仲丁靈對(duì)西瓜腋芽細(xì)胞膜透性和防御酶活性的影響

馬紹鋆+田紅梅+王明霞+嚴(yán)從生+王朋成+方凌+張其安

摘要：研究化學(xué)抑制劑仲丁靈的抑芽機(jī)制，為西瓜省力化栽培提供科學(xué)依據(jù)。采用稀釋70倍的37.3%仲丁靈乳油對(duì)西瓜腋芽進(jìn)行涂抹，研究仲丁靈對(duì)西瓜腋芽細(xì)胞膜通透性、各種防御酶活性的影響。通過(guò)使用化學(xué)抑芽劑仲丁靈，西瓜腋芽的細(xì)胞膜通透性發(fā)生了改變，施藥后7 d過(guò)氧化物酶（POD）活性（鮮質(zhì)量）達(dá)到最大值，為 5 441.09 U/（g·min），SOD活性（鮮質(zhì)量）在施藥后14 d也達(dá)到峰值，為140.49 U/g，PPO、PAL活性（鮮質(zhì)量）分別在施藥后21、14 d達(dá)到最大值，分別為596.60 U/（g·min）、86.83 U/（g·h）。4種防御酶活性高峰出現(xiàn)在處理的不同時(shí)間，使西瓜腋芽生長(zhǎng)得到了一定的抑制。由結(jié)果可知，防御酶的活性和細(xì)胞膜通透性可作為研究仲丁靈抑制西瓜腋芽生長(zhǎng)機(jī)制的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：仲丁靈；西瓜腋芽；膜透性；防御酶活性

中圖分類(lèi)號(hào)：S482.8+92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）05-0108-03

在西瓜生產(chǎn)過(guò)程中，須要人工摘除腋芽，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。仲丁靈屬低毒農(nóng)藥，目前國(guó)內(nèi)較多用于抑制煙草腋芽和芽前土壤除草[1]，由于施藥期與作物收獲期相隔時(shí)間較長(zhǎng)，且按推薦劑量施藥后60 d在土壤中消解率達(dá)90%以上[2]，因此收獲時(shí)作物或土壤中的仲丁靈殘留含量相對(duì)較低，且對(duì)作物安全。目前，關(guān)于仲丁靈對(duì)西瓜腋芽生長(zhǎng)的抑制機(jī)制尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)采用化學(xué)抑芽劑仲丁靈對(duì)西瓜腋芽進(jìn)行處理，對(duì)不同時(shí)期腋芽的細(xì)胞膜通透性和各種防御酶活性進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，以期為化學(xué)抑芽劑仲丁靈抑芽機(jī)制的研究提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試西瓜品種選用安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所自主育成的優(yōu)質(zhì)西瓜品種秀麗，供試藥劑為37.3%仲丁靈乳油，試驗(yàn)于2016年6—7月在安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所蔬菜育種試驗(yàn)地進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以秀麗西瓜為試驗(yàn)材料，通過(guò)浸種、催芽后，采用72孔穴盤(pán)基質(zhì)育苗，于3葉1心時(shí)定植。待定植后主蔓開(kāi)始出現(xiàn)腋芽時(shí)，于晴天16：00以后采用筆涂法對(duì)西瓜腋芽涂抹37.3%仲丁靈乳油70倍液，每株用藥液量10～15 mL，以無(wú)菌水為對(duì)照。每個(gè)處理4次重復(fù)，共8個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)定植30株，小區(qū)面積15 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。[LM]

1.3測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1質(zhì)膜相對(duì)透性施藥后1、7、14、21 d分別測(cè)定西瓜腋芽細(xì)胞膜的通透性。質(zhì)膜相對(duì)透性用相對(duì)電導(dǎo)率表示，電導(dǎo)率參照Campos等的方法[3]測(cè)定。

1.3.2生理生化指標(biāo)測(cè)定施藥后1、7、14、21 d分別測(cè)定西瓜腋芽防御酶的鮮質(zhì)量活性。其中超氧化物歧化酶（SOD）活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光化學(xué)還原法[4]，多酚氧化酶（PPO）活性按照Mozzetti等的方法[5]測(cè)定，過(guò)氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法[6]測(cè)定，苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性按照孫群等的方法[6]測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用DPS軟件進(jìn)行方差分析；采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1不同時(shí)期仲丁靈對(duì)西瓜腋芽細(xì)胞膜通透性的影響[HT]

可見(jiàn)，隨著處理時(shí)間的增加，仲丁靈處理后西瓜腋芽的相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，而對(duì)照組的相對(duì)電導(dǎo)率變化不明顯。其中，施藥后1 d西瓜腋芽的相對(duì)電導(dǎo)率最大，為49.32%，說(shuō)明西瓜腋芽經(jīng)仲丁靈處理后細(xì)胞膜出現(xiàn)損傷，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲[7]，從而引起電導(dǎo)率的改變，根據(jù)電導(dǎo)率的大小可以確定膜透性大小及膜受害程度。

2.2仲丁靈對(duì)西瓜腋芽POD活性（鮮質(zhì)量）的影響

可知，隨著處理時(shí)間的增加，仲丁靈處理組西瓜腋芽防御酶POD活性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，其中在施藥后7 d POD活性達(dá)到最大值，為5 441.09 U/（g·min），且處理組的POD活性均明顯高于對(duì)照組；仲丁靈處理組的POD活性在施藥后1、7 d與14、21 d之間存在顯著差異（P<0.05），而對(duì)照的POD活性從施藥后1至14 d變化相對(duì)平穩(wěn)，與21 d之間存在顯著差異（P<0.05）；仲丁靈處理組的POD活性與對(duì)照相比存在極顯著差異（P<0.01）。

2.3仲丁靈對(duì)西瓜腋芽SOD活性（鮮質(zhì)量）的影響

由圖3可知，隨著處理時(shí)間的增加，仲丁靈處理組與對(duì)照組的SOD活性均呈現(xiàn)一致的變化，即先增大后減小，但對(duì)照組的活性均高于仲丁靈處理組，其中對(duì)照組的活性在14 d時(shí)達(dá)到峰值，為155.13 U/g，仲丁靈處理組的SOD活性在施藥后14 d也達(dá)到峰值，為140.49 U/g，二者相比無(wú)顯著差異；對(duì)照組的SOD活性在施藥后1、7 d與仲丁靈處理組的1、7、21 d之間無(wú)顯著差異，而仲丁靈處理組的SOD活性在施藥后21 d

與對(duì)照組之間有顯著差異（P<0.05）。

2.4仲丁靈對(duì)西瓜腋芽PPO活性（鮮質(zhì)量）的影響

由圖4所示，隨著處理時(shí)間的增加，仲丁靈處理組與對(duì)照組的PPO活性均呈現(xiàn)一致的變化，即一直處于增加的趨勢(shì)，且處理組的活性均高于對(duì)照組，其中處理組的PPO活性在施藥后 21 d 達(dá)到最大值，為596.60 U/（g·min），比對(duì)照組高45.96%；仲丁靈處理組的PPO活性在施藥后1 d與7、14、21 d 之間有顯著差異（P<0.05），對(duì)照組的PPO活性在1、7 d 與14 d之間存在顯著差異（P<0.05），而與21 d相比有極顯著差異（P<0.01）。

2.5仲丁靈對(duì)西瓜腋芽PAL活性（鮮質(zhì)量）的影響

由圖5所示，仲丁靈處理組和對(duì)照組的PAL活性均表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)，其中仲丁靈處理組的PAL活性在施藥后21 d達(dá)到最大值，為86.83 U/（g·h），對(duì)照組的PAL活性從施藥后7至14 d迅速下降，下降率為87.04%；仲丁靈處理組的PAL活性在施藥后1、7、21 d與14 d之間有顯著差異（P<0.05），對(duì)照組的PAL活性在1、7 d與14、21 d之間有極顯著差異（P<0.01）。

3結(jié)論與討論

研究表明，細(xì)胞膜透性變化是環(huán)境脅迫的重要表現(xiàn)，透性變化比其他生理反應(yīng)出現(xiàn)得早，透性改變導(dǎo)致細(xì)胞微環(huán)境變化，酶活失衡，代謝失調(diào)[8]。相對(duì)電導(dǎo)率的變化可以反映質(zhì)膜的傷害程度[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)37.3%仲丁靈70倍液處理的西瓜腋芽在施藥1 d后，相對(duì)電導(dǎo)率達(dá)到最大值，此后相對(duì)電導(dǎo)率逐漸下降，說(shuō)明外源仲丁靈引起細(xì)胞膜透性變化可能是逆境下植物的原初反應(yīng)，由于它的出現(xiàn)才陸續(xù)產(chǎn)生其他生理過(guò)程的一系列連鎖反應(yīng)。

研究發(fā)現(xiàn)，在植物受到脅迫后產(chǎn)生的活性氧能促進(jìn)寄主植物膜脂過(guò)氧化或膜脫脂作用，從而破壞膜的結(jié)構(gòu)[10]。而過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶是細(xì)胞內(nèi)清除活性氧傷害的保護(hù)酶系統(tǒng)[11]，其活性可以間接反映植物體內(nèi)的活性氧代謝變化。本研究發(fā)現(xiàn)，外源仲丁靈可以誘導(dǎo)西瓜腋芽防御途徑的關(guān)鍵酶（POD、SOD、PPO和PAL）的活性發(fā)生不同程度的變化，說(shuō)明西瓜腋芽的防御系統(tǒng)在外源仲丁靈的誘導(dǎo)下發(fā)揮了防御作用，但酶活性的變化與處理時(shí)間有密切關(guān)系。

從施藥后1～21 d開(kāi)始，處理的相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，而SOD活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，說(shuō)明施藥后1 d細(xì)胞內(nèi)活性氧的濃度達(dá)到最大值，細(xì)胞膜受到損傷的程度也最大，隨著處理時(shí)間的增加，SOD清除活性氧的能力逐漸增強(qiáng)，細(xì)胞膜的損傷程度逐漸減小，相對(duì)電導(dǎo)率也逐漸降低。對(duì)POD而言，它不僅參與了木質(zhì)素的沉積過(guò)程，而且在清除 O-2[KG-*2]· [KG-*3]、·OH方面具有重要防御作用。本試驗(yàn)表明，經(jīng)外源仲丁靈處理后快速誘導(dǎo)POD活性升高，施藥后1～14 d 與對(duì)照相比有極顯著差異（P<0.01）。說(shuō)明仲丁靈首先刺激膜脂氧化作用，產(chǎn)生大量的 O-2[KG-*2]· [KG-*3]，此時(shí)SOD系統(tǒng)還未作出應(yīng)急反應(yīng)，積累的活性氧已超出了防御酶的清除能力，因而攻擊細(xì)胞組成的有機(jī)大分子，導(dǎo)致酶損傷，因此表現(xiàn)出SOD活性比對(duì)照低。

PPO是細(xì)胞抗性酶之一，其作用機(jī)制是將細(xì)胞代謝產(chǎn)物中的酚類(lèi)物質(zhì)氧化為醌類(lèi)而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，從而限制外源因子進(jìn)一步擴(kuò)展到細(xì)胞。本研究發(fā)現(xiàn)，仲丁靈處理后西瓜腋芽PPO活性呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，腋芽由黃色逐漸變?yōu)楹稚罱K表現(xiàn)為抑制腋芽的生長(zhǎng)，而對(duì)照組的PPO活性始終低于處理組，可能是腋芽在正常的生長(zhǎng)過(guò)程中的酚類(lèi)物質(zhì)積累較處理組的少，未受到生長(zhǎng)抑制，表現(xiàn)為正常長(zhǎng)勢(shì)。

PAL催化苯丙氨酸脫氨基后產(chǎn)生肉桂酸并最終轉(zhuǎn)化為木質(zhì)素，因此它是與細(xì)胞內(nèi)木質(zhì)素生成和沉積有關(guān)的防御酶。當(dāng)用仲丁靈處理西瓜腋芽后，細(xì)胞受到刺激后啟動(dòng)PAL系統(tǒng)，產(chǎn)生木質(zhì)素并沉積在細(xì)胞壁周?chē)S著處理時(shí)間的增加，PAL活性逐漸增強(qiáng)，到施藥后14 d開(kāi)始回落，可能是此時(shí)西瓜腋芽已經(jīng)被抑制生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，PAL的最適反應(yīng)溫度為 40 ℃[12]，而對(duì)照的PAL活性從7 d后開(kāi)始下降，可能與2016年7月份氣溫較高有關(guān)。

綜上所述，當(dāng)植物受到脅迫時(shí)，植物的抗氧化系統(tǒng)通過(guò)增加抗氧化酶活性起到關(guān)鍵的保護(hù)作用。在抗氧化酶中，SOD構(gòu)成了清除活性氧的第1道防線(xiàn)，而且它是超氧化物的主要清除劑。本研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用化學(xué)抑芽劑仲丁靈，西瓜腋芽的細(xì)胞膜通透性發(fā)生了改變，4種防御酶活性高峰出現(xiàn)在處理的不同時(shí)間，說(shuō)明4種酶相互協(xié)調(diào)及補(bǔ)充，以維持細(xì)胞內(nèi)部相對(duì)的穩(wěn)定和平衡，同時(shí)對(duì)西瓜腋芽有一定的抑制作用。防御酶的活性和細(xì)胞膜通透性的變化可為仲丁靈抑制西瓜腋芽生長(zhǎng)機(jī)制的研究提供依據(jù)。

[HS2*3][HT8.5H]參考文獻(xiàn)：

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