莠去津和拿捕净对西瓜种子萌发及相关酶活性的影响

吕双雪 栾非时 朱子成 李燕 李亚平 王学征

摘 要： 为探究西瓜对拿捕净、莠去津的敏感性，为拿捕净、莠去津安全应用和选育耐药性品种提供理论依据，选用3个西瓜品种，采用不同浓度的拿捕净、莠去津对西瓜种子进行处理，测定了西瓜种子的发芽率、侧根数、根长以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性。结果表明，莠去津与拿捕净对西瓜种子发芽率有一定影响；莠去津对不同西瓜种子侧根数有抑制作用；不同拿捕净处理对西瓜种子侧根数、根长、SOD活性和POD活性有促进作用。综合看来，除草剂拿捕净对西瓜种子萌发及相关酶活性有促进作用，能够有效提高西瓜产量、改善品质。

关键词： 西瓜； 莠去津； 拿捕净； 种子萌发； 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

西瓜是我国重要的园艺作物，西瓜产业是具有较强国际竞争力和较大经济增长空间的重要园艺产业之一[1-2]，据世界粮农组织统计，2016年我国西瓜栽培面积为189万hm2，甜瓜栽培面积48万hm2，分别占全球西瓜甜瓜总栽培面积的38.3%和53.8%，均居世界第一[3]。西瓜多与玉米和大豆轮作，玉米和大豆生产中经常大量使用除草剂，而西瓜是对除草剂比较敏感的作物，随着除草剂应用数量和种类的不断增加，西瓜出现药害的现象也越来越突出，轻者影响西瓜的产量和品质，重者造成绝收，给瓜农带来不可弥补的损失。

拿捕净化学名称为2-[1-（乙氧亚氨基）丁基]-5-（2-乙硫基丙基）-3-羟基环己-2-烯酮，又称烯禾定（sethoxydim），别名乙草丁，是日本曹达株式会社生产的旱田除草剂，是一种内吸选择性除草剂，喷洒施药后，很快被杂草的茎叶吸收，对一年生和多年生禾本科杂草都有较好的除草效果[4]。拿捕净具有极高的内吸传导性和选择性，几乎对所有禾本科杂草有高活性，对阔叶杂草无效而安全，适用于阔叶作物棉花、油菜、马铃薯、大豆、向日葵和水果蔬莱等，是目前市场上最受欢迎的旱田苗后除草剂之一[5]。莠去津 （atrazine，阿特拉津） 是一种化学除草剂，化学名称为 2-氯-4-乙氨基-6-异丙氨基-1，3，5-三嗪，1952 年由 Geigy 化学公司开发，1958年申请瑞士专利，20世纪60年代开始进入市场，由于成本低、除草效果好而很快成为应用最广泛的除草剂之一[6]。主要用于防除玉米、高梁和甘蔗等作物田中各种阔叶杂草及禾本科杂草[7]。莠去津具有药效高、用量少、杀草谱广、残效期长等特点，以根吸收为主，茎叶吸收很少；易被雨水淋洗至土壤较深层，对某些深根草亦有效，但易产生药害；一般用作土壤处理，在土壤中残效期可达1～2 a（年），也可作茎叶处理使用[8]。除草剂残留极易对一些敏感的后茬作物造成药害。目前，生产上除草剂对当茬作物的影响易为人们重视，而对后茬作物的安全性却往往被忽略，这将给我国农业生产带来巨大的潜在风险。因此，研究除草剂莠去津和拿捕净对后茬作物西瓜的影响具有重要的现实意义。

吴艳兵等[9]通过室内测定不同玉米品种对常用除草剂莠去津的安全性，对48%莠去津药液处理过的不同品系玉米的萌发率、根长、苗高、鲜质量以及叶绿素含量进行分析，认为莠去津对‘金赛6850安全，但当田间使用浓度超过常规使用濃度（1.5 g·L-1）时，会对玉米的生长产生明显的抑制作用。Eagel等[10]、Frank等[11]研究发现，土壤中莠去津残留剂量超过0.1 mg·kg-1将严重影响敏感作物的生长；Taylor[12]研究表明，田间土壤中残留的莠去津1个月仅被降解不到5%；目前国内尚未见有关莠去津和拿捕净对西瓜种子萌发影响的报道。笔者通过测定不同浓度莠去津和拿捕净处理后西瓜种子的发芽率、发芽势、侧根数、根长及保护酶活性，研究莠去津和拿捕净对西瓜种子萌发的效应，旨在为农业生产中科学使用莠去津及西瓜抗除草剂种质创新提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜材料‘新欣‘香农‘卧龙由东北农业大学园艺园林学院西甜瓜课题组提供。试验所用除草剂为莠去津（山东胜邦绿野化学有限公司），拿捕净（北京中林佳林科技有限公司）。2种除草剂分别设有3个梯度处理（清水为对照）：原液、1/2 原液、1/4原液。

1.2 方法

试验于2016年3月至2017年5月在东北农业大学园艺园林学院园艺中心实验室内进行。利用培养皿进行发芽试验，培养中利用滤纸对试验材料进行下铺上盖模拟土壤环境，以不同浓度的除草剂每天洗种，保持种子湿润、透气，对照用蒸馏水处理。发芽试验于30 ℃的恒温箱内进行，每个处理包括90粒种子，3组重复（每组30粒）。4 d后测定种子的发芽率、根长、侧根数、POD和SOD活性等指标。

1.2.1 发芽率的测定 对试验材料连续观察4 d，每天固定时间，早晚各进行1次观察记录。其中， 2 d后计算发芽势，4 d后计算发芽率。

发芽率/%=发芽总粒数/试验总粒数×100。

1.2.2 侧根数和根长的测定 发芽试验结束时，从每组30粒种子中各随机选取10粒，测定其侧根数和根长，记录并求其平均值。

1.2.3 抗氧化酶活性测定 SOD活性参照李合生[13]的氮蓝四唑（NBT）法测定，POD活性参照张兆英[14]的方法测定。

1.3 数据统计方法

对数据进行Duncan多重比较分析，采用SPSS 20.0软件分析，采用Excel 2010软件作图。

2 结果与分析

2.1 2种除草剂对西瓜种子发芽率的影响

由图1可知，‘新欣在莠去津原液处理下发芽率显著低于对照，在其他处理下与对照差异不显著；‘香农与‘卧龙在莠去津原液及1/2莠去津原液处理下与对照差异显著，且在莠去津原液处理下显著高于对照。由图2可知，‘新欣在1/4拿捕净原液处理下发芽率显著低于对照，‘香农在拿捕净原液处理下发芽率显著低于对照，‘卧龙在1/4拿捕净原液处理下发芽率显著低于对照。

2.2 2种除草剂对西瓜种子侧根数的影响

由图3可知，3个品种的侧根数在不同莠去津处理下与对照相比均被显著抑制，说明使用该除草剂时应注意。由图4可知，‘新欣在1/4拿捕净原液处理下的侧根数与对照差异不显著，在其他处理下与对照差异显著；‘香农仅在1/4拿捕净原液处理下侧根数显著低于对照；‘卧龙在拿捕净原液及1/4拿捕净原液处理下侧根数与对照差异显著。

2.3 2种除草剂对西瓜种子根长的影响

由图5～6可以看出，不同处理下的莠去津及拿捕净对不同品种的西瓜种子根长影响不同，首先与对照相比较发现，不同品种的西瓜种子根长在不同莠去津及拿捕净处理下都显著高于对照，且随莠去津及拿捕净浓度的降低，促进作用越明显。

2.4 2种除草剂对酶活性的影响

2.4.1 2种除草剂对西瓜种子SOD活性的影响 由图7可知，不同莠去津处理对西瓜种子SOD活性的影响有一定差异，‘新欣仅在莠去津原液处理下种子SOD活性与对照差异不显著，在其他处理下都显著高于对照；‘香农在不同莠去津处理下种子SOD活性都显著高于对照；‘卧龙在莠去津原液和1/2莠去津原液处理下种子SOD活性与对照差异显著。由图8可知，不同拿捕净处理对西瓜种子SOD活性的影响有一定差异，‘新欣在1/4拿捕净处理下种子SOD活性显著高于对照；‘香农在不同处理拿捕净下种子SOD活性都显著高于对照；‘卧龙在拿捕净原液及1/4拿捕净原液处理下显著高于对照。本试验结果表明，不同处理莠去津与拿捕净对西瓜种子SOD活性有促进作用。

2.4.2 2种除草剂对西瓜种子POD活性的影响 由图9可知，‘新欣在莠去津原液及1/4莠去津原液处理下种子POD活性与对照差异显著；‘香农在不同莠去津处理下种子POD活性与对照相比均被抑制，且差异性显著，说明使用该品种时需注意；‘卧龙在不同莠去津处理下种子POD活性与对照相比无显著差异。由图10可知，‘新欣在1/2拿捕净原液处理下种子POD活性显著高于对照；‘香农在不同拿捕净处理下种子POD活性与对照差异不显著；‘卧龙在不同拿捕净处理下种子POD活性均显著高于对照，说明拿捕净对‘卧龙种子POD活性有促进作用。

3 讨 论

综合看来，除草剂拿捕净对西瓜种子侧根数、根长及相关酶活性有促进作用，能够有效提高西瓜产量、改善品质。西瓜种子发芽试验表明，除草剂莠去津和拿捕净对西瓜种子发芽率有一定的影响，说明在使用除草剂莠去津时需注意。这与范润珍[15]报道的对用不同浓度莠去津处理后的白菜苗长、根长及叶绿素含量与对照相比均不同程度地受到抑制结论相一致。

SOD是膜脂过氧化防御系统的主要保护酶，能催化活性氧发生歧化反应产生分子氧和H2O2，再通过POD、CAT等对H2O2的分解，消除 O2-对生物体的伤害[16-17]。它们和其他一些生物活性物质组成了生物体内清除活性氧自由基的多酶复合体，具有抗自由基的联合、协同作用[18]。陈博阳等[19]研究的锌和土霉素胁迫对玉米种子发芽和幼苗抗氧化酶活性的影响试验中结果表明，各浓度OTC和Zn单一胁迫处理对玉米幼苗抗氧化酶活性的影响均为先升高后下降，Zn的加入可以减轻OTC对玉米幼苗的毒害作用。党建友等[20]报道了世玛、骠马、2，4- DB正常使用剂量下可使小麦旗叶的MDA含量增加，2，4- DB處理使得小麦旗叶的 SOD、POD、CAT活性一直较低，而其他3种除草剂处理这3种酶的活性都表现出了差异。

目前，植物逆境生理的研究报道较多，但是关于除草剂对植物抗氧化特性的研究鲜少报道，尤其是在西瓜上的研究国内还未见报道。本试验不同浓度除草剂对西瓜种子酶活性影响表明，不同浓度拿捕净对西瓜种子SOD、POD活性有促进作用，这与钱兰娟等[21]报道了120 mg·L-1的炔草酯处理不同小麦品种15 d后，MDA、SOD、POD含量增幅不同，差异明显，说明作物可通过提高抗氧化能力来抵御伤害相一致。

笔者对不同浓度除草剂莠去津与拿捕净对西瓜种子发芽率及相关酶活性的影响进行了研究，初步筛选出除草剂拿捕净对不同西瓜种子侧根数、根长及相关酶活性有促进作用，实际生产中可根据植株生长情况，选择合适除草剂浓度，提高西瓜产量、改善品质，减少经济损失。

参考文献

[1] 马跃.2007年全国西瓜生产回顾与2008年产销预测[J].长江蔬菜，2008（1）：54-56.

[2] 包文风，王吉明，尚建立，等.西瓜甜瓜质量性状的分子标准与定位研究进展[J].植物遗传资源学报，2009，10（3）：480-485.

[3] 王吉明，尚建立，李娜，等.我国西瓜甜瓜种质资源收集、保存与利用研究进展[J].中国瓜菜，2018，31（2）：1-6.

[4] 于性军.拿捕净除草剂在林业育苗中的应用探讨[J]. 现代商贸工业，2012（11）：187.

[5] 李优琴，陈明，曹其钢，等.高效液相色谱法测量蔬菜水果中稀禾定的残留[J].盐城工学院学报，2007，4（20）：53-54.

[6] SOLOMAN K R，BAKER D B，RICHARDS R P.Ecological risk assessment of atrazine in North American surface waters[J]. Environmental Toxicology and Chemistry，1996，15（1）：31-34.

[7] 谢文明，刘兴泉，范志先，等.莠去津在土壤中的残留动态和淋溶动态[J].农药学学报，2003，5（1）：83-87.

[8] 赵善欢.植物化学保护[M].3版.北京：中国农业出版社，2000：161-180.

[9] 吴艳兵，颜振敏，王建华，等. 48%莠去津可湿性粉剂对不同玉米品种的安全性研究[J].广东农业科学，2009（12）：117-120.

[10] EAGEL D J.Interpretation of soil analysis for herbicide residue[C]//Proceedings of the British Crop Protection Conference--Weeds，1978：241-245.

[11] FRANK R，SIRONS G J，ANDERSON G W.Atrazine：the impact of persistent residues in soil on susceptible crop species[J].Canadian Journal of Soil Science，1983，63（2）：315-325.

[12] TAYLOR A W.The volatilization of pesticide residues[M]//Roberts T R，Kearney P C.Environmental Behaviour of Agrochemicals.UK：Wiley & Sons，1995：257-306.

[13] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2003：167-170.

[14] 张兆英.不同贮藏条件下药用植物种子活力的研究[D].河北保定：河北农业大学，2003.

[15] 范润珍.莠去津的药害问题及药害防范技术研究概述[J].农药科学与管理，2003，24（1）：20-23.

[16] BOWLER C，SLOOTEN L，VANDENBRANDEN S，et al.Manganese superoxide dismutase can reduce cellular damage mediated by oxygen radicals in transgenic plants[J].European Molecular Biology Organization Journal，1991，10（7）：1723-1732.

[17] MCKERSIE B D，CHEN Y，BEUS M，et al. Superoxide dismutase enhances tolerance of freezing stress in transgenic alfalfa （Medicao saiva L.）[J].Plant Physiology，1993，103（4）：1155-1163.

[18] SMITH M T，BERJAK P.Deteriorative changes associated with the loss of viability of stored desiccation tolerant and sensitive seeds[M].In：Kigel J，Galili G.Seed Development and Germination.New York：Marcel Dekker Inc，1995：701-704.

[19] 陳博阳，余彬彬，钱晓晴，等.锌和土霉素胁迫对玉米种子发芽和幼苗抗氧化酶活性的影响[J].江苏农业学报，2017，33（1）：13-18.

[20] 党建友，张定一，裴雪霞，等.除草剂对优质小麦品质和旗叶保护酶的调控效应[J].应用与环境生物学报，2008，14（1）：18-23.

[21] 钱兰娟，袁树忠，高颜.除草剂炔草酯对不同小麦品种幼苗期叶片抗氧化特性的影响[J].麦类作物学报，2014，34（5）：674-679.