張偉莉 張麗光 楊慧杰 王吉祥 郭平毅 原向陽

(1山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；2山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，山西 太原 030031)

谷子抗旱、耐瘠、適應(yīng)性強(qiáng)，是山西省“雜糧王國”的典型代表，也是我國特色和優(yōu)勢(shì)出口作物[1]。 谷子種子較小，苗期生長(zhǎng)緩慢，田間雜草嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。 相對(duì)于除草劑在水稻、小麥、玉米、大豆等作物田間的應(yīng)用技術(shù)來說，谷子田間化學(xué)除草研究剛剛起步。

闊世瑪(Sigma Broad)，通用名:二磺·甲碘隆，是德國拜耳作物科學(xué)有限公司推出的高效苗后選擇性除草劑，可以防除絕大多數(shù)禾本科(惡性)雜草及部分闊葉雜草，并在小麥田間得到了較好應(yīng)用[2]。 湯露萍等[3]研究表明，世瑪油懸浮劑加助劑和闊世瑪水分散粒劑加助劑對(duì)寧麥9 號(hào)生長(zhǎng)較安全，除草效果好。 而王偉[4]等研究表明，在拔節(jié)后噴施世瑪，冬小麥倒二葉的初始熒光(original fluorescence，F(xiàn)o)升高，而最大熒光(maximum fluorescence，F(xiàn)m)和最大光化學(xué)產(chǎn)量(maximum photochemical yield，F(xiàn)v/Fm)降低，說明世瑪?shù)瘸輨?duì)冬小麥的安全性受噴藥時(shí)期和小麥品種的影響。 噴施闊世瑪后，紫蘇葉片中的葉綠素含量降低，光合作用受到抑制[5]。 若能將闊世瑪安全地應(yīng)用到谷子上，將對(duì)谷子田間的化學(xué)除草和現(xiàn)代生產(chǎn)具有重要意義。 黃蕾等[6]和楊慧杰等[7]認(rèn)為，闊世瑪顯著降低了谷子的株高、葉面積、光合色素含量和生物重，嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)發(fā)育。 谷子受到脅迫后，不僅會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響，而且會(huì)降低其光合作用的效率。 谷子是 C4植物， 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPC)、丙酮酸磷酸雙激酶(pyruvate orthophos-phate dikinase，PPDK)、蘋果酸脫氫酶(NADP-malate dehydrogenase，NADPMDH)和蘋果酸酶(NAD-malic enzyme，NAD-ME)是其光合過程中的關(guān)鍵酶，影響著CO2的固定還原和光合同化力的形成。 在亞適溫弱光下黃瓜幼苗的凈光合速率(net photosynthetic rate，Pn)和氣孔導(dǎo)度(tomatal conductance， Gs) 顯著降低，但胞間 CO2濃度(intercellular CO2concentration，Ci)略有上升，并且會(huì)影響暗反應(yīng)，對(duì)光系統(tǒng)影響較小，碳同化酶活性的降低造成光合功能的下降[8]。 而在不同劑量的砜嘧磺隆(寶成)、莠去津處理下，玉米葉片的PEPC、PPDK、NADP-MDH 和1，5-二磷酸核酮糖羧化酶(ribulose bisphosphate carboxylase oxygenase，Rubisco)活性均受到不同程度的抑制[9]。 目前，關(guān)于闊世瑪對(duì)谷子光合特性的研究較少。 本試驗(yàn)以常規(guī)谷子晉谷21 號(hào)和高產(chǎn)雜交谷張雜谷5 號(hào)為試驗(yàn)材料，系統(tǒng)研究不同濃度闊世瑪對(duì)谷子葉片氣體交換參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、光合關(guān)鍵酶活性及可溶性物質(zhì)含量的影響，以明確其影響谷子光合作用的生理機(jī)制，為闊世瑪在谷子田間的安全使用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種:常規(guī)優(yōu)質(zhì)谷子晉谷21 號(hào)和高產(chǎn)雜交谷張雜谷5 號(hào)，分別由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所和河北省張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

供試藥劑:3.6%闊世瑪水分散粒劑，由德國拜耳作物科學(xué)公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室進(jìn)行，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，在13 cm×15 cm 的營(yíng)養(yǎng)缽(土沙比例為2 ∶1)中分別種植張雜谷5 號(hào)和晉谷21 號(hào)，3 次重復(fù)。 每個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽播種30 粒種子，三葉期進(jìn)行間苗，留取長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的5顆幼苗備用。 在谷子五葉期，葉面均勻噴施不同濃度[7.5 mg·L-1(S1)、15 mg·L-1(S2)、30 mg·L-1(S3，推薦濃度)、60 mg·L-1(S4)]的闊世瑪溶液(加助劑烷基乙基磺酸鹽0.4%)，至葉片完全濕潤(rùn)為止，并設(shè)置無助劑清水作為對(duì)照(CK)。 施藥后7 d，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的谷子幼苗葉片，測(cè)定氣體交換參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、碳同化關(guān)鍵酶活性以及糖含量等指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 氣體交換參數(shù)測(cè)定 采用CI-340 便攜式光合儀(美國思愛迪)測(cè)定氣體交換參數(shù)，在晴朗無風(fēng)的天氣，選取有代表性的倒二葉測(cè)定Pn、蒸騰速率(transpiration rate，Tr)、Gs 和Ci 等。 測(cè)定光強(qiáng)設(shè)為1 000±50 μmol·m-2·s-1，CO2濃度同外界大氣濃度，葉片溫度在25～30℃之間。

1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定采用DUAL-PAM-100 雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x(德國WALZ 公司)，將谷子葉片置于暗處暗適應(yīng)30 min 后，測(cè)定Fo、Fm、Fv/Fm，F(xiàn)v/Fm＝(Fm-Fo)/Fm、表觀光合電子傳遞速率(apparent photosynthetic electron transport rate， ETR)、調(diào)節(jié)性能量耗散量子產(chǎn)量[quantum yield dissipated by regulatory energy， Y(NPQ)]及非調(diào)節(jié)性能量耗散量子產(chǎn)量[quantum yield dissipated by non-regulatory energy，Y(NO)]等參數(shù)。

1.3.3 碳同化關(guān)鍵酶活性測(cè)定 PEPC 活性測(cè)定:根據(jù)蕭浪濤等[10]的方法加以改進(jìn)，取谷子葉片0.2 g，加入提取介質(zhì)，在2℃條件下，15 000×g離心20 min，檢測(cè)340 nm 波長(zhǎng)處吸光度值。 NADP-MDH 活性測(cè)定:根據(jù)陳利[11]的方法并進(jìn)行改進(jìn)，加入100 mmol·L-1Tris-H2SO4緩沖液，在4℃條件下，15 000×g離心20 min，測(cè)定340 nm 波長(zhǎng)處的吸光度值。 NAD-ME 活性測(cè)定:加2 mL 預(yù)冷的提取介質(zhì)，在4℃條件下，15 000×g離心20 min，測(cè)340 nm 波長(zhǎng)處的吸光度值，加入0.1 mL 150 mmol·L-1L-蘋果酸，每隔30 s 測(cè)一次，共測(cè)2 min[11]。 Rubisco 活性測(cè)定:根據(jù)蕭浪濤等[10]的方法加以改進(jìn)，加2 mL 預(yù)冷的提取介質(zhì)，在2℃條件下，15 000×g離心20 min，棄沉淀，上清液為粗酶提取液。以不加粗酶液的為空白對(duì)照，測(cè)定340 nm 波長(zhǎng)處的吸光度值為E0；再加入10 mmol·L-1RuBP，同時(shí)計(jì)時(shí)，每隔30 s 測(cè)定一次吸光度值E1，測(cè)1 min。 PPDK 活性測(cè)定:在4℃條件下，15 000×g離心20 min，以蒸餾水為空白對(duì)照，測(cè)定340 nm 波長(zhǎng)處的吸光度值為E0；再加入0.1 mL 30 mmol·L-1焦磷酸鈉，同時(shí)計(jì)時(shí)，每隔30 s 測(cè)定一次吸光度值，共測(cè)2 min，根據(jù)吸光度值的變化計(jì)算酶活力。

1.3.4 糖含量測(cè)定 還原糖含量測(cè)定:采用3，5-二硝基水楊酸法[12]，準(zhǔn)確稱取0.1 g 谷子葉片，加入5 mL 80%乙醇，研磨后混勻，置于80℃恒溫水浴中保溫30 min，3 500×g離心10 min，再吸取5 mL 80%的乙醇對(duì)濾液進(jìn)行提取，合并所有上清液至25 mL 容量瓶，定容，此為提取液。 取提取液和3，5-二硝基水楊酸(DNS)各2 mL 于試管中，水浴加熱5 min，在540 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值。

蔗糖含量測(cè)定:采用3，5-二硝基水楊酸比色法[12]。 精確吸取上述測(cè)定還原糖含量的糖分提取液5 mL，加5 mL 6 mol·L-1鹽酸，搖勻，在沸水浴中加熱10 min，冷卻后加入一滴酚酞指示劑，用10% NaOH 中和至溶液微紅，然后轉(zhuǎn)入25 mL 容量瓶中空容，為待測(cè)液。 取待測(cè)液和DNS 各2 mL 于試管中，水浴加熱5 min，待冷卻后在520 nm 波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值。

淀粉含量測(cè)定:參考高俊鳳[12]的方法并加以改進(jìn)。 將上述還原糖提取過程中谷子葉片的沉淀物中加入2 mL 蒸餾水，沸水中糊化15 min，冷卻后加入2 mL 9.2 mol·L-1HClO4，混勻，15 min 后加蒸餾水4 mL，4 000×g離心10 min，將上清液轉(zhuǎn)入容量瓶中。 再向沉淀加入2 mL 4.6 mol·L-1HClO4，再次提取15 min，加入蒸餾水5 mL，離心后將上清液轉(zhuǎn)入容量瓶，用蒸餾水洗滌后沉淀2 次，每次5～6 mL 合并定容，為淀粉提取液。 取2 mL 淀粉提取液與5 mL 蒽酮-H2S04于試管中，水浴加熱10 min，冷卻后于520 nm 波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度值。

可溶性蛋白測(cè)定:采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法[12]。 稱取0.2 g 葉片研磨，用蒸餾水定容至10 mL，取2～3 mL 勻漿液于離心管中，4 000×g 離心10 min，吸取上清液，加入0.5 mL 蒸餾水和5 mL 考馬斯亮藍(lán)G-250 試劑，充分混合后放置2 min，在595 nm 波長(zhǎng)處比色。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有圖表均采用Excel 2007 進(jìn)行處理，采用DPS 6.5 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，采用Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行分析比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片氣體交換參數(shù)的影響

由圖1 可知，2 個(gè)谷子品種葉片的Pn、Tr、Gs 均隨闊世瑪濃度的增加而降低，Ci 變化趨勢(shì)相反。 除張雜谷5 號(hào)的Tr 在S1 與S2 間差異不顯著外，晉谷21 號(hào)和張雜谷5 號(hào)的Pn 和Tr 在各處理間均差異顯著。 2個(gè)品種的Gs 在S3 與S4 間差異不顯著，其他各處理間均差異顯著。 張雜谷5 號(hào)的Ci 在S2 與S3 間差異不顯著；晉谷21 號(hào)的Ci 在S1 與S2、S2 與S3 間差異不顯著，S1 與S3 間差異達(dá)顯著水平。

圖1 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2 濃度的影響Fig.1 Effect of Sigma Broad on net photosynthetic rate， transpiration rate， stomatal conductance and intercellular CO2 concentration in leaves of foxtail millet

2.2 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由表1 可知，張雜谷5 號(hào)和晉谷21 號(hào)谷子葉片的Fm、Fv/Fm和ETR 均隨著闊世瑪濃度的增加而降低，F(xiàn)o則升高。 張雜谷5 號(hào)S1 ～S4 葉片的Fv/Fm分別較CK 顯著下降7.27%、10.91%、18.18%和25.45%，F(xiàn)o較CK 顯著升高9.09%、9.09%、12.12%、18.18%，S2、S3、S4 葉片的Fm和ETR 均與CK 差異顯著，S1 則與CK 間差異不顯著。 晉谷21 號(hào)S1 ～S4 各處理的ETR分別較CK 顯著降低39.33%、57.58%、64.12%、66.87%；S1、S2 的Fv/Fm與CK 間均無顯著差異，S1的Fo與CK 相比差異不顯著，F(xiàn)m在各處理間均無顯著差異。

張雜谷5 號(hào)和晉谷21 號(hào)葉片中的Y(NO)隨著闊世瑪濃度的增加而降低，而Y(NPQ)則升高(圖2)。 2個(gè)品種S1 ～S4 谷子葉片的Y(NO)分別較CK 降低6.61%、7.18%、9.05%、13.22% 和5.60%、5.75%、8.55%、11.20%；而Y(NPQ)分別較CK 升高0.69%、0.94%、 2.06%、 3.08% 和 0.43%、 2.66%、 3.68%、6.77%。 說明通過增加PSⅡ天線色素的熱耗散，闊世瑪對(duì)光合作用的影響在一定程度有所緩解。

表1 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Table 1 Effects of Sigma Broad on chlorophyll fluorescence parameters in leaves of foxtail millet

圖2 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片Y(NO)和Y(NPQ)的影響Fig.2 Effects of Sigma Broad on Y(NO)and Y(NPQ)in leaves of foxtail millet

2.3 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片光合關(guān)鍵酶活性的影響

噴施闊世瑪降低了張雜谷5 號(hào)的PEPC、NADPMDH 和PPDK 活性，而NAD-ME 和Rubisco 活性則隨著闊世瑪濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)(圖3)。2 個(gè)品種的PEPC 活性均在S1 時(shí)顯著低于CK，NADPMDH 活性在S2 時(shí)顯著降低。 張雜谷5 號(hào)的PPDK 活性在闊世瑪濃度為15 mg·L-1(S2)時(shí)達(dá)到最小值，且在S1 時(shí)可以保持較高的活性；而晉谷21 號(hào)的PPDK活性在S1 時(shí)即顯著降低。 2 個(gè)品種的NAD-ME 活性均在闊世瑪濃度為15 mg·L-1(S2)時(shí)達(dá)到最大值，張雜谷5 號(hào)的S1、S2、S3 間差異不顯著，且均與CK 差異顯著；晉谷21 號(hào)S1 和S2 間差異不顯著，但CK 和S1、S2 和S3、S3 和S4 間差異均顯著。 張雜谷5 號(hào)的Rubisco 活性在闊世瑪濃度為30 mg·L-1(S3)時(shí)達(dá)到最大值，S2 和S3 之間差異不顯著；而晉谷21 號(hào)的Rubisco 活性在闊世瑪濃度為7.5 mg·L-1(S1)時(shí)達(dá)到最大值，除CK 與S3 外，各處理間差異均顯著。

2.4 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片糖含量的影響

2.4.1 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片還原糖含量的影響 谷子幼苗葉片還原糖含量隨著闊世瑪濃度的增加呈先上升后降低的趨勢(shì)，且均在闊世瑪濃度為15 mg·L-1(S2)時(shí)達(dá)到最大值，分別較CK 顯著增加158.16%和133.69%(圖4)。 張雜谷5 號(hào)噴施闊世瑪各處理的還原糖含量均顯著高于CK，晉谷21 號(hào)卻只有S2、S3 的還原糖含量與CK 差異顯著；2 個(gè)品種S2 和S3 間葉片還原糖含量差異均不顯著。

圖3 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片光合關(guān)鍵酶活性的影響Fig.3 Effects of Sigma Broad on the key enzyme activities of Photosynthetic enzymes in leaves of foxtail millet

圖4 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片還原糖含量的影響Fig.4 Effects of Sigma Broad on reducing sugar content in leaves of foxtail millet

2.4.2 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片蔗糖含量的影響 由圖5 可知，2 個(gè)品種噴施闊世瑪處理的蔗糖含量均顯著高于CK，且隨著闊世瑪濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，均在闊世瑪濃度為15 mg·L-1(S2)時(shí)達(dá)到最大值，分別較CK 提高131.61%和194.33%。 但張雜谷5 號(hào)S1 和S2、S3 和S4 間差異均不顯著，晉谷21 號(hào)S2 和S3 間差異不顯著。

2.4.3 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片淀粉含量的影響 2個(gè)品種谷子幼苗葉片的淀粉含量均隨著闊世瑪濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，張雜谷5 號(hào)在闊世瑪濃度為7.5 mg·L-1(S1)時(shí)達(dá)到最大值，較CK 增加11.54%；而晉谷21 號(hào)在闊世瑪濃度為15 mg·L-1(S2)時(shí)達(dá)到最大值，較CK 增加26.09%(圖6)。 張雜谷5號(hào)S3、S4 的淀粉含量差異不顯著，但噴施各濃度闊世瑪處理均與CK 差異顯著；晉谷21 號(hào)S1 與CK 差異不顯著，S2、S3、S4 均與CK 差異顯著。

圖5 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片蔗糖含量的影響Fig.5 Effects of Sigma Broad on sucrose content in leaves of foxtail millet

圖6 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片淀粉含量的影響Fig.6 Effects of Sigma Broad on starch content in leaves of foxtail millet

2.5 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響

2 個(gè)品種谷子葉片的可溶性蛋白含量均隨著闊世瑪濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，均在闊世瑪濃度為15 mg·L-1(S2)時(shí)達(dá)到最大值，且噴施闊世瑪各處理均顯著高于CK(圖7)。 張雜谷5 號(hào)的S1、S2、S3、S4 分別較CK增加 75.72%、 97.77%、 53.16%、51.63%，S3 與S4 之間差異不顯著。 晉谷21 號(hào)噴施闊世瑪各處理分別較CK 顯著增加25.85%、47.34%、32.40%和33.28%，且各處理之間差異均不顯著。

圖7 闊世瑪對(duì)谷子幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響Fig.7 Effects of Sigma Broad on soluble protein content in leaves of foxtail millet

3 討論

許大全[13]發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致光合作用降低的因素分氣孔限制和非氣孔限制兩種，判斷葉片光合速率降低的主要原因由Ci 和氣孔限制值(stomatal limitation value，Ls)的變化方向決定，Ci 降低和Ls 升高表明氣孔導(dǎo)度的降低是光合作用降低的主要原因；而Ci 升高和Ls降低則表明光合作用降低的主要原因是非氣孔因素。本試驗(yàn)中，闊世瑪濃度為7.5 mg·L-1時(shí)，谷子的Pn、Gs及Tr 均較CK 顯著降低，而Ci 較CK 增加，導(dǎo)致葉肉細(xì)胞對(duì)CO2的同化能力降低[14]，說明是非氣孔因素影響谷子葉片的Pn，葉片噴施闊世瑪后光合作用過程受到一定程度的抑制，與原向陽等[15]和印志同等[16]的研究結(jié)果相似。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)用于研究植物的光化學(xué)效率、光抑制與光破壞防御，在測(cè)定葉片光合作用過程中光系統(tǒng)對(duì)光能的吸收、傳遞、耗散、分配等方面具有重要作用。Fo是光系統(tǒng)Ⅱ(photosystem Ⅱ， PSⅡ)反應(yīng)中心處于完全開放時(shí)的熒光產(chǎn)量，F(xiàn)m是指PSⅡ反應(yīng)中心完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量，可反映通過PSⅡ的電子傳遞情況。 闊世瑪脅迫下，谷子葉片在闊世瑪濃度大于15 mg·L-1(S2)時(shí)Fo升高、Fm降低，說明光合系統(tǒng)(PSⅡ反應(yīng)中心)遭到破壞[17]。Fv/Fm反映PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率，植物受到脅迫時(shí)發(fā)生光抑制，該參數(shù)明顯下降。 ETR 表示相對(duì)電子傳遞效率，反映光化學(xué)反應(yīng)時(shí)碳固定的電子傳遞情況。 2 個(gè)品種谷子葉片的Fv/Fm和ETR 均隨著闊世瑪濃度的增加呈降低趨勢(shì)，表明闊世瑪處理使葉片受到光抑制，PSⅡ復(fù)合體受損害，電子傳遞效率降低，碳同化能量積累減少[18-19]。 Y(NPQ)是與光保護(hù)相關(guān)的所有熱擴(kuò)散，而Y(NO)是光損傷的重要指標(biāo)。 隨著闊世瑪濃度增加，谷子葉片的Y(NPQ)升高，而Y(NO)降低，說明谷子受闊世瑪脅迫后，吸收的光強(qiáng)相對(duì)過剩，通過增強(qiáng)熱耗散來降低闊世瑪脅迫造成的光損傷，減輕脅迫，從而保護(hù)光合系統(tǒng)[15]。

C4植物光合作用的4 個(gè)關(guān)鍵酶中，PEPC 能固定外界大氣和植物呼吸所放出的CO2，捕獲CO2作為CO2泵，提高光合效率[20-21]。 PPDK 主要催化CO2原初受體PEP 的再生，在NADP-MDH 的作用下進(jìn)而生成蘋果酸。 蘋果酸進(jìn)入到維管束鞘細(xì)胞中，在NADME 作用下釋放的CO2被Rubisco 固定進(jìn)入三羧酸循環(huán)，產(chǎn)生的丙酮酸進(jìn)入葉肉細(xì)胞并被PPDK 重新利用[22-23]。 在C4種子發(fā)育過程中，PPDK 對(duì)淀粉合成、淀粉-蛋白間的平衡有協(xié)調(diào)作用，并能固定大氣中低濃度的CO2，使之在亞適溫弱光、干旱等逆境脅迫下呈現(xiàn)較高的光合效率。 本試驗(yàn)中，噴施闊世瑪后降低了張雜谷5 號(hào)和晉谷21 號(hào)谷子幼苗葉片的PEPC、PPDK和NADP-MDH 活性，提高了Ci，而2 個(gè)品種的NADME 活性均隨闊世瑪濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，且均在闊世瑪濃度為15 mg·L-1(S2)時(shí)達(dá)到最大值。 NAD-ME 的升高可能與谷子對(duì)闊世瑪?shù)姆烙嘘P(guān)[24]。 Rubisco 是存在于葉綠體基質(zhì)中控制著植物光合碳代謝和光呼吸，催化核酮糖- 1，5 -二磷酸(ribulose-1，5-disphosphate， RuBP)的羧化和加氧反應(yīng)，并調(diào)節(jié)二者之間關(guān)系的關(guān)鍵酶[25]。 本研究中，2個(gè)品種的Rubisco 活性也均隨闊世瑪濃度的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，張雜谷5 號(hào)在闊世瑪濃度為30 mg·L-1(S3)時(shí)達(dá)到最大值，而晉谷21 號(hào)在闊世瑪濃度為7.5 mg·L-1(S1)時(shí)達(dá)到最大值。 高濃度下，Rubisco 活性下降的原因可能與其羧化酶被與氧氣相關(guān)的加氧反應(yīng)所破壞有關(guān)[25]。 Rubisco 活性的降低是引起光合速率下降的重要的非氣孔因素之一，這與前人研究結(jié)果相一致[26]。

糖不僅是谷子光合作用固定碳源首先生成的產(chǎn)物，而且是谷子運(yùn)輸碳代謝產(chǎn)物和貯藏能量的主要形式，是谷子生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)。 葉片內(nèi)光合產(chǎn)物的形成、運(yùn)輸、分配以及儲(chǔ)存均是以各種碳水化合物的形式存在[27]。 隨著闊世瑪濃度的增加，張雜谷5 號(hào)和晉谷21號(hào)葉片中的淀粉、還原糖和蔗糖含量均呈先升高后降低的趨勢(shì)。 較高水平的糖含量有利于維持植物糖酵解代謝[28]，蔗糖含量的降低則可能是谷子受到闊世瑪脅迫的一種表現(xiàn)。 淀粉含量的多少是一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡過程，與器官建成有關(guān)。 本研究中，在高濃度(≥30 mg·L-1) 闊世瑪脅迫下，谷子葉片的淀粉含量顯著降低，可能造成淀粉被分解。 15 mg·L-1闊世瑪處理(S2)的晉谷21 號(hào)淀粉含量提高，可能是由于闊世瑪影響了谷子葉片淀粉向蔗糖的轉(zhuǎn)化，光合同化產(chǎn)物向根部運(yùn)輸、分配時(shí)受到抑制，導(dǎo)致光合作用下降，與前人研究結(jié)果一致[29-30]。 可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，經(jīng)常作為篩選植物抗逆性的重要指標(biāo)。 在鹽脅迫時(shí)，紫蘇葉片的可溶性蛋白大量增加，說明此時(shí)紫蘇葉片能夠通過積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)平衡細(xì)胞與外界的滲透壓，以保護(hù)細(xì)胞膜表面，從而抵御鹽害[31]。 在闊世瑪濃度為15 mg·L-1(S2)時(shí)，可溶性蛋白含量達(dá)到最大值，表明其參與了細(xì)胞生物膜及生命物質(zhì)的保護(hù)，有利于谷子抵御逆境的傷害。

4 結(jié)論

葉面噴施濃度為15 mg·L-1的闊世瑪對(duì)谷子會(huì)產(chǎn)生藥害，顯著抑制谷子葉片凈光合速率，降低谷子葉片光系統(tǒng)反應(yīng)中心的活性及光合作用過程中暗反應(yīng)的關(guān)鍵酶PEPC、NADP-MDH 和PPDK 的活性，而且影響了Rubisco 和NAD-ME 的活性以及糖的代謝。 闊世瑪在小麥田間得到了較好應(yīng)用，卻對(duì)谷子有抑制作用。 本研究在闊世碼能夠影響谷子生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了闊世瑪對(duì)谷子光合作用生理機(jī)制的影響，對(duì)谷子田間的化學(xué)除草和現(xiàn)代生產(chǎn)具有重要意義。