有机磷农药氧乐果对玉米幼苗生长的影响盛积贵

2015-09-09张晶李晓梅

湖北农业科学 2015年15期

张晶　李晓梅

摘要：为了研究有机磷农药氧乐果对玉米幼苗的生理生化影响，采用溶液培养的方法，研究不同稀释倍数的氧乐果对玉米幼苗的叶绿素含量、细胞相对渗透率、丙二醛含量、可溶性糖含量和地上生长量的影响。结果表明，氧乐果处理的第1、3、5、7、9天，随着氧乐果稀释倍数的减少，玉米幼苗的生长状况不断下降。当稀释倍数小于750倍时，地上鲜重显著受到影响；稀释750倍和稀释500倍氧乐果处理的玉米幼苗叶绿素含量在第7天显著减少，稀释250倍氧乐果处理的玉米幼苗叶绿素含量一直降低；稀释250倍氧乐果处理的玉米幼苗细胞相对渗透率比对照增加83.6%；稀释250倍氧乐果处理的玉米幼苗丙二醛含量在第1天比对照增加39.9倍；在第9天时，稀释750、500、250倍氧乐果处理的玉米幼苗可溶性糖与对照组相比差异显著，分别增长了3.21、4.79、4.53倍。稀释750倍的氧乐果已经明显抑制了玉米幼苗生长，稀释250倍的氧乐果对玉米苗的抑制最为严重。

关键词：玉米；有机磷农药氧乐果；幼苗生长；生理生化指标

中图分类号：S482 文献标识码：A 文章编号：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

有机磷农药是一类高效广谱的杀虫剂，广泛用于农作物虫害的防治。全世界有机磷农药达数百种，其产量占农药总产量的50%以上[1]，中国有机磷农药的产量占全世界总量的1/3，农药在农业上应用非常广泛，但农药残留对水资源及人体健康造成一定的威胁[2]。农药的使用不仅能直接污染地表水，同时通过淋溶、渗透等途径污染地下水[3]。目前对有机磷农药的研究主要集中在对人和动物的毒理方面，研究对农作物生长的影响研究较少。一般来说高浓度的有机磷农药使用后会对作物造成药害，轻者减产，重者可导致作物死亡。在正常情况下使用的浓度，作物表面没有明显的变化，但对其生理生化上有一定影响。李晓梅等[4]研究发现乙酰甲胺磷和高效氟氯氰菊酯2种农药均能降低叶绿素含量，促进葡萄糖和蛋白质含量的提高。姜虎生等[5]研究发现低浓度农药（跳龟灵、对硫磷乳剂）使叶绿素含量和可溶性糖含量增加，但高浓度农药降低叶绿素含量和可溶性糖含量。吕超等[6]研究发现17.5 mg/L和35.0 mg/L吡虫啉处理小麦苗6 h，小麦苗中苯丙氨酸解氨酶（PAL）均受到抑制，活性显著降低，处理12 h后，PAL活性与对照相比显著上升；100、200、400 mg/L灭多威处理小麦苗12 h后，小麦苗中PAL活性显著升高。

氧乐果是一种高效有机磷杀虫剂，使用较为广泛。对氧乐果的研究国内外主要集中在氧乐果的降解和植物吸收上，对作物的影响研究较少。仲丽等[7]报道高浓度氧乐果对小麦叶绿素含量会产生抑制作用，并会显著增加叶片中的丙二醛和可溶性糖含量；超氧化物歧化酶（SOD），过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）先增高后降低；但高浓度（0.5 g/L）氧化乐果使根SOD、POD、CAT明显下降。吕超等[6]报道250 、500、1 000 mg/L氧乐果处理小麦苗24 h内，小麦苗中PAL活性呈现出先升高再降低的动态过程；而500、1 000 mg/L氧乐果处理小麦苗48 h内，小麦苗中GST活性呈现出先降低再升高的动态过程。对根部长期置于农药环境中的研究更少，仅有张波等[8]2010年报道小麦根部高浓度的氧乐果处理显著降低了小麦幼苗的叶绿素含量和类胡萝卜素含量，且随着处理时间的延长其差异尤为显著；小麦响应氧乐果胁迫并上调POD、CAT和SOD等保护酶的活性和可溶性糖的含量，降低叶片光合作用，但高浓度氧乐果处理对小麦根系产生了明显的毒害作用。

玉米（Zea mays L.）是一年生重要的粮食和饲料作物。关于有机磷农药对玉米的影响还未见报道。本研究旨在揭示有机磷农药氧乐果在根部积累对玉米生理生化反应的影响，从而为解决有机磷农药污染的问题提供必要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

玉米种子（连胜188购自枣庄市市中区种子公司）、40%氧乐果（山东大成农药股份有限公司）。

1.2 试验方法

试验于2013年2月在枣庄学院植物生理实验室进行，采用溶液培养法（营养液采用霍格兰配方），在光照培养箱内进行（白天28 ℃、夜晚24 ℃）。玉米经沙培育苗，出苗10 d后，转入水培溶液中。水培培养25 d后，进行不同稀释倍数的氧乐果处理，稀释倍数分别为：0、1 500（相当0.85 g/L）、1 250（相当1.03 g/L）、1 000（相当1.28 g/L）、750（相当1.70 g/L）、500（相当2.56 g/L）、250（相当5.12 g/L）倍，将不同稀释倍数的氧乐果混合在营养液中，共7个处理，每个处理设置3个重复。第1、3、5、7、9天测定玉米幼苗叶片的细胞膜透性、丙二醛（MDA）含量、可溶性糖含量、叶绿素含量。

1.3 测定方法

MDA含量测定采用硫代巴比妥酸法[9]，叶绿素含量测定采用叶绿素仪法，细胞质膜的相对渗透率采用电导法[10]，可溶性糖含量测定采用苯酚法[11]。

1.4 数据分析

采用SPSS 19.0和Excel 2007进行数据分析和图形制作。

2 结果与分析

2.1 氧乐果对玉米幼苗地上鲜重的影响

地上鲜重直观地反映了玉米的生长状况。由图1可以看出，随着氧乐果浓度的增加，玉米地上鲜重不断下降。与对照相比，稀释250倍的玉米地上鲜重下降了77.9%，稀释500倍的玉米下降了34.5%，稀释750倍降低了21.7%，稀释1 000倍下降了7.7%、稀释1 250倍下降了7%、稀释1 500倍下降了6.3%。当稀释倍数小于750倍时，玉米地上鲜重显著受到影响。

2.2 氧乐果对玉米幼苗叶片叶绿素含量的影响

叶绿素含量反映出光合作用强度与玉米生长状况。从图2可以看出，对照组玉米植株第7天与第1天相比叶绿素增长了82.6%，而氧乐果稀释250倍处理的玉米植株第7天与第1天相比，叶绿素减少了73.7%。第9天时，稀释250倍浓度的氧乐果比对照组叶绿素含量减少94.1%，差异极其显著。稀释750、500倍的氧乐果处理的玉米幼苗叶片内叶绿素含量第5天含量最高，然后到第9天含量分别下降了53.8%、71.6%。

2.3 氧乐果对玉米幼苗叶片细胞质膜透性的影响

由图3可以看出，玉米叶片细胞膜透性与稀释倍数之间呈现出一定的相关性。不同稀释倍数的氧乐果对玉米叶片细胞质膜透性的影响不同。对照组的相对渗透率为11%，稀释500、750、1 000、1 250、1 500倍的玉米幼苗的相对渗透率与对照相比分别增加了68.2%、47.3%、30.0%、19.0%、13.6%，稀释250倍的玉米叶片相对渗透率为20.2%，与对照相比增加了83.6%，增长幅度最大。由此可以看出，氧乐果稀释倍数越小，对细胞质膜透性的影响越大。

2.4 氧乐果对玉米幼苗叶片中丙二醛含量的影响

植物在逆境条件下细胞膜易发生过氧化作用，丙二醛是膜脂氧化的分解产物，其积累会严重地损伤细胞的生物膜，使膜的流动性降低，对膜和细胞产生一定的伤害。因此MDA作为膜脂过氧化作用的最终产物，常用来衡量膜系统遭受损害的程度[12，13]。与对照相比，不同浓度氧乐果对玉米叶片中的MDA有不同程度的影响，在第9天时，稀释750、500、250倍处理对玉米叶片丙二醛含量的影响与对照相比分别增加了13.8、42.1、39.9倍。稀释1 000、1 250倍处理的玉米叶片中丙二醛含量与对照相比分别增加了3.2、1.9倍。而稀释1 500倍处理的增加了1.2倍。稀释250倍处理的玉米幼苗第9天与第1天相比，丙二醛含量增加了4.1倍，而对照组玉米幼苗丙二醛含量仅增加了31.7%，说明稀释倍数小的氧乐果对玉米幼苗丙二醛含量影响显著（图4）。

2.5 氧乐果对玉米幼苗叶片中可溶性糖含量的影响

在逆境下，植物细胞会主动形成一些渗透调节物质，提高细胞内的溶质浓度，降低水势，以便从外界吸水。可溶性糖在许多植物体内作为渗透调节剂，对细胞质膜和原生质胶体有稳定的作用，还可在细胞内无机离子浓度高时起保护酶类的作用[14，15]。由图5可以看出，在第9天时，稀释750、500、250倍氧乐果处理的玉米幼苗与对照组相比差异极显著，分别增长了3.21、4.79、4.53倍。稀释250倍处理的玉米幼苗叶片可溶性糖含量第9天与第1天相比增加了8.55倍，稀释500、750倍处理的玉米叶片内可溶性糖含量第9天与第1天相比分别增加了10.5、8.8倍。可见稀释倍数大的氧乐果对玉米幼苗叶片可溶性糖含量影响较小。

3 小结与讨论

从叶绿素含量上分析，稀释750倍氧乐果处理的对玉米影响较严重。稀释750、500倍氧乐果处理的玉米幼苗叶绿素含量增长5 d后，在第7天显著减少，分别比对照下降62.8%、72.1%，稀释250倍处理的玉米幼苗叶绿素含量下降92.3%。从第7天的叶绿素含量上看，稀释750倍的伤害已较明显。总的来看，氧乐果处理使玉米幼苗叶绿素含量下降。张波等[8]发现在氧乐果处理第7天，随着氧乐果浓度的增加，小麦叶片叶绿素含量分别比对照降低了0.1%、46.6%、52.6%和97.7%，与本研究结果相似。但姜虎生等[5]在对农药跳鬼灵和硫磷乳剂对玉米叶绿素含量的研究中发现，叶绿素含量随农药浓度升高而先升高，后下降。而在本试验中，稀释750、500倍处理的玉米幼苗叶绿素含量是先升高后下降，而稀释250倍处理的叶绿素含量一直是下降。这些差异可能与所用农药类别、农药浓度及研究方法的不同有关。

从可溶性糖含量上分析，在本试验中可溶性糖含量都是升高的，这与张波等[8]的研究相似。姜虎生等[5]研究认为随农药浓度升高可溶性糖含量先升高后下降。张波等[8]用氧乐果处理的第1天，小麦叶片中可溶性糖含量，随着氧乐果浓度的增加分别比对照增加了53.3%、79.0%、80.7%和112.3%。但在本试验中，稀释750倍以下的处理都升高非常明显，而稀释倍数为1 000、1 250、1 500倍的均不明显。这些差别可能与植物的不同有关系。

从丙二醛含量上分析，处理第1天就有明显差异，稀释1 500、1 250倍处理丙二醛含量分别比对照增加了2.0、2.7倍，稀释700、500、250倍处理分别增加13.8、42.1、39.9倍。从细胞相对渗透率来分析，第9天各处理的相对渗透率与对照差异均较明显。总之，在本试验中稀释750倍以及小于750倍处理的对玉米幼苗的影响都较严重，其中稀释250倍处理对玉米幼苗的危害最重。

本试验研究结果表明，在逆境中玉米幼苗的细胞膜首先受害，表现为丙二醛含量和细胞膜透性的增加，随之叶绿素也相应被破坏，同时可溶性糖的含量升高。可溶性糖含量的增高，是植物的防御性反应。但这种防御性反应是有限的。玉米在逆境中时间持续较久，地上部分生长就会受到抑制。

本试验只是初步研究，农药对植物相关防御酶系统也有着密切的关系，但不同植物、不同处理方法对其影响较大，导致结果差异较大。下一步将开展各种逆境相关防御酶系统随时间和浓度的动态变化及根中农药积累的动态变化研究，对农药污染机制进行更深入地研究和探讨。

参考文献：

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