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      氯蟲苯甲酰胺拌種處理對不同生育期水稻生化物質(zhì)的影響

      2019-09-10 07:22:44于居龍周泳凱顧浩天戈林泉張國莊義慶姚克兵楊紅福束兆林
      江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報 2019年2期
      關(guān)鍵詞:種子處理抗性

      于居龍 周泳凱 顧浩天 戈林泉 張國 莊義慶 姚克兵 楊紅?!∈琢?/p>

      摘要:為明確殺蟲劑脅迫下水稻體內(nèi)生化物質(zhì)的變化,探討生化物質(zhì)變化對水稻感抗蟲性的影響,本研究分析比較了不同用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理后,各生育期水稻葉片可溶性糖、類黃酮游離氨基酸和草酸的含量變化。結(jié)果表明,不同用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理后,水稻不同生育期葉片游離氨基酸含量與對照相比無顯著差異,苗期和4葉1心期葉片可溶性糖含量與對照相比無顯著差異,但1.5~2.0g/kg氯蟲苯甲酰胺處理的水稻在分蘗期葉片可溶性糖含量顯著增加。當(dāng)氯蟲苯甲酰胺有效用量為1.0~1.5g/kg時,水稻各生育期葉片類黃酮含量顯著增加,苗期和4葉I心期的草酸含量顯著增加,而在分蘗期除1.5g/kg處理的草酸含量顯著增加外,其他處理與對照相比無顯著差異。因此,推測氯蟲苯甲酰胺拌種處理促進(jìn)了水稻葉片類黃酮和草酸的增加,提高水稻不同生育期對稻縱卷葉螟的抗性,從而減少靶標(biāo)害蟲對水稻的為害。

      關(guān)鍵詞:氯蟲苯甲酰胺;種子處理;生化物質(zhì);抗性

      中圖分類號:S473;S511

      文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

      文章編號:1000-4440(2019)02-0289-06

      氯蟲苯甲酰胺是杜邦公司主導(dǎo)研究與開發(fā)的具有廣譜性的化學(xué)藥劑,是一種全新的鄰酰胺基苯甲酰胺類殺蟲劑。氯蟲苯甲酰胺對多種農(nóng)業(yè)害蟲,如鱗翅目鞘翅目、半翅目、雙翅目等具有優(yōu)異的防治效果,特別是在水稻生產(chǎn)上,對鱗翅目害蟲防治效果好,安全系數(shù)高,對非靶標(biāo)節(jié)肢動物(如稻田蜘蛛)具有較高的安全性,對哺乳動物、魚類和鳥類等的毒性極低。近年來,該藥已大面積應(yīng)用于水稻害蟲的綜合治理中。但是,長期的化學(xué)農(nóng)藥投入也帶來了很多負(fù)面影響,如環(huán)境的污染,害蟲抗藥性引發(fā)的問題,收獲作物上農(nóng)藥的殘留,對非靶標(biāo)生物的傷害等。有研究結(jié)果表明,藥劑可以誘導(dǎo)植物體內(nèi)生理生化物質(zhì)發(fā)生變化,產(chǎn)生害蟲感蟲性現(xiàn)象。如利用吡蟲啉井岡霉素、殺蟲雙、三唑磷和某些除草劑處理水稻植株,導(dǎo)致植株體內(nèi)有利于害蟲取食的可溶性糖和氨基酸含量顯著提高,同時可導(dǎo)致植株體內(nèi)不利于害蟲取食的草酸含量下降,影響水稻的光合作用速率,而且水稻不同品種之間存在差異。農(nóng)藥在對病蟲害進(jìn)行防治的同時,也會改變植株體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的含量,增加對害蟲的吸引力,從而間接引起害蟲再猖獗的現(xiàn)象[5]。因此,化學(xué)防治給農(nóng)藥的使用提出了新的問題。許多殺蟲劑和殺菌劑對作物的生理、生長產(chǎn)量有負(fù)效應(yīng)。不同農(nóng)藥的影響機(jī)制也不同,有的對害蟲有促進(jìn)作用,有的則有抑制作用。有研究發(fā)現(xiàn),藥劑處理改變了植株的營養(yǎng)物質(zhì),有利于害蟲取食繁殖,誘導(dǎo)感蟲性。

      本試驗擬通過測定不同濃度氯蟲苯甲酰胺拌種處理后,水稻葉片內(nèi)與害蟲生長發(fā)育有關(guān)系的營養(yǎng)物(可溶性糖、游離氨基酸),以及不利于害蟲發(fā)生的次生代謝物質(zhì)(草酸、類黃酮)含量的變化,進(jìn)一步探討藥劑拌種處理對水稻葉片內(nèi)生化物質(zhì)的影響,以期為生產(chǎn)上利用氯蟲苯甲酰胺拌種處理可持續(xù)治理稻縱卷葉螟提供科學(xué)依據(jù)。

      1 材料與方法.

      1.1 供試水稻及藥劑

      水稻品種為江蘇地區(qū)大面積推廣種植的遲熟中粳品種寧粳4號(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院選育)。將不同濃度氯蟲苯甲酰胺處理的水稻種子播在60emx100emx200cm的水泥池中,每個水泥池分為4小塊。供試藥劑為20%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑(杜邦公司產(chǎn)品)。

      1.2 驗設(shè)計

      氯蟲苯甲酰胺的有效用量為0g/kg、0.5g/kg、1.0gkg、1.5g/kg、2.0g/kg。

      1.3 種子處理

      稱取500g水稻種子置于網(wǎng)袋中,清水浸種48h后瀝干,按試驗需要稱取20%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑,按照最終藥液質(zhì)量與種子質(zhì)量比為1:25的比例添加清水,同時加入紅色指示劑進(jìn)行拌種,混合均勻。將種子與不同濃度的氯蟲苯甲酰胺拌種液同時倒入一次性加厚塑料袋中,快速翻動混勻,使種子與藥液充分接觸,待整個袋子中種子呈現(xiàn)均勻紅色,平鋪于紙上陰干,然后正常播種。

      1.4 測試指標(biāo)

      當(dāng)水稻種子播種后長至苗期(17d)、4葉1心期(26d)和分蘗期(36d)時,用剪刀剪取水稻葉片,然后測定其葉片可溶性糖、游離氨基酸、草酸和類黃酮的含量。

      1.4.1 可溶性糖含量可溶性糖含量的測試參照張治安等的蒽酮法,略有改變。稱取烘干的水稻葉片0.3g,放入大試管中,加入10.0ml蒸餾水,沸水浴20min后取出冷卻,用濾紙過濾至25.0ml的容量瓶中,再用蒸餾水沖洗殘渣幾次,最后定容。吸取0.5ml提取液于試管中,加入蒸餾水1.5ml,先后向試管中加入0.5ml蒽酮乙酸乙酯試劑(1g蒽酮溶于50.0ml乙酸乙酯)和5.0ml濃硫酸,充分振蕩,立即沸水浴加熱5min,然后冷卻至室溫,以空白為對照,用酶標(biāo)儀(伯騰儀器有限公司產(chǎn)品)在620nm吸收波長下測定吸光值。用蔗糖建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,計算各樣品中可溶性糖含量。各處理和對照均設(shè)3個重復(fù)。

      可溶性糖含量(mg/g)=(C,xV,Xn)/(W.Xa,X1000)式中,C:標(biāo)準(zhǔn)曲線求得糖量(μg);V:提取液量(ml);a;:吸取樣品液體積(ml);n:稀釋倍數(shù);W:組織質(zhì)量(g)。

      1.4.2 類黃酮含量類黃酮含量的測量參照耿敬章[5]方法,略有改進(jìn)。剪下待測的水稻組織擦拭干凈,放入烘箱中80C烘12h,再用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎,用50目篩篩選一次,準(zhǔn)確稱取1g干粉放入離心管中,加入10ml60%乙醇溶液,混勻后將離心管置于70C條件下進(jìn)行超聲波處理,超聲波功率保持350W,超聲時間30min,3000r/min離心5min。同一樣品按照上述方法重復(fù)操作2次。將離心后的上清液轉(zhuǎn)移到25ml的容量瓶中,用60%乙醇溶液定容?;靹蚝笪《ㄈ莸奶崛∫?ml于25ml容量瓶中,加入5%NaNO2溶液1ml,搖勻后靜止6min,再加入10%的A1(NO3);溶液1ml,搖勻后靜止6min。隨后加入4%的NaOH10ml,再加入30%的乙醇溶液定容,搖勻后靜置15min,用722型分光光度計在吸收波長500nm處測吸光值。用蘆丁建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,計算各樣品中類黃酮含量。各處理和對照均設(shè)4個重復(fù)。

      類黃酮含量(mg/g)=(C2Xn2)/(W2x1000)式中,C2:標(biāo)準(zhǔn)曲線求得蘆丁量(μg);n2:總稀釋倍數(shù);W2:組織質(zhì)量(g)。

      1.4.3 游離氨基酸含量游離氨基酸含量的測定參照張憲政[16]的茚三酮法,略有改變。剪取新鮮的水稻葉片0.2g,加入10.0%乙酸溶液5.0ml,放入研缽中碾碎研磨至糊狀,將過濾液轉(zhuǎn)移至100.0ml的容量瓶中,用無氨蒸餾水定容。吸取提取液1.0ml,放入25.0ml容量瓶中,加入3.5ml的茚三酮緩沖顯色液,再加入0.1%的抗壞血酸溶液0.1ml,搖勻后置于沸水浴中處理,顯色20min,待冷卻后加入10.0ml80.0%乙醇溶液,加水定容至25.0ml,用酶標(biāo)儀在波長570nm處測定吸光值。用谷氨酸建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,計算各處理和對照樣品中游離氨基酸的含量。各處理和對照均設(shè)3個重復(fù)。

      游離氨基酸含量(mg/g)=(C3xng)/(W.x1000)

      式中,C3:標(biāo)準(zhǔn)曲線求得的游離氨基酸量(μg);nz:總稀釋倍數(shù);W3:組織質(zhì)量(g)。

      1.4.4 草酸含量測定水稻中草酸含量參照何春燕等[17]的三氯化鈦比色法,略有改變。剪取水稻葉片1g,將其剪碎后充分研磨,用超純水10ml沖洗至50ml的三角瓶中,加入約1/3體積的活性炭,搖勻后放置30min脫色,脫色后于4C條件下3000r/min離心15min分離活性炭,一次脫色不充分時可多次脫色,直至溶液無色或略呈乳白色。取上清液3ml,加入3%的三氯化鈦(用10%稀鹽酸配制)240μl,然后用酶標(biāo)儀在波長為400nm處測定吸光值。用草酸(分析純)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,計算各樣品中的草酸含量。各處理和對照均設(shè)3個重復(fù)。

      草酸含量(mg/g)=(C4xn4)/(W.x1000)

      式中,C:標(biāo)準(zhǔn)曲線求得的草酸量(μg);ng:總稀釋倍數(shù);W4:組織質(zhì)量(g)。

      1.5 數(shù)據(jù)分析

      利用單因素方差分析法分析不同處理和不同生育期水稻葉片內(nèi)可溶性糖類黃酮、游離氨基酸及草酸的含量。所有數(shù)據(jù)采用DPS軟件分析系統(tǒng)進(jìn)行處理[18],所有數(shù)據(jù)均未經(jīng)轉(zhuǎn)換。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 不同有效用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理對各生育期水稻葉片可溶性糖含量的影響

      圖1顯示,不同有效用量氯蟲苯甲胺拌種處理后,苗期和4葉1心期水稻葉片可溶糖含量與對照相比均無顯著差異(苗期:F=2.2,df=4,14,P=0.1500;4葉1心期:F=3.2,df=4,14,P=0.0600)。在水稻分蘗期,1.5g/kg和2.0g/kg氯蟲苯甲酰胺拌種處理與對照相比,葉片的可溶性糖含量顯著增加,分別增加了17.5%和30.9%(分蘗期:F=19.4,df=4,14,P=0.0001)。

      2.2 不同有效用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理對各生育期水稻葉片類黃酮含量的影響

      圖2顯示,不同有效用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理會影響水稻不同生育期葉片的類黃酮含量(苗期:F=7.0,df=4,19,P=0.0022;4葉1心期:F=7.6,df=4,19,P=0.0015;分藥期:F=47.0,df=4,19,P=0.0001)。0.5g/kg、1.0g/kg和1.5g/kg氯蟲苯甲酰胺分別拌種處理后,水稻苗期葉片類黃酮含量與對照相比分別增加了54%、47%和40%。1.0g/kg.1.5g/kg和2.0g/kg氯蟲苯甲酰胺分別拌種處理后,水稻4葉1心期葉片類黃酮含量與對照相比分別增加了44%..40%和11%,水稻分蘗期葉片類黃酮含量與對照相比分別增加了69%、84%和46%。

      2.3 不同有效用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理對各生育期水稻葉片游離氨基酸含量的影響

      圖3顯示,不同有效用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理后,水稻不同生育期葉片游離氨基酸含量與對照相比無顯著差異(苗期:F'=0.79,df=4,14,P=0.60;4葉1心期:F=1.10,df=4,14,P=0.40;分蘗期:F=3.10,df=4,14,P=0.07)。

      2.4 不同有效用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理對各生育期水稻葉片草酸含量的影響

      圖4顯示,不同有效用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理會影響不同生育期水稻葉片草酸含量(苗期:F=10.6,df=4,14,P=0.0013;4葉1心期:F=27.2,df=4,14,P=0.0001;分蘗期:F=10.3,df=4,14,P=0.0014)。1.0g/kg.1.5g/kg和2.0g/kg氯蟲苯甲酰胺分別拌種處理后,水稻苗期葉片草酸含量與對照相比分別增加了110%、107%和87%,水稻4葉1心期葉片草酸含量與對照相比分別增加了143%、135%和115%,水稻分蘗期,1.5g/kg氯蟲苯甲酰胺拌種處理后水稻葉片草酸含量與對照相比增加了47%,其他用量處理與對照比無顯著差異。

      3 討論

      農(nóng)藥脅迫下,水稻植株體內(nèi)生理生化物質(zhì)會發(fā)生變化,誘導(dǎo)水稻對褐飛虱(561920)、稻縱卷葉螟、三化螟等害蟲的感蟲性。本研究結(jié)果表明,在水稻苗期和4葉1心期,不同用量的氯蟲苯甲酰胺拌種處理不會顯著影響水稻葉片可溶性糖含量,但在分蘗期,氯蟲苯甲酰胺用量為1.5~2.0g/kg時,水稻葉片可溶性糖含量顯著高于對照。糖是各種生物體內(nèi)重要的營養(yǎng)物質(zhì)之一,可為生物活動提供必要的能量,也可以轉(zhuǎn)化為另外2種重要的營養(yǎng)物質(zhì)(蛋白質(zhì)和脂肪)。可溶性糖含量升高可以提高植物自身的抗性水平,增加植株對害蟲的抗性,如水稻植株經(jīng)硅肥誘導(dǎo)后,可溶性糖含量顯著提高,水稻對稻縱卷葉螟的抗性得到增強(qiáng)。但也有研究結(jié)果表明,水稻植株內(nèi)糖含量越高,越利于害蟲的發(fā)生。本研究中,用1.5g/kg和2.0g/kg的氯蟲苯甲酰胺拌種處理后,水稻分蘗期可溶性糖含量顯著升高,而該條件下可溶性糖的升高對水稻抗蟲能力的影響還需進(jìn)一步驗證和研究。

      類黃酮是植物體內(nèi)自身合成的重要次生代謝產(chǎn)物,以結(jié)合態(tài)或自由態(tài)存在,能提高植物的抗脅迫能力[28],同時也是一種抗蟲次生物質(zhì),害蟲取食后會產(chǎn)生忌避或拒食反應(yīng),甚至中毒[29]。用500μg/ml類黃酮溶液涂抹水稻葉片,對褐飛虱雌成蟲產(chǎn)生明顯的拒食和忌避產(chǎn)卵作用[30]。本研究結(jié)果表明,當(dāng)氯蟲苯甲酰胺有效用量為1.0~1.5g/kg時,與對照相比,水稻各生育期葉片類黃酮含量顯著增加,有利于提高水稻對稻縱卷葉螟的抗性。水稻中游離氨基酸含量與對靶標(biāo)害蟲的抗性之間有重要的聯(lián)系13132)。有研究結(jié)果表明,游離氨基酸含量與稻縱卷葉螟的發(fā)生程度呈正相關(guān)。本研究結(jié)果表明,采用不同有效用量氯蟲苯甲酰胺拌種處理后,在水稻的苗期、4葉1心期及分蘗期葉片游離氨基酸含量無顯著變化,對稻縱卷葉螟的發(fā)生無促進(jìn)作用。

      草酸是生物體的一種代謝產(chǎn)物,普遍存在于植物界中(33。從水稻葉鞘中提取出的草酸能有效抑制褐~飛虱的取食,感蟲和抗蟲品種水稻中草酸含量與水稻對褐飛虱的抗性呈顯著對應(yīng)關(guān)系[34]。本研.究結(jié)果表明,在4葉1心期,1.0~2.0g/kg氯蟲苯甲酰胺拌種處理后,水稻葉片草酸含量與對照相比顯著增加。1.5g/kg氯蟲苯甲酰胺拌種處理后,水稻分蘗期葉片草酸含量與對照相比顯著增加。草酸含量的增加有利于提高水稻植株對稻縱卷葉螟的抗性,減輕稻縱卷葉螟的為害。

      水稻自身生化物質(zhì)的變化會影響其對靶標(biāo)害蟲的抗性,利用氯蟲苯甲酰胺拌種處理水稻種子,可刺激植株不同生育期的生化物質(zhì)對其做出響應(yīng),從而影響害蟲取食能力。利用氯蟲苯甲酰胺處理水稻種子可有效控制田間稻縱卷葉螟的為害,一方面是因為植株體內(nèi)的殘留藥劑可以直接控制稻縱卷葉螟,另一方面是因為水稻體內(nèi)抗蟲物質(zhì)(類黃酮和草酸)含量增加,影響稻縱卷葉螟的取食及其生長發(fā)育,從而有效控制稻縱卷葉螟對水稻的為害和種群數(shù)量的增長。后續(xù)研究應(yīng)結(jié)合氯蟲苯甲酰胺拌種處理在水稻不同生育期對稻縱卷葉螟的防治效果,進(jìn)一步探索水稻植株體內(nèi)生化物質(zhì)變化與控害能力之間的關(guān)系。

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