氯吡嘧磺隆對(duì)甘蔗及間套種作物的安全性評(píng)價(jià)和藥害機(jī)理研究.pdf

1、氯吡嘧磺?。╤alosulfuron-methyl，HSM）是一種超高效、高選擇性、對(duì)哺乳動(dòng)物低毒的磺酰脲類(lèi)除草劑，對(duì)甘蔗（Saccharum officinarum L.）和玉米（Zea mays L.）等作物安全性好，被長(zhǎng)期廣泛應(yīng)用于防除香附子（Cyperus rotundus L.）等惡性雜草。該類(lèi)除草劑用量少，在土壤中殘留期長(zhǎng)，對(duì)敏感作物活性極高，即使少量的土壤殘留量也會(huì)對(duì)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(kāi)展HSM對(duì)甘蔗及其間套種作物的安全性評(píng)價(jià)和藥害機(jī)理研究具有重要的理論和實(shí)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(gè)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(zhǎng)抑制、黃化和枯死的藥害機(jī)理，主要研究

3、結(jié)果如下:
　　1.建立了HSM的殘留檢測(cè)方法，并研究了HSM在土壤、甘蔗植株/莖稈中的殘留消解動(dòng)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(dòng)態(tài)和最終殘留檢測(cè)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(duì)廣西7個(gè)甘蔗主栽品種的安全性評(píng)價(jià)。在甘蔗3～5葉期以莖葉處理

4、方式施藥，HSM對(duì)7個(gè)甘蔗品種的生長(zhǎng)沒(méi)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(zhǎng)，不同甘蔗品種對(duì)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(tái)優(yōu)＞新臺(tái)糖22號(hào)）;新臺(tái)糖22號(hào)甘蔗對(duì)HSM的耐受性最好;采收期測(cè)產(chǎn)，HSM對(duì)新臺(tái)糖22號(hào)甘蔗的株高和產(chǎn)量均無(wú)顯著抑制作用。
　　3.完成了HSM對(duì)甘蔗田套種作物大豆和花生的安全性評(píng)價(jià)。(1)HSM對(duì)大豆和花生的種子萌發(fā)沒(méi)有影響，

5、但顯著抑制花生和大豆的生長(zhǎng)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(zhǎng)，在該濃度下，大豆的株高抑制率為30％，花生對(duì)HSM的敏感性高于大豆。
　　4.研究了HSM脅迫下引起作物生長(zhǎng)抑制和黃化等藥害現(xiàn)象的生理生化過(guò)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(gè)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(guò)氧化損傷，而玉米葉片中MDA含量顯著低于對(duì)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(guò)氧化損傷，而玉米葉片中即使少量H2O2積累、但并未引起過(guò)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(zhǎng)抑制和黃化的藥害機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)在HSM脅迫下，BCAAs缺乏、過(guò)氧化損傷及乙烯釋放增加，是HSM導(dǎo)致甘蔗生長(zhǎng)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(zhǎng)抑制，而過(guò)氧化損傷及乙烯釋放

9、增加是HSM引起大豆生長(zhǎng)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(jī)理。在HSM脅迫下，大豆光呼吸作用提高，光呼吸來(lái)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(guò)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(guò)程。本研究為深入探討HSM的藥害機(jī)理奠定了基