烯效唑对水稻抗性酶及节间长的影响

王丹丹 ，孔祥清 ，刘明 ，初晓慧 ，张文博

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，大庆 163319；2.北大荒垦丰种业股份有限公司）

植物生长调节剂在很低浓度时就能对植物的生长发育起到调节作用[1-3]。烯效唑是一种高效低毒的三唑类植物生长延缓剂，常被应用在调控作物生长和发育、增强抗逆性等方面，从而达到增产目的[4-5]。尤其是在作物面对逆境的胁迫时，烯效唑能显著增强作物对逆境的抵抗能力，逆境条件下，植物体内活性氧自由基含量明显增加，对作物产生严重伤害[6]。植物通过超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）三者协同作用，使体内的氧自由基维持在较低水平，从而防止对细胞造成的伤害。多糖是普遍存在于植物体内由多个单糖分子经脱水缩合而成的高分子化合物，目前已经有许多文献表明各种植物多糖具有体外或体内抗氧化活性，尤其在去除羟自由基方面[7]。植物多糖发挥抗氧化作用主要表现在以下两个方面：一是对自由基的直接或间接清除作用；二是提高抗氧化酶活性或降低氧化酶活性[8]。对多糖抗氧化作用的研究主要在医学上较多，在对作物的抗氧化方面研究很少。试验通过叶面喷施烯效唑，研究其对抗氧化作用有关的酶及多糖的变化，为烯效唑在水稻增产应用中提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

水稻品种：龙粳31：母本为龙粳13 号，父本为垦稻8 号，主茎11 片叶，出苗至成熟生育日数130 d。

绥梗18：母本为绥粳4 号，父本为绥粳3 号，主茎12 片叶，出苗至成熟生育日数134 d。

垦稻22：母本为垦98-495，父本为垦94-1043，主茎11 片叶，出苗至成熟生育日数127 d。

洪河农场种子公司提供。

供试药剂：5%烯效唑（uniconazole）SC，江苏绿叶农化有限公司生产。

1.2 试验时间及地点

2019、2020 年在黑龙江省洪河农场科技园区。

1.3 试验地概况

土壤属白浆土，碱解氮214.0 mg·kg-1，速效磷33.25 mg·kg-1，速效钾 125.3 mg·kg-1，有机质含量46 g·kg-1，pH 5.8。每年 5 月 10 日插秧，水稻秧龄 3.5叶期，采用人工插秧旱育苗，插秧规格30 cm×10 cm机械插秧。施尿素 12 kg·666.7m-2，分 3 次施入，基肥4%，分蘖30%，穗肥10%，施磷酸二铵8 kg·666.7m-2，100%基肥施入，施钾肥（氯化钾）10 kg·666.7m-2，基肥60%，穗肥40%。

1.4 试验处理

在2019 年和2020 年使用5%烯效唑375 mg·kg-1，以不施药为对照。在水稻拔节期使用大疆T16 植保无人机喷雾，喷液量16.0 L·hm-2。每处理3 次重复，每处理3 000 m2。处理区与对照区单排单灌，不串水，水、肥、药等与生产田相同管理。

1.5 指标测定

1.5.1 氧化酶及多糖测定

在施药后15、30、45 d 处理区和对照区进行取样，在每个处理区内随机选取10 点，每点10 穴，每穴取主茎倒二叶生长发育良好的叶片1 片。测定时将100 片叶子样品剪碎并且混匀后进行三种抗氧化酶及多糖的测定。

超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定采用氮蓝四唑法，过氧化物酶（POD）活性的测定采用愈创木酚法[9]，过氧化氢酶（CAT）活性的测定采用过氧化氢法[10]，多糖的测定采用苯酚-硫酸法[11]。

1.5.2 形态指标测定

水稻成熟后处理区和对照区进行取样，分别随机取10 点。取点要求连续21 穴不缺苗断空，查出21 穴每穴的分蘖数，算出平均数后取与平均数相同或接近的10 穴作为测定对象，进行形态指标的测量。

（1）株高测定：取每穴主茎，测量主茎自地表根部至穗顶端的高度，以cm 表示。

（2）节间长测定：取每穴主茎，测量主茎第二节、第三节节间长度，以cm 表示。

1.5.3 产量测定

于成熟期，按对角线取样法，从小区中间选取代表性植株5 穴调查有效穗数，手工脱粒后用自来水分离实粒和秕粒，实粒称取3 份30 g，秕粒称取3 份3 g，计数后在70 ℃下烘干至恒质量，调查每穗粒数、结实率和千粒重，从每小区中心收割5 m2用于测产，含水量按14%进行折算。

1.6 数据统计分析

用GraphPad prism 7 软件进行图表制作，用IBM SPSS Statistics 23 进行数据显著性分析。

2 结果与分析

2.1 对不同品种水稻超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响

由图1 可知，施用烯效唑后，龙梗31、绥粳18 在15 d 时 SOD 活性略有提高，在 30、45 d 时略有下降，差异不显著；垦稻22 在施药前期15 d 时SOD 活性略有下降，差异不显著，第30、45 d，SOD 活性相比对照显著提高。

图1 烯效唑对不同品种水稻SOD 活性的影响Fig.1 Effects of uniconazole on SOD activity of different rice varieties

2.2 对不同品种水稻过氧化物酶（POD）活性的影响

由图2 可知，与对照组相比，在施药后15 d 时龙粳31 POD 活性显著升高，但在30 d 和45 d 时POD活性显著低于对照；垦稻22 在施药后15、30 d 的POD 活性均显著升高，差异显著，45 d 时POD 活性有所下降，差异不显著；绥粳18 施药后对各个时期的POD 活性无显著性影响。

图2 烯效唑对不同品种水稻POD 活性的影响Fig.2 Effects of uniconazole on POD activity of different rice varieties

2.3 烯效唑对不同品种水稻过氧化氢酶（CAT）活性的影响

由图3 可知，与对照组相比，施药后龙粳31 在15、30 d 时 CAT 活性极显著性升高，45 d 时 CAT 活性降低，差异显著；施药后垦稻22 在15 d 时的CAT活性极显著性升高，在30、45 d 时CAT 活性降低，差异不显著，说明烯效唑对垦稻22 CAT 活性的影响更多集中在施用15 d 左右。施药后绥粳18 在15 d 时的CAT 活性明显增加，差异显著，在30、45 d 时CAT活性降低，差异显著。

图3 烯效唑对不用品种水稻CAT 活性的影响Fig.3 Effects of Uniconazole on CAT activity of different rice varieties

2.4 烯效唑对不同品种水稻多糖含量的影响

由图4 可知，烯效唑施用后龙粳31 在15 d 时多糖比对照低，差异极显著，30 d 时差异显著。第45 d时略高于对照，差异不显著；垦稻22 不同时期的多糖含量均低于对照，差异极显著；绥粳18 在第15 d的多糖含量低于对照，差异不显著，在30 d 时含量高于对照，差异显著，45 d 时差异极显著。

图4 烯效唑对不同水稻品种多糖含量的影响Fig.4 Effects of uniconazole on polysaccharides content in different rice varieties

2.5 烯效唑对不同品种水稻株高、节间长的影响

由表1 看出，与对照组相比，喷洒烯效唑使龙粳31、垦稻22、绥粳18 的株高降低，差异极显著，使龙粳31、垦稻22、绥粳18 的基部第2 节节间长差异显著；龙粳31、垦稻22 的基部第3 节节间长差异极显著。

表1 烯效唑对不同品种水稻株高、节间长的影响Table 1 Effects of uniconale on resistance to bending，plant height and internode length of different rice varieties

综上可知，与对照相比，烯效唑使不同品种株高均显著降低，基部第3 节节间长显著缩短。

2.6 烯效唑对不同品种水稻产量的影响

由表2 看出，烯效唑对龙粳31、绥粳18 有效穗数、穗粒数、结实率、千粒重均高于对照，垦稻22 有效穗数结实率千粒重均低于对照。不同水稻品种增产效果有所不同，在龙粳31 上增产最高，其次为绥粳18，第三是垦稻22，差异均极显著。

表2 产量构成因素调查Table 2 Investigation of yield components

3 讨论

当作物处于正常生长条件下，保护酶系统使其体内活性氧（ROS）的产生和抗氧化防御机制处于动态平衡状态，这是作物抵御逆境胁迫伤害的重要机制[12-14]。当遭遇逆境胁迫时，会导致活性氧（ROS）积累，使植物受到氧化伤害，这时SOD、POD、CAT 会担负清除活性氧的任务，SOD 能够催化O2-生成H2O2和O2，POD 能以酚类化合物为底物分解 H2O2，CAT 能将H2O2分子转化为H2O 和O2，从而降低其对细胞膜质等物质的过氧化而导致的细胞膜的破坏和膜差别透性的丧失，从而提高作物的抗逆性[15-17]。Guo 等[18]的研究表明，抗逆性强的水稻品种抗氧化酶活性比敏感品种要高。同时孙富[19]的研究也显示，抗逆性更强的作物抗氧化能力更强，抗性酶活性更高。本研究中3个水稻品种使用烯效唑抗性酶活性均有不同程度提高，烯效唑对龙梗31、绥粳18 施药前期、垦稻22 施药后期SOD 活性提高，能有效的清除氧自由基。且垦稻22 增幅最大。龙粳31 施药后15 d、垦稻22 在施药后15、30 d 时POD 活性均显著升高，说明烯效唑对垦稻22 能够保持比较长的抗氧化水平，绥粳18对过氧化物自由基清除没有明显影响。烯效唑对龙粳 18 施用 30 d，垦稻 22、绥粳 18 在 15 d 时 CAT 活性增加，去除过氧化氢自由基效果最佳。

糖类物质的氧化分解可以释放出大量能量，维持作物生命活动，且叶片中多糖增加可提高对羟基自由基的清除能力[20]，研究中与对照相比，烯效唑与施用后烯效唑对龙粳31 在第45 d 的多糖含量下降，对垦稻22 不同时期的多糖含量均下降，对绥粳18在第15 d 的多糖含量下降，30、45 d 含量增加，差异显著。龙粳31、垦稻22 的多糖含量比对照下降，可能是由于抗性酶显著升高分解出了大量的H2O，总糖被水解为还原糖，从而导致多糖含量下降，说明烯效唑对龙粳31、垦稻22 羟自由基的清除不利，对绥粳18施药后期能够较好的清除羟自由基。王宝玉[20]研究表明植物生长调节剂的使用可加速植株体内新陈代谢，但到水稻生育后期，叶片中的可溶性总糖向籽粒库中转移，从而导致含量减低的情况发生。绥粳18多糖在30、45 d 含量增加可能由于该品种是12 叶品种，基因型与11 片叶的龙粳31、垦稻22 有所不同，从品种介绍看龙粳31、垦稻22 有相似的父本。

植株的抗倒伏能力与株高、节间长度等因素密切相关，是多种因素综合作用的结果。张明聪[21]的研究表明，株高、节间长度越短，倒伏风险越小。研究中烯效唑与施用后使3 个品种株高极显著性降低，节间长显著性缩短，说明烯效唑施用后在一定程度上提高了水稻的抗倒伏性。与前人研究结果基本一致。且垦稻22、绥粳18 的株高、节间长度降幅明显大于龙粳31。Kamran 等[22]的研究表明，抗性酶活性的提高可使水稻的抗倒伏性增强，与试验结论相一致。

4 结论

通过对不同的水稻品种施用烯效唑，并在不同时期测定相应的抗氧化指标及多糖来探究烯效唑对水稻生长过程中各个时期的影响。研究发现烯效唑施用后对水稻的 SOD 活性、POD 活性、CAT 活性、多糖含量、株高、节间长度均产生了一定的调节作用，在不同时期达到了明显的抗氧化效果，且施用后垦稻22、绥粳18 品种抗倒伏指标更好。垦稻22、龙粳31 多糖含量施药后期下降，对清除羟自由基的能力下降。烯效唑对不同水稻品种增产效果有所不同，在龙粳31 上增产最高为25.2%，其次为绥粳18 增产9.7%，第三是垦稻22 增产4.1%。