸含量的影响

陈晋忠，张东海，何泽敏，柳建伟

（石河子大学农学院，石河子832003）

3种除草剂对棉叶中丙二醛和脯氨酸含量的影响

陈晋忠，张东海，何泽敏，柳建伟

（石河子大学农学院，石河子832003）

采用大田试验方法，探讨了3种茎叶处理除草剂及其不同浓度对棉花产生药害后，棉叶内丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量的变化情况。结果表明：棉花产生药害后，与对照相比，棉叶内MDA和Pro含量均有不同程度的变化，但是MDA、Pro含量的增加与各除草剂的浓度无显著相关性。百草枯对MDA、Pro含量的影响最为明显，2，4－D丁酯次之，草甘膦稍轻。百草枯和草甘膦各处理在药后7d，棉叶内MDA含量达最大，定向表现为上升－下降的趋势。2，4－D丁酯对棉花MDA含量影响是一个持续积累的过程，在药后15d，其积累量达到最大。经百草枯处理的棉花在药后1d，Pro积累量达到最大，2，4－D丁酯和草甘膦各个处理在药后15d，Pro还在积累。

百草枯；2，4－D丁酯；草甘膦；棉花；MDA；Pro

新疆属典型大陆性干旱气候，光热资源丰富，具有发展棉花的资源优势［1］，是我国最大的棉花种植基地。棉花是生育期较长的作物之一，生长期间常受到多种杂草的危害，其生长、发育、产量均受到一定影响。除草剂在棉田防治杂草过程中，发挥了重要作用。但由于除草剂长期、单一的使用，甚至应用不当，其对棉花的影响越来越严重。尤其近几年来，棉田药害事故频繁发生，也使得棉花受害面积逐渐扩大，给广大棉农造成了重大的经济损失。

除草剂的使用会对作物产生胁迫，这种胁迫会导致作物体内生理生化的复杂变化。张育平等［2］的研究表明，用低剂量的吡氟氯禾灵处理核桃幼苗后，对各项生理指标的影响均比对照高。植物在衰老或逆境胁迫下会发生膜脂过氧化作用，积累许多过氧化物，其中MDA是细胞膜脂过氧化积累的终产物之一［3］，其积累的多少可作为植物遭受逆境伤害程度和对逆境反应强弱的指标［4］。Pro在细胞中起着无毒渗透保护作用的细胞相溶性物质，被广泛的积累在各种器官中［5］。其在植物细胞内的积累，可作为逆境胁迫的一个信号［6］，是反映植物抗逆性的重要生理指标之一，因而可以用Pro含量的变化来评价除草剂的安全性［7］。

本研究通过研究棉花受药害后棉叶内MDA和Pro含量的变化，旨在掌握除草剂药害对棉花的危害程度及棉花的抗逆能力，为预防和减少农作物药害的发生与发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2011年4－9月在石河子大学农学院试验站进行。土壤类型为灰漠土。供试棉花品种为新陆早48。供试除草剂为72%2，4－D丁酯乳油（济南天邦化工有限公司）；20%百草枯水剂（湖北仙隆化工股份有限公司）；10%草甘膦水剂（湖北仙隆化工股份有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 田间试验设计

试验中每种药剂设4个浓度，另加空白对照。试验小区采用随机区组设计进行田间排列，加对照共13个小区，小区间留30cm保护行。

施药剂量分别为72%2，4－D丁酯乳油：375、750、1500 和 3000mL／hm2。20% 百 草 枯 水 剂1500、3000、6000和12000mL／hm2。10%草甘膦水剂6000、12000、24000和48000mL／hm2。在棉花八片真叶期采用直接喷雾施药，在施药后1、3、7、10和15d采棉株顶部叶片测定MDA和Pro的含量。

1.2.2 生化测定

MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法，Pro含量的测定采用磺基水杨酸法［8］。

1.2.3 数据处理

数据采用SPSS17.0软件进行统计分析，结果以平均数±标准误（）表示，方差分析采用LSD检验法。

2 结果与分析

2.1 不同除草剂药害对棉花MDA含量的影响

植物在遭受逆境时，体内活性氧代谢会失衡，过多的活性氧能够使植物器官（如叶片等）遭受伤害，在此过程中往往会发生膜脂过氧化［9］。而MDA含量多少代表膜损伤程度的高低［10］，也表现出植物的抗逆性生长能力。

本试验测定了3种除草剂不同剂量处理棉花后，在不同时间内棉叶MDA含量的变化情况，测定结果见表1。

表1 3种除草剂药害对棉花MDA含量的影响 μmol／gTab.1The effect of three herbicides on MDA content of cotton leaves

由表1可见，3种类型除草剂的不同浓度对棉叶中MDA含量均有不同程度的影响。药后1d，百草枯各浓度处理MDA含量均高于对照，且与对照均有显著性差异。2，4－D丁酯1500mL／hm2与对照差异显著，除750mL／hm2剂量外，其它浓度处理的MDA含量均高于对照。喷施草甘膦的处理，MDA含量变化幅度较小，除48000mL／hm2剂量外，其它浓度与对照均无明显差异。同药后1d相比，药后3d的MDA含量均有一定程度的增加，其中百草枯的4个浓度处理及2，4－D丁酯3000mL／hm2、草甘膦48000mL／hm2处理，MDA含量与对照有显著性差异。药后7d各浓度处理MDA含量仍在增加，说明棉叶膜脂过氧化程度加深。其中，百草枯各浓度处理MDA含量均高于对照，草甘膦12000mL／hm2和24000mL／hm2与对照差异显著。百草枯和草甘膦各处理在药后10d和药后15 d，MDA含量持续下降，除草甘膦6000mL／hm2外，其它均高于对照且与对照有显著性差异。2，4－D丁酯各处理在药后10d和15d，MDA含量仍增加，且在调查时间内，药后15d时达到最大。

由结果可见，除草剂处理后，棉叶内MDA含量在一定时间内均有不同程度的升降变化。2，4－D丁酯对棉花MDA含量影响是一个持续积累的过程，在药后15d，其积累量达到最大。百草枯和草甘膦各处理在药后7d，棉叶内MDA含量达最大，定向表现为上升－下降的趋势。3种除草剂中，百草枯使棉叶内MDA含量变化幅度较大，在每个调查时间内均高于其它两种除草剂。实验中每种除草剂的4个浓度处理，对棉株MDA含量的影响程度不同，且MDA含量增加与各除草剂浓度无显著相关性。

2.2 不同除草剂药害对棉花Pro含量的影响

植物在正常条件下，游离Pro的含量很低，但是在遇到干旱、低温、盐碱等逆境时，其含量会大量积累，这是由于其积累指数与植物的抗逆性有关［11］。试验中测定了3种除草剂不同剂量处理棉花后，不同时间棉叶内游离Pro含量的变化情况，测定结果见表2。

表2 3种除草剂药害对棉花Pro含量的影响 μg／gTab.2The effect of three herbicides on Pro content of cotton leaves

由表2可见，3种类型除草剂对棉叶中Pro含量均有不同程度的影响，主要表现为：药后1d，草甘膦48000mL／hm2及其它药剂各浓度处理与对照均差异显著，且Pro含量均高于对照。药后3d，草甘膦各个浓度处理与对照相比无明显差异，2，4－D丁酯和百草枯各个浓度处理的Pro含量均高于对照。与药后1d相比，2，4－D丁酯1500和3000mL／hm2在药后3dPro含量有所增加，而其它药剂各浓度处理Pro含量均有不同程度的下降。药后7d，2，4－D丁酯375、1500mL／hm2及百草枯3000、6000、12000mL／hm2浓度处理与对照有显著性差异。药后15d，Pro积累较药后10d有所增加，草甘膦各浓度处理及2，4－D丁酯750mL／hm2和百草枯1500 mL／hm2与对照无显著性差异。3种除草剂对Pro含量的影响表现出明显的升降趋势。其中，草甘膦对棉叶Pro积累的影响作用并不明显。而2，4－D丁酯和百草枯对棉叶内Pro的积累影响较大，所有调查时间内与对照相比均有显著差异。2，4－D丁酯处理棉叶内Pro积累量最高可达到对照的5.02倍，最低为1.02倍。百草枯处理棉叶内Pro积累量最高可达对照的4.8倍，最低为1.1倍。

从上述结果可以看出，除草剂处理后棉叶内Pro含量在一定时间内都有不同程度的升降变化，因除草剂种类不同，Pro含量变化趋势也不尽相同。百草枯处理在药后1d，Pro积累量就达到最大，2，4－D丁酯和草甘膦各个处理在药后15d，Pro还在积累。草甘膦对棉株Pro含量的影响小于2，4－D丁酯和百草枯。每种除草剂的4个处理对棉株Pro含量的影响程度不同，且Pro含量的增加与各除草剂的浓度无显著相关性。

3 结论与讨论

施用除草剂后作物会出现一些形态变化。这些形态上的症状是植株生理上变化的结果，即使植株形态上未表现出明显的症状，其体内也可能发生生理、生化变化［12］。本实验中，百草枯施于棉花上主要使棉花叶片、茎杆甚至整株失绿枯黄。2，4－D丁酯使棉花叶片茎杆扭曲变色，低剂量导致叶片鸡爪状，后期使棉叶干枯死亡。草甘膦引起的症状前期不明显，后期会导致棉株顶部叶片蜷缩，不能正常长出，顶部小叶片有明显的花青素色。上述各除草剂在棉花上引起的症状与其在本实验中使棉花体内MDA和Pro含量变化情况一致，百草枯对棉花的伤害和影响最为严重，2，4－D丁酯次之，草甘膦最轻。由本试验的结果可见，除草剂药害对棉花的影响和伤害非常明显，而且对棉花的胁迫时间较长，这对棉花的产量和品质产生了严重的影响。因此，在农业生产中正确用药防止除草剂药害产生将成为棉花生产的重要方面。同时，除草剂产生药害后，是否可以从生理生化角度进行补救，还有待进一步研究。

［1］张宏芝，干秀霞，虎晓兵，等.膜下滴灌水氮运筹方式对棉花叶片衰老及产量和品质的影响［J］.石河子大学学报：自然科学版，2010，28（6）：661－667.

［2］张育平，娄国强，李广领，等.吡氟氯禾灵对核桃幼苗生长量及生理效应的影响［J］.农药，2006，45（2）：131－132.

［3］王秀玲，程序，谢光辉，等.NaCl胁迫对甜高粱发芽期生理生化特性的影响［J］.生态环境学报，2010，19（10）：2285－2290.

［4］韩蕊莲，李丽霞，梁宗锁，等.干旱胁迫下沙棘膜脂过氧化保护体系研究［J］.西北林学院学报，2002，17（4）：1－5.

［5］Akihiro Ueda，Yuko Yamamoto Yamane，Tetsuko Takabe.Salt stress enhances proline utilization in the apical region of barley roots［J］.Biochemical and Biophysical Research Communcations，2007，355：61－66.

［6］Rai S P，Luthra R，Kumar S.Salt－tolerantmutants in glycophytic salinity response（GSR）genes in Catharanthus roseus［J］.Theor Appl Genet，2003，106（2）：221－230.

［7］娄国强，吕文彦，职明星.2甲4氯对不同小麦品种幼苗及生理指标的影响［J］.植物保护学报，2006，33（3）：335－336.

［8］郝再彬，苍晶，徐仲.植物生理实验［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.

［9］王小平，华春，吴向华，等.Cr3＋胁迫对油菜幼苗抗氧化酶系统和 MDA 的影响［J］.湖北农业科学，2011，50（8）：1537－1539.

［10］詹妍妮，郁松林，陈培琴，等.热锻炼与外源水杨酸对葡萄叶肉细胞膜脂过氧化的影响［J］.石河子大学学报：自然科学版，2005，23（5）：597－560.

［11］曲爱军，郭丽红，孙绪艮，等.农药胁迫对大叶黄杨SOD脯氨酸含量的影响［J］.农药，2006，45（1）：35－37.

［12］张宗炳.农药对农田生态系统的影响［J］.生态学杂志，1988，7（4）：86－90.

Effect of Three Herbicides on the Content of Malondialdehyde and Proline in Cotton Leaves

CHEN Jinzhong，ZHANG Donghai，HE Zemin，LIU Jianwei
（College of Agriculture，Shihezi University，Shihezi 832003，China）

The effect of three foliar herbicides on malondialdehyde（MDA）and praline（Pro）contents in cotton leaves was investigated based on field experiments.The results showed that MDA and Pro contents changed to different degrees compared to the control，but there was no obvious correlation between the increase of MDA and Pro contents and the concentrations of 3herbicides.The effect of the herbicides reduced in the order of Paraquat，2，4－D butylate and Glyphosate.The MDA content peaked 7 days after Paraquat and Glyphosate were applied，with the tendency of rising first and then falling.The effect of 2，4－D butylate on MDA content was a process of continued accumulation，peaking 15days later.The highest accumulation of Pro in cotton treated by Paraquat was recorded 1dafter the treatment，but Pro in cotton treated by 2，4－D butylate and Glyphosate was still accumulating after 15days.

Paraquat；2，4－D butylate；Glyphosate；cotton；MDA；Pro

S451

A

1007－7383（2012）01－0033－04

2011－09－27

陈晋忠（1985－），男，硕士生，研究方向为农药学；e－mail：chjzhyym＠126.com。

张东海（1969－），男，副教授，从事农药毒理学研究；e－mail：xjzhangdh＠126.com。