除草剂2，4-D残留对5个水稻品种幼苗生长的影响

来源:用户上传      作者:袁听　何勇　田志宏

　　摘 要：水稻是我国主要的粮食作物之一，而除草剂2，4-D残留会影响水稻的正常生长。配制含0.1mg/L浓度的2，4-D的水稻营养液，模拟除草剂残留，培养到7d左右，观察到2，4-D对水稻幼苗的生长产生了明显的抑制作用。水培10d后，测量5个品种水稻幼苗的株高、根长、根数、叶绿素含量及抗氧化酶活性，分析除草剂残留对5个水稻品种幼苗生长的影响。结果表明，2，4-D持续作用使水稻的株高、根长、根数受到抑制，平均减少40%以上;对叶绿素含量具有增强作用，水稻叶片中SOD、POD、CAT活性均上升。因此，2，4-D残留对水稻的生长影响较大，长时间持续残留会对水稻产生抑制作用。
　　关键词：除草剂;2，4-D;水稻;抗氧化
　　中图分类号 S435 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）08-0091-03
　　Abstract： Rice is one of the most important food crops in China.The residue of 2，4-D herbicide will affect the growth of rice.A rice nutrient solution containing 0.1mg/L of 2，4-D was prepared to simulate the herbicide residue and cultured for about 7 d.It was observed that 2，4-D significantly inhibited the growth of rice seedlings.Hydroponic 10 d was used to measure the plant height，root length，root number，chlorophyll content，and antioxidant enzyme activities of five rice varieties，and the effects of herbicide residues on the five rice varieties were analyzed.The results showed that the continuous effect of 2，4-D could inhibit the plant height，root length and root number of rice，with an average reduction of more than 40%，but it could enhance the chlorophyll content.The antioxidant enzyme activity was measured，and the activities of SOD，POD，and CAT in rice leaves were all increased.2，4-D residues have a great effect on the growth of rice，and long-term persistent residues will have an inhibitory effect on rice.
　　Key words： Herbicide; 2，4-D; Rice; Antioxidant enzymes
　　除草剂是用于控制杂草生长的农用化学品，旨在显着提高农作物的生产力[1]。2，4-D是用于控制一年生和多年生杂草的第一种合成生长素除草剂[2]。它是于第二次世界大战期间被开发的，旨在提高战争期间的作物产量[3]。2，4-D的低成本导致今天仍在使用，它仍是世界上最常用的除草剂之一。2，4-D作为除草剂能选择性地杀死双子叶杂草[4]，因而广泛应用于稻田除草。水稻是我国最主要的粮食作物之一，2018年其产量占我国粮食总产量的1/3左右[5]，是保障我国粮食安全的重要作物。稻田除草通常使用高浓度的2，4-D作为除草剂[6]，而2，4-D是一种合成的小分子，植物不能在体内降解[7]，自然条件下不易降解，施用后溶于水中长时间存在。因此，研究除草剂2，4-D残留对水稻的影响，对于水稻生产过程中除草剂的施用具有一定的指导作用。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料 供试水稻品种为奥普龙、ZY37、黄华占、元丰B、紫香黑糯粳。
　　1.2 试验方法
　　1.2.1 种子萌发与水稻幼苗的培养 选取5个水稻品种健康饱满的种子，用2.5%次氯酸钠溶液消毒10min，置于植物生长室萌发。种子萌发后，选取每个品种萌发后长势一致的水稻幼苗，转移至含200mL国际水稻营养液的培养钵水培生长。处理组添加2，4-D，使营养液中浓度为0.1mg/L，模拟除草剂残留;同时设置不添加2，4-D的对照组。
　　1.2.2 水稻生物性状测量 水培10d后，测量2组水稻的株高、根长、根数及叶绿素含量。叶绿素含量的测定方法参照文献[8]。
　　1.2.3 水稻几种抗氧化酶活性测定 水培10d测定每个品种处理组与对照组的抗氧化酶（SOD/POD/CAT）活性。测定方法参照文献[9]。
　　2 结果与分析
　　2.1 水稻幼苗的生长状况 由图1可知，对照组水稻幼苗的长势明显优于处理组，对照组水稻幼苗株高更高、根长更长、根系更发达。处理组水稻幼苗发育迟缓，株高只有对照组的50%，根系稀少、根长变短，表明2，4-D使处理组水稻幼苗生长受到抑制。
　　2.2 水稻的生物性状 由表1可知，水稻幼苗的株高、根長、根数均显著降低。奥普龙、ZY37、黄华占、元丰B、紫香黑糯粳的株高处理组与对照组相比降低39.03%、53.32%、47.97%、54.20%、25.77%，根长处理组与对照组相比降低47.46%、50.17%、61.78%、43.64%、49.01%，根数处理组与对照组相比降低51.13%、57.43%、61.78%、43.64%、34.54%;而叶绿素含量反而上升，处理组与对照组相比，奥普龙、ZY37、黄华占、元丰B、紫香黑糯粳的叶绿素含量依次上升3.4倍、2.4倍、2.3倍、2.3倍、0.19倍。在2，4-D的作用下，水稻生长受到抑制，发育迟缓。 　　2.3 抗氧化酶（SOD/POD/CAT）活性 由表2可知，处理组抗氧化酶活性显著上升，奥普龙、ZY37、黄华占、元丰B、紫香黑糯粳的SOD活性上升1.77～6.23倍，其中奥普龙SOD活性升高最多、紫香黑糯粳最少;POD活性上升2.15～4.09倍，其中紫香黑糯粳POD活性升高最多，黄华占最少;CAT活性奥普龙、ZY37、元丰B、紫香黑糯粳表现为上升，奥普龙升高2.56倍最多。水稻通过抗氧化酶来清除过量的活性氧，抗氧化酶活性升高，表明在2，4-D的作用下，水稻产生了大量的活性氧。
　　3 结论与讨论
　　作为除草剂，2，4-D通常的使用浓度在500mg/L以上[6]，残留的除草剂可能会对水稻的生长发育造成影响。本研究中，利用含2，4-D浓度为0.1mg/L的水稻营养液，模拟2，4-D残留，结果表明，在2，4-D的持续影响下，持续7d，5个水稻品种的幼苗生长均受到了明显抑制，2，4-D使水稻幼苗发育迟缓。通常，生物和非生物胁迫都会诱导植物产生过氧化氢或其他活性氧，从而引起氧化应激反应。而抗氧化酶如抗坏血酸-谷胱甘肽循环酶是植物应对氧化损伤的重要机制[10]。本研究结果表明，2，4-D残留使5个品种水稻的抗氧化酶活性平均升高2倍左右，表明除草剂2，4-D残留对水稻形成了胁迫，从而使水稻产生了更多的活性氧，活性氧可以对细胞中的生物膜造成过氧化损伤，对叶绿体和线粒体等细胞器造成功能性损伤，导致细胞凋亡[11]，从而使得水稻幼苗生长受到抑制。根据本研究结果，2，4-D持续残留会对水稻的生长造成不利的影响，因此，在今后的水稻生产过程中，使用2，4-D除草后，应对稻田进行及时换水，避免2，4-D残留对水稻造成不良的影响。
　　参考文献
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　　[3]Song Y.Insight into the mode of action of 2，4-dichlorophenoxyacetic acid （2，4-D） as an herbicide [J].Journal of Integrative Plant Biology，2014，56（2）：106-113.
　　[4]Grossmann K.Mediation of herbicide effects by hormone interactions [J].Plant Growth Regulation，2003，22：109-122.
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　　[6]张洪昌，李星林.植物生长调节剂使用手册[M].北京：中国农业出版社，2011.
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　　[8]洪法水，魏正贵，赵贵文.菠菜叶绿素的浸提和协同萃取反应 [J].应用化学，2001，18（7）：532-535.
　　[9]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，2000.
　　[10]Alguacil M M，Hernandez J A，Caravaca F，et al.Antioxidant enzyme activities in shoot from three mycorrhizal shrub species afforested in a degraded semiarid soil [J].Physiologia Plantarum，2003，118：562-570.
　　[11]Lanfranco L，Novero M，Bonfante P.The mycorrhizal fungus Gigaspora margarita possesses a CuZn superoxide dismutase that is up-regulated during symbiosis with legume hosts [J].Plant Physiology，2005，137：1319-1330. （責编：张宏民）
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