姜波　呂慶浩　孔維捷　白霜　李凌緒

關(guān)鍵詞：咪唑乙煙酸：茉莉酸甲酯：玉米幼苗生長(zhǎng)：活性氧

中圖分類號(hào)：S513.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2023） 03-0058-06

玉米是我國(guó)種植面積最大的主要糧食作物，也是重要的經(jīng)濟(jì)作物和飼料作物，2020年全國(guó)玉米播種面積為4126萬(wàn)公頃，產(chǎn)量為26067萬(wàn)噸。玉米一大豆輪作／間作可增肥地力、減少病害、充分利用土地資源，是我國(guó)東北黑土區(qū)、黃淮海地區(qū)、長(zhǎng)江流域和內(nèi)蒙古自治區(qū)等地區(qū)廣泛采用的玉米種植模式之一。隨著我國(guó)對(duì)玉米需求量的增加、國(guó)際形勢(shì)的變化以及大豆一玉米帶狀復(fù)合種植模式的推進(jìn)，玉米一大豆種植模式面積將進(jìn)一步擴(kuò)大。

咪唑乙煙酸（imazethapyr，IM）是咪唑啉酮類除草劑，屬乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase，ALS）或乙酰羥基丁酸合成酶（acetohydroxybu-tyrate synthase，AHAS）抑制劑，具有殺草譜廣、活性高、選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大豆田防除一年生雜草。但I(xiàn)M在土壤中殘留時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響后茬玉米、油菜、水稻等作物生長(zhǎng)。IM用量為60g/hm²時(shí)，其土壤殘留可使玉米株高和鮮重分別降低56.68%與74.16%。隨著大豆-玉米帶狀復(fù)合種植模式的推廣，咪唑乙煙酸使用面積很可能進(jìn)一步擴(kuò)大，其土壤殘留可能成為影響后茬玉米生產(chǎn)的重要因素。目前對(duì)IM土壤殘留的去除方法主要有生物炭吸附法、TiO₂催化劑降解法等，但這些方法成本高，不適合大范圍使用。

茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MeJA）是植物體內(nèi)廣泛存在的內(nèi)源激素和信號(hào)分子，能夠參與植物在生物和非生物脅迫下的抗逆反應(yīng)。外源添加MeJA能夠誘導(dǎo)植物防衛(wèi)基因的過表達(dá)，使相關(guān)防御酶活性增強(qiáng)，提高植株對(duì)生物脅迫或非生物脅迫的抗性。近期研究發(fā)現(xiàn)，外源施用MeJA可顯著增強(qiáng)水稻和小麥對(duì)精異丙甲草胺、異丙隆等除草劑的解毒作用，緩解藥害脅迫。但外源MeJA是否具有緩解IM土壤殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的脅迫作用尚不清楚，為此，本試驗(yàn)采用盆栽法對(duì)其進(jìn)行研究，同時(shí)分析其對(duì)幼苗生長(zhǎng)相關(guān)生理指標(biāo)的影響，以期為找出緩解IM殘留對(duì)后茬玉米生產(chǎn)影響的措施提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料與主要試劑

供試玉米品種為沈玉21，沈陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院種業(yè)有限公司生產(chǎn)。98%咪唑乙煙酸（IM）原藥，由青島瀚生生物科技有限公司提供。

1.2玉米種植方法

試驗(yàn)于2021年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)智能溫室中進(jìn)行。玉米種子用清水洗去表面包衣劑后，再用2%次氯酸鈉消毒5 min，然后用蒸餾水沖洗3～4次，晾干。挑選大小一致且飽滿的種子，置于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，加入蒸餾水20 mL，26℃下催芽。種子露白后種植于花盆中，覆土2 cm，之后置于溫室中，每天適量澆水。條件設(shè)置為白天32℃下14 h、夜晚22℃下10 h，自然光照。每盆（d=15 cm，h=13 cm）播種5粒，重復(fù)3次。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1土壤IM殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響 將IM在土壤中的終濃度設(shè)為0、0.125、0.25、0.5、1.0、2.0 mg/kg。精確稱取IM原藥，用適量乙醇溶解，分3次噴入土壤中，期間不斷攪拌，使IM與土壤充分混勻，攤開晾干。按1.2方法種植玉米，10天時(shí)測(cè)定玉米幼苗株高和地上部鮮重，計(jì)算抑制中濃度。每處理重復(fù)3次，以噴入等量乙醇的土壤為對(duì)照。

1.3.2 MejA浸種緩解土壤IM殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的脅迫 播種前用濃度為0.3、0.6、1.2、2.4、4.8 mg/L MejA溶液浸泡玉米種子24 h，經(jīng)蒸餾水沖洗3～4次后，按1.2方法播入含有1.0 mg/kgIM的土壤中，10天時(shí)測(cè)定玉米幼苗株高和地上部鮮重。每處理重復(fù)3次，以蒸餾水浸泡玉米為對(duì)照（IM），另設(shè)不含IM的空白對(duì)照（CK）。

1.3.3 MejA噴霧緩解土壤IM殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的脅迫 按1.2方法將玉米種子播入含有1.0 mg/kg IM的土壤中，之后第5天用濃度為0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 mg/L MeJA溶液對(duì)玉米植株噴霧，直至葉片潤(rùn)濕，連續(xù)處理5天。最后一次處理后24 h測(cè)定玉米幼苗株高和地上部鮮重。每處理重復(fù)3次，以噴施清水為對(duì)照（IM），另設(shè)不含IM的空白對(duì)照（CK）。

1.4測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 丙二醛（MDA）含量測(cè)定 于1.0 mg/LMeJA噴霧處理5天時(shí)取玉米幼葉0.5g，液氮研磨，轉(zhuǎn)入50 mL離心管，加入100%三氯乙酸（tri-chloroacetic acid，TCA）10 mL，4℃下10 000 r/min離心20 min，上清液即為MDA粗提液。參照Hodges等的方法測(cè)定MDA含量。

1.4.2 葉綠素含量測(cè)定 參照丁富功等的方法，略有改動(dòng)。于1.0 mg/L MejA噴霧處理5天時(shí)取玉米幼葉0.1g，剪成細(xì)絲，加入15 mL浸提液（丙酮：乙醇= 1：1），室溫下置于搖床上（110r/min，避光）浸提40 h，經(jīng)3層滅菌紗布過濾，所得浸提液用浸提溶劑定容至15 mL，測(cè)定其在645nm和663 nm波長(zhǎng)下的吸光值。設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)測(cè)量3次。

1.4.3抗氧化酶活性測(cè)定 于1.0 mg/L MeJA噴霧處理5天時(shí)取新鮮玉米幼葉0.5 g，液氮研磨，轉(zhuǎn)入50 mL離心管，加入pH 7.8的50 mmol/L磷酸緩沖液10 mL，4℃下9 000 r/min離心25 min，再將上清液移至15 mL離心管中，迅速置于冰上，即為粗酶液。采用鄰苯三酚自氧化法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性，參照杜龍的方法測(cè)定過氧化氫酶（CAT）活性，采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過氧化物酶（POD）活性，參照Nakano等的方法測(cè)定抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016處理數(shù)據(jù)，用Sig-maPlot 12.5軟件繪圖，用SPSS 26.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素ANOVA檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1土壤IM殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響

由表1可見，隨著土壤咪唑乙煙酸（IM）濃度增加，其對(duì)玉米幼苗株高和鮮重的抑制作用愈加明顯。不同濃度IM對(duì)玉米幼苗株高和鮮重的毒力方程式分別為：Y=1. 8053X+5.3133，R²=0.9961;Y=2.1897X+5.4343， R²=0.9736。IM對(duì)幼苗株高和鮮重的ECso分別為0.671 mg/kg和0.633 mg/kg。當(dāng)土壤IM濃度達(dá)到1.0 mg/kg時(shí)，與對(duì)照相比，玉米幼苗株高和鮮重的抑制率分別為60.4%和59.6%。

2.2 MeJA浸種對(duì)土壤IM脅迫下玉米幼苗生長(zhǎng)的影響

由圖1可見，和CK相比，1.0 mg/kg IM（咪唑乙煙酸）顯著抑制玉米株高及單株鮮重，分別降低62.6%與70.2%。與IM相比，茉莉酸甲酯（Me-JA）浸種下玉米株高和鮮重?zé)o顯著改變，說(shuō)明Me-JA浸種不能緩解IM對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的脅迫。

2.3 MeJA噴霧對(duì)土壤IM脅迫下玉米幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可以看出，1.0 mg/kg IM（咪唑乙煙酸）顯著抑制玉米幼苗的株高及單株鮮重，抑制率分別為75.9%與86.6%。不同濃度茉莉酸甲酯（MeJA）噴霧均能顯著緩解IM對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的脅迫，連續(xù)處理5天后幼苗株高和鮮重均為IM處理的兩倍以上。MeJA濃度為1.0 mg/L時(shí)效果最好，幼苗株高和鮮重較IM分別增加190.0%和361.2%?？梢娡庠磭娛?.0 mg/L MeJA可有效緩解土壤IM殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響。

2.4外源MeJA對(duì)IM脅迫下玉米MDA含量的影響

MDA是細(xì)胞膜脂過氧化的產(chǎn)物，常作為衡量細(xì)胞質(zhì)膜透性的指標(biāo)來(lái)反映植物受逆境脅迫的程度。從圖2可知，1.0 mg/kg IM（咪唑乙煙酸）處理下玉米幼苗葉片MDA含量是CK的2.1倍，與IM相比，IM+MeJA處理葉片MDA含量顯著降低，為IM處理的77.4%。

2.5外源MeJA對(duì)IM脅迫下玉米幼苗葉片葉綠素含量的影響

由圖3看出，1.0 mg/kg IM（咪唑乙煙酸）處理顯著降低玉米幼苗葉片葉綠素a、b和總?cè)~綠素含量。IM+MejA處理下葉綠素b含量顯著增加，葉綠素a和總?cè)~綠素含量也有所增加。

2.6外源MeJA對(duì)IM脅迫下玉米葉片抗氧化酶活性的影響

由圖4看出，1.0 mg/kg IM（咪唑乙煙酸）處理的玉米幼苗SOD、CAT、POD、APX活性均顯著上升，SOD、APX分別是CK的1.7倍與1.4倍，CAT與POD均是CK的2.1倍。與IM處理相比，IM+MeJA處理葉片SOD、CAT、APX活性均顯著下降，分別為IM處理的80.0%、74.2%和59.9%；POD為IM處理的92.7%，無(wú)顯著差異。

3討論與結(jié)論

咪唑乙煙酸（IM）殺草譜廣、活性高，廣泛應(yīng)用于大豆田，但在土壤中的殘留時(shí)間長(zhǎng)，影響后茬玉米等敏感作物的生長(zhǎng)。隨著玉米一大豆輪作／間作模式的推進(jìn)，土壤IM殘留對(duì)后茬玉米的藥害風(fēng)險(xiǎn)逐步上升。本研究發(fā)現(xiàn)，噴施外源MeJA（茉莉酸甲酯）可有效緩解土壤IM殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響，連續(xù)5天噴施1.0 mg/L Me-JA，可使玉米幼苗鮮重、株高分別增加190.0%和361.2%。

當(dāng)植物受到外界逆境脅迫時(shí)，植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生過量活性氧，氧化細(xì)胞質(zhì)膜生成MDA.破壞葉綠素，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。本研究結(jié)果顯示，IM處理玉米幼苗葉片MDA含量和抗氧化酶活性顯著增加，葉綠素含量顯著降低。這說(shuō)明土壤中的IM殘留誘導(dǎo)玉米幼苗葉片中ROS過量生成，破壞細(xì)胞質(zhì)膜和葉綠素，已對(duì)玉米幼苗造成危害。有研究發(fā)現(xiàn)IM能使常規(guī)谷子苗期的地上部鮮重和葉綠素含量顯著降低，MDA含量增加，與本研究結(jié)果一致。

植物在遭受脅迫時(shí)，通過提高SOD、CAT、POD和APX等抗氧化酶活性清除ROS，是植物避免ROS傷害的重要機(jī)制。MeJA是重要的信號(hào)物質(zhì)，具有誘導(dǎo)植物防衛(wèi)基因表達(dá)、增強(qiáng)抗氧化脅迫的能力。馬志強(qiáng)等發(fā)現(xiàn)，外源施加MeJA可以顯著提高高羊茅（Festuca elata）的抗氧化酶活性，緩解鎘造成的氧化脅迫。本研究結(jié)果顯示，施加外源MeJA可顯著緩解土壤IM殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的影響，與IM處理相比，IM脅迫下噴施MeJA處理玉米葉片MDA含量和抗氧化酶活性顯著降低，葉綠素含量提高。這說(shuō)明施加外源MejA可顯著減少玉米葉片中IM誘導(dǎo)的ROS，減少ROS對(duì)細(xì)胞質(zhì)膜和葉綠素的破壞，從而減輕土壤IM殘留對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的脅迫。

綜之，土壤IM殘留嚴(yán)重抑制玉米幼苗生長(zhǎng)，噴施1.0 mg/L MeJA可通過降低IM誘導(dǎo)的ROS含量，減少ROS對(duì)細(xì)胞質(zhì)膜和葉綠素的破壞，有效緩解IM對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的脅迫。