袁聽　何勇　田志宏

摘 要：水稻是我國主要的糧食作物之一，而除草劑2，4-D殘留會影響水稻的正常生長。配制含0.1mg/L濃度的2，4-D的水稻營養(yǎng)液，模擬除草劑殘留，培養(yǎng)到7d左右，觀察到2，4-D對水稻幼苗的生長產(chǎn)生了明顯的抑制作用。水培10d后，測量5個品種水稻幼苗的株高、根長、根數(shù)、葉綠素含量及抗氧化酶活性，分析除草劑殘留對5個水稻品種幼苗生長的影響。結(jié)果表明，2，4-D持續(xù)作用使水稻的株高、根長、根數(shù)受到抑制，平均減少40%以上;對葉綠素含量具有增強作用，水稻葉片中SOD、POD、CAT活性均上升。因此，2，4-D殘留對水稻的生長影響較大，長時間持續(xù)殘留會對水稻產(chǎn)生抑制作用。

關(guān)鍵詞：除草劑;2，4-D;水稻;抗氧化

中圖分類號 S435文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）08-0091-03

Abstract： Rice is one of the most important food crops in China.The residue of 2，4-D herbicide will affect the growth of rice.A rice nutrient solution containing 0.1mg/L of 2，4-D was prepared to simulate the herbicide residue and cultured for about 7 d.It was observed that 2，4-D significantly inhibited the growth of rice seedlings.Hydroponic 10 d was used to measure the plant height，root length，root number，chlorophyll content，and antioxidant enzyme activities of five rice varieties，and the effects of herbicide residues on the five rice varieties were analyzed.The results showed that the continuous effect of 2，4-D could inhibit the plant height，root length and root number of rice，with an average reduction of more than 40%，but it could enhance the chlorophyll content.The antioxidant enzyme activity was measured，and the activities of SOD，POD，and CAT in rice leaves were all increased.2，4-D residues have a great effect on the growth of rice，and long-term persistent residues will have an inhibitory effect on rice.

Key words： Herbicide; 2，4-D; Rice; Antioxidant enzymes

除草劑是用于控制雜草生長的農(nóng)用化學(xué)品，旨在顯著提高農(nóng)作物的生產(chǎn)力[1]。2，4-D是用于控制一年生和多年生雜草的第一種合成生長素除草劑[2]。它是于第二次世界大戰(zhàn)期間被開發(fā)的，旨在提高戰(zhàn)爭期間的作物產(chǎn)量[3]。2，4-D的低成本導(dǎo)致今天仍在使用，它仍是世界上最常用的除草劑之一。2，4-D作為除草劑能選擇性地殺死雙子葉雜草[4]，因而廣泛應(yīng)用于稻田除草。水稻是我國最主要的糧食作物之一，2018年其產(chǎn)量占我國糧食總產(chǎn)量的1/3左右[5]，是保障我國糧食安全的重要作物。稻田除草通常使用高濃度的2，4-D作為除草劑[6]，而2，4-D是一種合成的小分子，植物不能在體內(nèi)降解[7]，自然條件下不易降解，施用后溶于水中長時間存在。因此，研究除草劑2，4-D殘留對水稻的影響，對于水稻生產(chǎn)過程中除草劑的施用具有一定的指導(dǎo)作用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試水稻品種為奧普龍、ZY37、黃華占、元豐B、紫香黑糯粳。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發(fā)與水稻幼苗的培養(yǎng) 選取5個水稻品種健康飽滿的種子，用2.5%次氯酸鈉溶液消毒10min，置于植物生長室萌發(fā)。種子萌發(fā)后，選取每個品種萌發(fā)后長勢一致的水稻幼苗，轉(zhuǎn)移至含200mL國際水稻營養(yǎng)液的培養(yǎng)缽水培生長。處理組添加2，4-D，使?fàn)I養(yǎng)液中濃度為0.1mg/L，模擬除草劑殘留;同時設(shè)置不添加2，4-D的對照組。

1.2.2 水稻生物性狀測量 水培10d后，測量2組水稻的株高、根長、根數(shù)及葉綠素含量。葉綠素含量的測定方法參照文獻(xiàn)[8]。

1.2.3 水稻幾種抗氧化酶活性測定 水培10d測定每個品種處理組與對照組的抗氧化酶（SOD/POD/CAT）活性。測定方法參照文獻(xiàn)[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻幼苗的生長狀況 由圖1可知，對照組水稻幼苗的長勢明顯優(yōu)于處理組，對照組水稻幼苗株高更高、根長更長、根系更發(fā)達(dá)。處理組水稻幼苗發(fā)育遲緩，株高只有對照組的50%，根系稀少、根長變短，表明2，4-D使處理組水稻幼苗生長受到抑制。

2.2 水稻的生物性狀 由表1可知，水稻幼苗的株高、根長、根數(shù)均顯著降低。奧普龍、ZY37、黃華占、元豐B、紫香黑糯粳的株高處理組與對照組相比降低39.03%、53.32%、47.97%、54.20%、25.77%，根長處理組與對照組相比降低47.46%、50.17%、61.78%、43.64%、49.01%，根數(shù)處理組與對照組相比降低51.13%、57.43%、61.78%、43.64%、34.54%;而葉綠素含量反而上升，處理組與對照組相比，奧普龍、ZY37、黃華占、元豐B、紫香黑糯粳的葉綠素含量依次上升3.4倍、2.4倍、2.3倍、2.3倍、0.19倍。在2，4-D的作用下，水稻生長受到抑制，發(fā)育遲緩。

2.3 抗氧化酶（SOD/POD/CAT）活性 由表2可知，處理組抗氧化酶活性顯著上升，奧普龍、ZY37、黃華占、元豐B、紫香黑糯粳的SOD活性上升1.77～6.23倍，其中奧普龍SOD活性升高最多、紫香黑糯粳最少;POD活性上升2.15～4.09倍，其中紫香黑糯粳POD活性升高最多，黃華占最少;CAT活性奧普龍、ZY37、元豐B、紫香黑糯粳表現(xiàn)為上升，奧普龍升高2.56倍最多。水稻通過抗氧化酶來清除過量的活性氧，抗氧化酶活性升高，表明在2，4-D的作用下，水稻產(chǎn)生了大量的活性氧。

3 結(jié)論與討論

作為除草劑，2，4-D通常的使用濃度在500mg/L以上[6]，殘留的除草劑可能會對水稻的生長發(fā)育造成影響。本研究中，利用含2，4-D濃度為0.1mg/L的水稻營養(yǎng)液，模擬2，4-D殘留，結(jié)果表明，在2，4-D的持續(xù)影響下，持續(xù)7d，5個水稻品種的幼苗生長均受到了明顯抑制，2，4-D使水稻幼苗發(fā)育遲緩。通常，生物和非生物脅迫都會誘導(dǎo)植物產(chǎn)生過氧化氫或其他活性氧，從而引起氧化應(yīng)激反應(yīng)。而抗氧化酶如抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)酶是植物應(yīng)對氧化損傷的重要機制[10]。本研究結(jié)果表明，2，4-D殘留使5個品種水稻的抗氧化酶活性平均升高2倍左右，表明除草劑2，4-D殘留對水稻形成了脅迫，從而使水稻產(chǎn)生了更多的活性氧，活性氧可以對細(xì)胞中的生物膜造成過氧化損傷，對葉綠體和線粒體等細(xì)胞器造成功能性損傷，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[11]，從而使得水稻幼苗生長受到抑制。根據(jù)本研究結(jié)果，2，4-D持續(xù)殘留會對水稻的生長造成不利的影響，因此，在今后的水稻生產(chǎn)過程中，使用2，4-D除草后，應(yīng)對稻田進(jìn)行及時換水，避免2，4-D殘留對水稻造成不良的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]Grossmann K.Mode of action of auxin herbicides： a new ending to a long，drawn out story [J].Trends in Plant Science，2001，5（12）：506-508.

[2]Peterson G E.The discovery and development of 2，4-D [J].Agricultural History，1967，41（3）：243-254.

[3]Song Y.Insight into the mode of action of 2，4-dichlorophenoxyacetic acid （2，4-D） as an herbicide [J].Journal of Integrative Plant Biology，2014，56（2）：106-113.

[4]Grossmann K.Mediation of herbicide effects by hormone interactions [J].Plant Growth Regulation，2003，22：109-122.

[5]國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒2018[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2018.

[6]張洪昌，李星林.植物生長調(diào)節(jié)劑使用手冊[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011.

[7]Terry R，Wright G S，Terence A，et al.Robust crop resistance to broadleaf and grass herbicides provided by aryloxyalkanoate dioxygenase transgenes [J].PNAS，2010，107（10）：20240-20245.

[8]洪法水，魏正貴，趙貴文.菠菜葉綠素的浸提和協(xié)同萃取反應(yīng) [J].應(yīng)用化學(xué)，2001，18（7）：532-535.

[9]李合生.植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M].北京： 高等教育出版社，2000.

[10]Alguacil M M，Hernandez J A，Caravaca F，et al.Antioxidant enzyme activities in shoot from three mycorrhizal shrub species afforested in a degraded semiarid soil [J].Physiologia Plantarum，2003，118：562-570.

[11]Lanfranco L，Novero M，Bonfante P.The mycorrhizal fungus Gigaspora margarita possesses a CuZn superoxide dismutase that is up-regulated during symbiosis with legume hosts [J].Plant Physiology，2005，137：1319-1330. （責(zé)編：張宏民）