丙酯草醚對甘藍型油菜與白菜型油菜生長發(fā)育的影響及其耐性差異機理.pdf

1、本研究通過新型油菜田除草劑丙酯草醚(ZJ0273)處理,研究其對耐性油菜品種甘藍型油菜浙雙758(Brassica napus cv.Zheshuang758)和敏感性品種白菜型油菜小油菜(B.rapa cv.Xiaoyoucai)植株生長發(fā)育的影響。油菜幼苗用不同濃度的丙酯草醚[0、10、100 mg/L(田間推薦濃度)]進行處理,而大田則用(0、100、500和1000mg/L)進行處理,分別對油菜根系形態(tài)、根系細胞的細胞膜完整性、

2、根系活力、根尖細胞亞顯微結構以及對大田油菜植株各個生理生化指標、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量構成等進行研究,并創(chuàng)新性應用葉綠素熒光動力學和光譜技術,嘗試構建油菜除草劑藥害和耐性檢測系統(tǒng)及其生理信息的光譜模型。
　　 試驗結果表明,丙酯草醚對油菜生長具有一定的抑制作用,但100mg/L丙酯草醚對油菜大田生產(chǎn)安全。在不同濃度丙酯草醚(100、500和1000mg/L)處理下,兩種敏感性不同油菜植株的株高與生物量積累均受到不同程度的抑制,尤其是處理

3、7天時,隨丙酯草醚處理濃度的上升,供試植株的株高與生物量積累的抑制越明顯;但到了28天時,100 mg/L ZJ0273處理則已恢復到對照水平。經(jīng)生理生化檢測,我們發(fā)現(xiàn)植株葉片的丙二醛(MDA)含量在丙酯草醚的作用下顯著升高,但乙酰乳酸合成酶(ALS)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白、可溶性糖以及光合速率、SPAD值、葉綠素熒光等均隨處理濃度的上升而顯著下降,同樣植株的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量構成也是如此。但低濃度

4、丙酯草醚(100mg/L)脅迫下的植株均能恢復到對照水平;而高濃度丙酯草醚(1000mg/L)處理對白菜型油菜的抑制作用要比甘藍型油菜明顯。
　　 通過對油菜幼苗根系進行不同濃度丙酯草醚(0、10、100mg/L)處理,我們發(fā)現(xiàn)10mg/LZJ0273處理對甘藍型油菜幼苗根系發(fā)育安全。而敏感性品種(白菜型油菜)根系的發(fā)育均受到了極顯著的抑制作用,尤其是在100mg/L ZJ0273作用下,其有效根長、有效根表面積以及根尖數(shù)目等抑

5、制率均達到了80％以上,同時其根系大部分已喪失活力,根系細胞大多凋亡。在根系元素吸收試驗中,發(fā)現(xiàn)低濃度丙酯草醚(10mg/L)處理不同程度的提高了兩種不同敏感性油菜根系對Fe元素的吸收能力,但顯著抑制了供試植株對K、Ca、Mg等元素的吸收;而對B元素吸收的抑制作用,白菜型油菜表現(xiàn)更為顯著。在根尖細胞亞顯微結構方面,主要抑制作用體現(xiàn)在細胞壁的發(fā)育上,且白菜型油菜的根尖細胞亞顯微結構受損較甘藍型油菜嚴重。
　　 在供試植株葉片葉綠素

6、熒光動力學方面的研究表明,油菜植株葉片的Fv/Fm、NPQ、Y(Ⅱ)和ETR等參數(shù)可用于除草劑藥害檢測系統(tǒng)和耐性品種篩選系統(tǒng)的構建。隨供試植株葉片葉齡的增加和丙酯草醚處理濃度的上升,兩種油菜葉片的葉綠素熒光參數(shù)最大光電子產(chǎn)量(Fv/Fm)、非光化學粹滅(NPQ)、實際光電子產(chǎn)量(Y(Ⅱ))以及快速光響應曲線(RLCs)等受到的抑制作用均逐步加劇,但甘藍型油菜在處理5天后抑制作用顯著緩解。通過電子傳遞速率(ETR)和Y(Ⅱ)的濃度抑制曲線

7、,我們發(fā)現(xiàn)500mg/LZJ0273對甘藍型油菜生長安全,但對白菜型油菜仍有20％左右的抑制效果。在除草劑處理下植株葉片的Fv/Fm、NPQ、Y(Ⅱ)和ETR等參數(shù)的抑制率變化趨勢,均能準確表現(xiàn)植株的藥害程度以及反映不同品種油菜的耐性差異,故對這些參數(shù)的研究有助于構建除草劑脅迫下植株藥害和耐性檢測系統(tǒng)。此外,研究還發(fā)現(xiàn)油菜植株第二片完全展開葉能有效、準確地反映植株所受藥害程度的差異。
　　 通過對不同濃度丙酯草醚處理甘藍型油菜植

8、株的不同葉位葉片水解蛋白氨基酸的檢測,我們發(fā)現(xiàn)供試植株葉片總氨基酸含量在15.86-20.59mg/100mg之間,并隨處理濃度的上升和葉片的衰老而急劇下降;在三種支鏈氨基酸(亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸)含量變化中同樣出現(xiàn)相似的變化趨勢。在整個試驗中,我們還發(fā)現(xiàn)低濃度丙酯草醚(100mg/L)處理能有效提高供試植株的抗逆性,表現(xiàn)在丙酯草醚處理14天時,由于營養(yǎng)的缺失使對照植株的氨基酸含量顯著低于7和28天的處理,但100mg/L ZJ02

9、73處理卻無相應的下降,與對照相比反而略高。
　　 另外在對其余水解蛋白氨基酸的分析中我們發(fā)現(xiàn),應用近紅外光譜的PLS模型可以快速、準確地預測除草劑脅迫下油菜葉片中除半胱氨酸外的16種基本氨基酸組分含量和總氨基酸含量,表明近紅外光譜技術能夠應用于油菜生理代謝系統(tǒng)在逆境脅迫下生理信息反饋的快速檢測。同時研究還發(fā)現(xiàn),油菜葉片經(jīng)酸水解獲得的17種蛋白質(zhì)氨基酸含量在不同葉位間存在差異,總體表現(xiàn)為隨葉位降低其含量下降的趨勢,即在新葉中含量