氯吡嘧磺隆對甘蔗及間套種作物的安全性評價和藥害機理研究.pdf

1、氯吡嘧磺?。╤alosulfuron-methyl，HSM）是一種超高效、高選擇性、對哺乳動物低毒的磺酰脲類除草劑，對甘蔗（Saccharum officinarum L.）和玉米（Zea mays L.）等作物安全性好，被長期廣泛應(yīng)用于防除香附子（Cyperus rotundus L.）等惡性雜草。該類除草劑用量少，在土壤中殘留期長，對敏感作物活性極高，即使少量的土壤殘留量也會對敏感作物造成嚴(yán)重的藥害，引起減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)等。廣西各地區(qū)甘

2、蔗種植往往間套種大豆[Glycine max(L.)Merr.]、花生(Arachis hypogaea L.)、玉米等經(jīng)濟(jì)作物，因此開展HSM對甘蔗及其間套種作物的安全性評價和藥害機理研究具有重要的理論和實踐指導(dǎo)意義。本研究從植株、組織、亞細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)和生理生化不同水平比較分析廣西7個甘蔗主栽品種、套種作物花生、C3敏感作物大豆和C4耐受作物玉米的藥害差異及其劑量效應(yīng)關(guān)系，深入解析HSM引起作物生長抑制、黃化和枯死的藥害機理，主要研究

3、結(jié)果如下:
　　1.建立了HSM的殘留檢測方法，并研究了HSM在土壤、甘蔗植株/莖稈中的殘留消解動態(tài)、最終殘留和土壤淋溶特性。土壤、甘蔗植株/莖稈中的殘留消解動態(tài)和最終殘留檢測結(jié)果表明，HSM以推薦劑量進(jìn)行土壤封閉/莖葉處理后，采收期甘蔗中的最終殘留均低于最大殘留限量(Maximum residue limit，MRL)值，即農(nóng)藥殘留不超標(biāo)。
　　2.完成了HSM對廣西7個甘蔗主栽品種的安全性評價。在甘蔗3～5葉期以莖葉處理

4、方式施藥，HSM對7個甘蔗品種的生長沒有影響;但以土壤封閉處理方式施藥HSM均不同程度抑制了甘蔗的生長，不同甘蔗品種對HSM的敏感性表現(xiàn)出差異（敏感性:粵糖60＞桂糖29＞桂糖31＞桂糖42＞桂糖40＞臺優(yōu)＞新臺糖22號）;新臺糖22號甘蔗對HSM的耐受性最好;采收期測產(chǎn)，HSM對新臺糖22號甘蔗的株高和產(chǎn)量均無顯著抑制作用。
　　3.完成了HSM對甘蔗田套種作物大豆和花生的安全性評價。(1)HSM對大豆和花生的種子萌發(fā)沒有影響，

5、但顯著抑制花生和大豆的生長和產(chǎn)量，安全性較差。(2)當(dāng)土壤中HSM殘留濃度達(dá)1mg/kg，HSM100％抑制花生的生長，在該濃度下，大豆的株高抑制率為30％，花生對HSM的敏感性高于大豆。
　　4.研究了HSM脅迫下引起作物生長抑制和黃化等藥害現(xiàn)象的生理生化過程，建立了HSM藥害的形態(tài)診斷和酶學(xué)診斷方法。(1)HSM抑制玉米葉片中支鏈氨基酸合成的第一個關(guān)鍵酶乙酰乳酸合成酶(Acetolactate synthase，ALS)的活性

6、，引起支鏈氨基酸(branched chain amino acids，BCAAs)缺乏，降低游離氨基酸含量，最終引起玉米生長抑制;但HSM并不導(dǎo)致大豆葉片中BCAAs含量的缺乏，相反，大豆葉片中BCAAs和游離氨基酸含量均顯著高于對照水平，與HSM的濃度呈正相關(guān);(2)HSM引起玉米的脈間失綠現(xiàn)象可以在藥后14天恢復(fù)至對照水平，而大豆一旦發(fā)生葉片黃化和葉脈變紅的現(xiàn)象，藥后14天將枯萎死亡;大豆的葉綠素含量與HSM濃度呈負(fù)相關(guān)，大豆葉脈

7、變紅的藥害程度與HSM呈正相關(guān);(3)玉米和大豆葉片都出現(xiàn)H2O2積累，引起了大豆葉片脂質(zhì)過氧化損傷，而玉米葉片中MDA含量顯著低于對照水平;(4)HSM都引起玉米和大豆葉片中淀粉粒積累，降低可溶性蛋白含量;(5)HSM不影響玉米葉片的SOD活性，促進(jìn)POD活性增加;低濃度HSM促進(jìn)玉米CAT和GST活性，高濃度則抑制其活性;HSM促進(jìn)大豆葉片SOD、POD、GST活性增加，抑制CAT活性;研究結(jié)果表明HSM誘導(dǎo)H2O2積累引起敏感作物

8、大豆乙烯釋放增加、水楊酸積累和過氧化損傷，而玉米葉片中即使少量H2O2積累、但并未引起過氧化損傷，耐受作物玉米葉片中H2O2誘導(dǎo)了谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶等解毒酶和抗氧化酶的活性，提高了玉米的抗性。
　　5、闡明了HSM引起作物生長抑制和黃化的藥害機理。研究發(fā)現(xiàn)在HSM脅迫下，BCAAs缺乏、過氧化損傷及乙烯釋放增加，是HSM導(dǎo)致甘蔗生長抑制和黃化等藥害癥狀的主要原因。HSM誘導(dǎo)的BCAAs缺乏引起玉米生長抑制，而過氧化損傷及乙烯釋放

9、增加是HSM引起大豆生長抑制和黃化的直接原因。
　　6、闡明了HSM引起大豆枯萎死亡的藥害機理。在HSM脅迫下，大豆光呼吸作用提高，光呼吸來源的活性氧增多，引起H2O2和水楊酸積累，進(jìn)一步誘導(dǎo)劑量SOD活性增加并抑制CAT活性，使大豆發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的H2O2積累、過氧化損傷和乙烯釋放增加，最終枯死。
　　由以上結(jié)果可知，HSM引起的C3敏感作物藥害現(xiàn)象涉及了一系列復(fù)雜的生理生化反應(yīng)過程。本研究為深入探討HSM的藥害機理奠定了基