药学硕士论文范文第二篇：分析水稻除草剂使用时安全剂的保护作用摘要由于水稻除草剂常年的单一应用,导" />
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[免费论文]探究水稻除草剂使用时安全剂的保护作用
2020-05-28 19:08编辑: www.jxszl.com景先生毕设
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药学硕士论文范文第二篇：摘要由于水稻除草剂常年的单一应用,导致杂草对除草剂抗性逐年增加,并且在不适宜条件下,导致药害频频发生.因此,如何解决水稻田除草剂安全性, 更多精彩就在： 51免费论文网|www.jxszl.com
提高除草剂对抗性杂草的除草效果,是目前水稻生产上亟待解决的问题.本文通过田间试验结合生物化学剖析的方法,系统地探究了安全剂AD-67和解草唑对除草剂精异丙甲草胺和麦草畏对水稻的保护作用,以便扩大精异丙甲草胺和麦草畏在水稻田的使用范围,为以后生产上的应用提供理论依据.探究表明：1.不同剂量精异丙甲草胺和麦草畏对水稻种子发芽具有明显的抑制作用,并且随着剂量增加其抑制作用增强.2.精异丙甲草胺和麦草畏加入不同浓度AD-67和解草唑对水稻种子具有明显的解毒效果,随着安全剂浓度的增加解毒效果也增加.AD-67对精异丙甲草胺解毒效果更好,株高恢复率达到118.3%,鲜重恢复率达到128.7%.解草唑对麦草畏解毒效果更加明显,株高恢复率达到119.2%,鲜重恢复率达到121.4%.3.不同剂量精异丙甲草胺和麦草畏对水稻苗床生长有明显抑制作用,并且随着剂量的增加其抑制作用增强.4.精异丙甲草胺和麦草畏加入不同剂量D-67和解草唑对水稻具有明显的解毒效果,随着安全剂剂量的增加解毒效果升高.5.精异丙甲草胺和麦草畏加入不同剂量AD-67和解草唑对水稻幼苗CAT.SOD.POD.NR活性有促进作用,随着安全剂剂量增加促进作用增强.第7d时,CAT酶活最高增加55.96%-63.31%;SOD酶活增加47.95%-50.52%;POD酶活增加99.12%-102.41%;第7d时,AD-67对NR酶活性提高53.81%-85.93%,解草唑对NR酶活性提高73.49-74.53%6.精异丙甲草胺加入30g,ai/hm2AD-67.解草唑对水稻幼苗β-1,3葡聚糖苷酶活性有促进作用.第7d时,AD-67对β-1,3葡聚糖苷酶活性提高13.00%,解草唑对β-1,3葡聚糖苷酶活性提高3.97%.麦草畏加入150.0g,ai/hm2AD-67.解草唑对水稻幼苗β-1,3葡聚糖苷酶活性有促进作用.第7d时,AD-67对β-1,3葡聚糖苷酶活性提高28.62%,解草唑对β-1,3葡聚糖苷酶活性提高24.05%.7.精异丙甲草胺及麦草畏加入不同剂量AD-67.解草唑后,水稻幼苗GST活性明显提高,随着安全剂剂量的增大活性增大.第7d时,AD-67对GST活性提高40.14%,解草唑对GST活性提高44.44%.表明安全剂对除草剂的药害具有缓解作用,随着安全剂用量的增加,GST酶活也不断提高.8.不同浓度AD-67.解草唑对本田水稻生长有明显的保护作用.精异丙甲草胺加入30g,ai/hm2AD-67解毒效果最好,麦草畏加入150g,ai/hm2解草唑解毒效果最好.使用AD-67和解草唑两种安全剂与除草剂精异丙甲草胺和麦草畏不同用量配比使用,可以有效的减轻除草剂对水稻的药害.关键字：水稻；除草剂；安全剂；谷胱甘肽S-转移酶；抗逆酶AbstractDuetothesingleapplicationofriceherbicidesovertheyears,theresistanceofweedstoherbicideshasincreasedyearbyyear,andriceherbicidewillleadtoherbicidedamageinunsuitableclimaticconditions.Therefore,theurgentproblemneededbesolvedincurrentmarketishowtosolvethesecurityofricefieldherbicidesandimprovetheeffectofherbicidetoherbicide-resistantweeds.Inthispaper,theprotectiveeffectsofthesafenersAD-67andFenchlorazoleonS-metolachlorandDicambainricefieldsweresystematicallystudiedthroughthemethodoffieldexperimentscombinedwithbiochemicalanalysis,whichexpandtheusescopeofS-metolachlorandDicambainricefields,andtoprovidetheoreticalbasisforfutureapplicationinriceproduction.Themainresultsareasfollows:1.DifferentconcentrationsofS-metolachlorandDicambahadsignificantinhibitoryeffectsonthegerminationofriceseedsandseedlinggrowth,andinhibitoryeffectsincreasedwithincreasingconcentrations.2.AddingdifferentconcentrationsofAD-67andFenchlorazoletoS-metolachlorandDicambahadobviousdetoxificationeffectonriceseeds,andthedetoxificationeffectincreasedwiththeincreaseofconcentrationofsafeners.AD-67hadabetterdetoxificationeffectonS-metolachlor,andtheplantheightrecoveryratereached118.3%,andthefreshweightrecoveryratereached128.7%.TheeffectofFenchlorazoleondetoxificationofDicambawasbetter,andtheplantheightrecoveryratereached119.2%,andthefreshweightrecoveryratereached121.4%.3.DifferentconcentrationsofS-metolachlorandDicambahadsignificantlyinhibitedthegrowthofriceseedbed,anditsinhibitionincreasedwiththeincreaseofconcentration.4.AddingdifferentconcentrationsofAD-67andFenchlorazoletoS-metolachlorandDicambahadsignificantdetoxificationeffectonrice,andthedetoxificationeffectimprovedwiththeincreaseofconcentrationsofsafeners.5.AddingdifferentconcentrationsofAD-67andFenchlorazoletoS-metolachlorandDicambapromotedtheactivityofCAT,SOD,PODandNRinriceseedlingsandtheeffectwasenhancedwiththeincreaseofsafenersconcentration.Onthe7thday,theCATactivityincreasedby55.96%-63.31%,theSODactivityincreasedby47.955%-50.52%,andthePODactivityincreasedby99.12%-102.41%.Onthe7thday,AD-67increasedtheactivityofNRenzymeby53.81%-85.93%,andFenchlorazoleincreasedtheactivityofNRenzymeby73.49%-74.53%.6.Adding30g,ai./hm2AD-67andFenchlorazoletoS-metolachlorpromotedtheactivityofβ-1,3glucanaseofthericeseedling.Onthe7thday,AD-67increasedtheactivityofβ-1,3glucanaseby13.00%,andFenchlorazoleincreasedtheactivityofβ-1,3glucanaseby3.97%.Adding150.0g,ai./hm2AD-67andFenchlorazoletoDicambapromotedtheactivityofβ-1,3glucanaseofthericeseedling.Onthe7thday,AD-67increasedtheactivityofβ-1,3glucanaseby28.62%,andFenchlorazoleincreasedtheactivityofβ-1,3glucanaseby24.05%.7.AfteraddingdifferentconcentrationsofAD-67andFenchlorazoletoS-metolachlorandDicamba,theactivityofGSTincreasedsignificantlyofthericeseedling,andtheactivityincreasedwiththeincreaseofconcentrationofsafeners.Onthe7thday,AD-67promotedtheactivityofGSTincreasingby40.14%,andFenchlorazolepromotedtheactivityofGSTincreasingby44.44%.Itindicatedthatthesafenerhasanalleviatedeffectonthephytotoxicityoftheherbicide,andastheamountofthesafenerincreased,theGSTenzymeactivityisalsocontinuouslyimproved.8.DifferentconcentrationsofAD-67andFenchlorazolehaveobviousprotectiveeffectsonthegrowthofriceinthefield.Afteradding30g,ai./hm2AD-67toS-metolachlor,thedetoxificationeffectwasbest,andafteradding150g,ai./hm2FenchlorazoletoDicamba,thedetoxificationeffectwasbest.TheuseofAD-67andFenchlorazoletogetherwiththeherbicidesS-metolachlorandDicambaatdifferentratioscaneffectivelyreducethephytotoxicityofherbicidesonrice.Keywords:rice;herbicide;safener;GlutathioneS-transferase;resistantenzymes目录1.引言据世界粮农组织(FAO)统计,全球主要作物田的杂草种类近万种.在约有600种杂草,波及危害作物田面积约6亿亩,严重受害面积达到1.5亿亩.每年因草害致粮食减产近2×107t,占粮食产量的近2成[1,2].水稻作为世界50%以上人口的主要粮食作物,承担着解决世界人口温饱问题的重要使命.水稻种植面积和产量呈逐年增加趋势,目前水稻产量已占到全国粮食产量的43%.黑龙江省作为现代化大农业的典范,国家重要商品粮基地,为保障国家粮食安全做出来了重大贡献.因此,自1980年以来,黑龙江省水稻种植面积一直呈增加趋势.2006年水稻种植面积为208.9万hm2,2014年达400万hm2,是吉林.辽宁两个省水稻种植总面积的2倍[3].2017年,黑龙江省为适应国家进一步推进农业供给侧结构性改革,主动调整农业种植结构,深入推动旱改水,水稻种植面积有明显增加[4],达到403.7万hm2[5].然而,稻田杂草猖獗,严重危害水稻的产量和品质.多年来,人类利用人工.生物.生态.物理.机械和化学等方法进行杂草防除[6],其中化学除草省时.省力.见效快,既是实现农业现代化的重要手段,更是解决世界人口温饱问题和保证粮食安全等迫切需求.现在及未来相当长时间内,杂草的化学防除仍然是治理草害的重要手段.化学除草剂无论是需求量亦或销售量均位居农药首位,化学除草剂产量占农药市场总产量的70%[7].在众多除草剂的品种中,防控稻田杂草非常重要的品种主要是酰胺类和苯甲酸类等除草剂.虽然化学除草剂占有农药市场的半壁江山,为提高作物产量和品质及保障世界粮食安全做出了巨大贡献,但除草剂更是一把双刃剑[8],与其它农药一样,由于常年重复使用因药效降低或杂草产生抗性而增加用量,对水稻造成严重药害,致使水稻减产严重,甚至绝产[9].除草剂对水稻等作物产生的药害严重缩短其使用寿命,限制其应用范围.解决水田除草剂药害最直接有效的方法之一就是使用除草剂安全剂,它在现代作物保护中发挥着非常重要的作用[10,11].1.1.水田除草剂应用现状及存在的问题1.1.1.水田除草剂应用现状有机化学除草剂始于1932年,至今己有86年历史.自1942年人工合成第一个除草剂2,4-D,极大程度促进了除草剂的发展[12].目前水稻田使用的除草剂主要是酰胺类和磺酰脲类除草剂[13],黑龙江省水稻田常用除草剂主要有丁草胺.恶草酮.五氟磺草胺.莎稗磷.二氯喹啉酸和苯达松等[14].水田杂草种类繁多,生长迅速.危害严重,是导致水稻减产的重要因素之一[15].其中,稗草作为世界性恶性杂草在稻田中仍然分布最广.危害最重.水稻田的稗草有很多不同种类,其中以稻稗和水稻的亲缘关系最近,防治难度最大,严重影响稻米的产量和质量.同时,近年来由于直播田和栽秧后田块缺水,造成千金子危害严重.并随着少耕直播.旱直播.套播和免耕稻田等栽培面积的不断扩大,杂草稻已成为东北地区日益严重.难以防治的杂草.另外,黑龙江省由于水田泽泻.慈姑等阔叶杂草泛滥,稻农侧重使用恶草酮.乙氧氟草醚等药剂来防治稻田主要阔叶杂草,忽视对杂草稻.稻稗等禾本科杂草的防治,减少了对杂草稻.稻稗等禾本科杂草有效的杀稗磷和丙草胺的使用,导致杂草稻.稻稗等禾本科杂草的大发生[16].水稻田除草多采用除草剂混用,比较常用的是酰胺类与磺酰脲类除草剂混用.复配[13].目前已被证明了苯噻酰草胺.乙草胺和异丙甲草胺等6种酰胺类除草剂与苄嘧磺隆和吡嘧磺隆等磺酰脲类除草剂混用时,对水稻安全[17].20世纪80年代中期,黑龙江省水稻田除草剂品种较少,主要是用来防除禾本科杂草的丁草胺.禾大壮.敌稗.恶草酮等,以及与防除阔叶和莎草科杂草的2甲4氯.苯达松等复配；从20世纪90年代开始引进和推广国内外高效优良的除草剂吡嘧磺隆.苄嘧磺隆.二氯喹啉酸等,通过这些除草剂与原有品种的混配,使水稻田杂草得到了有效防控,丰富的除草剂品种为我省化学除草的发展奠定了坚实基础[18].1.1.2.水稻田除草剂存在的问题1.1.2.1.水稻田除草剂的抗性问题稻田杂草中以稗草的发生和危害面积最大,其次为异型莎草.鸭舌草.扁杆簏草.千金子.眼子菜等.稻田除草剂由于连续多年使用,抗药性问题越来越严重.尤其是近年来杂草抗性快速发展,国内外相继报道了稻田杂草抗性的发生和发展[19,20],据国际抗性杂草调查网站(http://www.weedscience.org)统计,目前全球已有50余种杂草的136个生物型在各类水稻田系统中产生了抗药性[21].丁草胺.禾草丹和二氯喹啉酸等稻田常用除草剂连续使用10年以上,稗草.千金子等均产生了明显的抗药性,导致防效严重降低,甚至无效.并且,稻田杂草抗性有逐年增加趋势,给世界水稻田化学除草带来了极大的考验[22-24].1.1.2.2.水稻田除草剂的药害问题在加快农业发展和城市化进程中,化学除草剂的应用得到迅猛发展,其用量已占到农药用量的半壁江山.经过近半个世纪的除草剂大面积使用,除草剂的突出问题已经显现,尤其是除草剂因使用不当或施用条件的变化药害现象频繁发生,已经严重影响了农业生产的快速发展.除草剂对当季作物或后茬敏感作物产生的药害,不仅限制了除草剂的使用,甚至对作物将造成十分严重的危害[25,26].稻田除草剂药害是指除草剂被施用防治杂草的同时,对水稻所造成的伤害.产生药害的原因：一是选择除草剂种类不当；二是增加用量和用法不规范；三是除草剂本身发生飘移或产生残留.除草剂药害的症状主要表现为生长发育受阻,颜色改变,形态异常,如成熟迟缓.矮化.黄化.畸形甚至枯萎.死亡等[27-30].例如2,4-D,其蒸气压较高,一次飘移率一成；二次挥发飘移率可达三成,温度达到15℃以上时飘移开始,并且与温度呈现正相关趋势.自然环境因素的变化同样会导致作物药害,如低温.高温.瞬时暴雨[31-34].虽然酰胺类除草剂异丙甲草胺可用在水稻田防除杂草,但施用异丙甲草胺.乙草胺等除草剂时,如遇低温.多雨.寡照等气候,会使水稻产生药害,严重时还会出现死苗现象[17].尤其是水稻对酰胺类除草剂精异丙甲草胺和安息香酸类激素型除草剂麦草畏的敏感性较强,它们容易给水稻带来伤害.因此,目前很少将这两个除草剂用于水稻田防除杂草.1.1.3.精异丙甲草胺的应用现状及问题1.1.3.1.精异丙甲草胺的应用现状精异丙甲草胺(S-metolachlor),是瑞士先正达公司研发的新一代酰胺类手性除草剂[35],可用于小麦.玉米.大豆.高粱.烟草.蔬菜.花生.甘蔗.棉花等作物田以防除一年生禾本科杂草和部分阔叶杂草的播后苗前土壤处理剂.通过抑制植物体内蛋白质的合成,干扰卵磷脂形成,使芽和根停止生长而达到杀草目的[36-39].它具有高效.广谱.定价低廉.不易产生抗药性.对禾本科杂草防效好等特点,成为当前作物田常用除草剂[40,41],2011年至2013年,其全球销售额由5.50亿美元上升到6.30亿美元,涨幅较大[42].截至2016年5月9日,登记的有效期内的精异丙甲草胺产品有33个,其中原药17个,还有单剂9个(均为960g/L乳油).复配制剂7个[39].精异丙甲草胺自问世以来,世界除草剂市场约以7%的增速发展,预计未来可能达到10%,有逐步取代异丙甲草胺的趋势,是有强大市场潜力的除草剂产品[43].1.1.3.2.精异丙甲草胺存在的问题精异丙甲草胺在旱田干旱的条件下应用,除草效果下降,药效不稳定；在其用量过多或遇低温多雨等情况下,容易对旱田作物产生药害,往往通过加入保护剂或降低用量来提高对作物的安全性.精异丙甲草胺虽在水田有农药使用登记,但在北方水稻上很少使用.在用量过多或遇低温等条件下,水稻对精异丙甲草胺耐性下降,特别敏感容易使水稻产生药害,造成不同程度的减产[44].因此,开发精异丙甲草胺在水田的安全剂,扩大其使用范围,具有极大的应用价值[45,46].1.1.4.麦草畏的应用现状及问题1.1.4.1.麦草畏的应用现状麦草畏(Dicamba),又称百草敌,是美国贝尔西可化学公司开发的苯甲酸类激素型除草剂,商品为48%胺盐水剂.它对麦田一年生和多年生阔叶杂草有显着防效,特别是对于抗苯氧羧酸类除草剂的多种阔叶杂草有较好的防除效果.麦草畏是通过破坏植物体内叶绿体而起杀草作用的,可用来防除小麦.玉米.谷子.高粱等禾本科作物田的阔叶杂草,效果显着.安全性好[47,48].据试验,对麦草畏敏感的杂草有猪殃殃.繁缕.王不留行.藜.播娘篙.大巢菜和麦家公,其次是泥糊菜.泽漆等,对荠菜.婆婆纳的防效甚差.据最近试验,麦草畏在稻田.草坪地和芦苇地防除某些阔叶杂草有开发应用前途[49].黑龙江省从1986年开始对百麦草畏进行探究,1989-1991年在全省12个市县进行中间试验和大面积示范,证明麦草畏与2甲4氯混用,用药量少.成本低.防效好,对水稻较为安全,增产显着,是我省三棱草和阔叶杂草较多的稻田有前途的除草剂[41],并可与2,4-D丁酯.草甘磷复配防除麦田抗性杂草[50-52],以及作为谷子田较理想和安全的除草剂[53].1.1.4.2.麦草畏存在的问题虽然目前科研工作者们为解决水稻田除草剂存在的问题进行探究,例如,采用植物源除草剂.除草剂混配.改善剂型和使用助剂等方法[54-58],但仍然无法有效彻底解决除草剂抗性和药害问题,而使用除草剂安全剂,既可以保护作物,又能很好地防除杂草,不失为一种行之有效的方法之一.1.2.除草剂安全剂的探究进展除草剂药害问题已经成为限制除草剂使用的世界难题,使用除草剂安全剂减轻除草剂对作物产生的药害,扩大除草剂的杀草谱,现已成为探究热点[59].除草剂安全剂(safeners),又称除草剂解毒剂(antidote),或称作物安全剂.拮抗剂和保护剂[60,61],它不仅不降低除草剂对靶标杂草的防除效果,还能提高水稻对除草剂的耐受性,选择性地保护水稻免遭除草剂伤害,保证化学除草剂的安全性,进一步扩大除草剂应用范围,降低开发新除草剂成本,对农田杂草化学防治提供了广阔发展前景.同时,通过安全剂对作物生理生化指标的影响,初步探索其作用机制.因此,探究除草剂安全剂在农业生产中的应用有着十分重要的理论和实际意义[43].1.2.1.除草剂安全剂的探究现状除草剂安全剂是Hoffmann于1947年最早发现,并经过多年探究在1962年首次提出这一概念,最初称为除草剂解毒剂.1972年由GulfOil公司将他的第一个除草剂安全剂1,8-萘二甲酐(NA)商品化后投放市场,NA可以缓解硫代氨基甲酸酯类.咪唑啉酮类除草剂对玉米和高粱生的药害[62].1973年原Staffer公司成功地开发了安全剂R-25788,它可使玉米免受硫代氨基甲酸酯类除草剂或EPTC的药害[63];此后,除草剂安全剂的开发与利用越来越受到人们的重视,美国.俄罗斯.加拿大.日本.德国等国家加大对除草剂安全剂新品种开发.机理.应用和使用范围等方面的探究[64-66],不断推出新的商品化的除草剂安全剂品种.安全剂CGA-43089的种衣剂能缓解异丙甲草胺对高粱的药害[34];CGA-154281在玉米苗前处理可减轻异丙甲草胺的药害[67-69];MG-191.BAS-145138等品种用来缓解异丙甲草胺.EPTC和乙草胺对玉米产生的药害[70,71].除草剂安全剂的探究开始较晚,起步于20世纪80年代.目前,对除草剂安全剂探究较多的是东北农业大学叶非[72,73]团队和湖南农业大学柏连阳[17]团队.叶非等人合成了除草剂安全剂AD-67和R-28725;张金艳[74-78]等人合成的除草剂安全剂可缓解丁草胺.乙草胺.绿磺隆.氟磺胺草醚和咪草烟等除草剂对小麦.玉米和水稻等作物的药害；以及李颖娇和高爽[79,80]等人对一些潜在除草剂安全剂进行了合成.表征及生物活性测定等探究.除草剂安全剂目前正在快速发展,国内外开发的安全剂品种已达上百个化合物1.2.2除草剂安全剂的作用机制虽然很多专家致力于除草剂安全剂的作用机制探究,但至今为止尚无定论,但探究者对安全剂诱导谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)的活性和细胞色素P450等保护作物免受除草剂药害的假说已达成共识[81,82].未来应考虑除草剂.安全剂.作物三者之间的相互作用[77],并利用生物技术.计算机技术和化学技术相结合,进一步从分子水平上探究安全剂的作用机理[83].1.2.2.1.谷胱甘肽轭合理论谷胱甘肽轭合被证明是哺乳动物体内生物合成硫醚氨酸的第一步,反应如下[84]:5Lay和Casida开创性地把安全剂的作用与谷胱甘肽轭合联系起来,提出了谷胱甘肽轭合作用机制论.他们指出：硫代氨基甲酸酯类农药通过与谷胱甘肽轭合,从而达到解毒效果[85].大量探究表明：二氯乙酰胺类安全剂如二氯丙烯胺.解草啶和BAS-145138能增强异丙草胺.吡唑草胺和乙草胺的GSH轭合反应[86-89],而解草胺.NA和肟醚类安全剂能增强异丙草胺的GSH轭合反应[86,90].还有丙草胺和乙草胺的GSH轭合作用可分别被解草啶和AD-67所增强；解草烷能强化乙草胺及EPTC与GSH轭合反应[91,92]等.大量实验证明,经GST的催化作用,在水稻.小麦.玉米等作物田使用安全剂与GSH的轭合增强了除草剂的代谢[91,93],对作物起到保护作用.1.2.2.2.结构活性作用机制(QuantitativeStructure-ActivityRelationship,QSAR)Stephenson等人探究了31种酰胺类化合物的安全剂,可减轻EPTC对玉米的药害.并发现与EPTC结构相似的安全剂,如N,N-二烯丙基-2,2-二氯乙酰胺对作物也有较高的保护活性.但将酰胺分子中的烃基换成其他基团时,活性急剧下降.因此他们提出了结构活性相关论(QSAR),指出：安全剂的结构与活性密切相关,与除草剂具有相似结构的安全剂有较好的解毒活性[94].Yenne[90]等人利用计算机辅助分子设计方法,剖析了7组除草剂/安全剂的分子结构参数(键长.键角.张力.分子体积),发现各组物质间的结构参数均有许多相似之处,分子结构重叠较好.表明安全剂分子结构的特征官能团与解毒效果密切相关,与除草剂的化学结构相似,有力地支持了QSAR理论.近年来,Bordas[95]等人利用计算机采用比较分子场剖析法剖析了丙草胺/CGA-123407.甲草胺/HOE-70542.异丙甲草胺/CGA-92194和异丙甲草胺/CGA-133205等安全剂与除草剂之间的三维结构-活性量化关系,发现安全剂与除草剂的分子水平很相似,为QSAR活性理论提供了新的证据.1.2.2.3.细胞色素P450单氧酶催化的羟基化作用机制植物细胞色素单氧化酶P450不仅在高等植物一系列次生代谢中发挥着重要作用,而且对外源物质的次生代谢也起着十分重要的作用[96].植物细胞色素P450体系具有高度的底物选择性特点,它们参与赤霉素.不饱和脂肪酸.苯丙酸等重要生物合成过程,参与各种除草剂的解毒过程[97,98].一些探究表明细胞色素P450对除草剂分子发生芳基或烷基的烃基化反应.N或O原子的脱烷基化反应和除草剂分子的羟基化及去烷基化等三种作用方式均有催化作用,使除草剂生成无毒的代谢物.而安全剂可提高细胞色素P450的活性,可加快这些反应的进行[99].如细胞色素P450可诱导氟嘧磺隆在玉米微粒中的羟基化反应；解草腈可作为禾谷类作物中氯磺隆与甲磺隆的安全剂[100];NA.解草胺腈.二氯丙烯胺和BAS-145138等安全剂能减轻磺酰脲类除草剂对玉米的伤害[101,102];NA能增强玉米对咪唑啉酮类除草剂的耐性[103].大量实验证实了安全剂通过诱导细胞色素P450加快除草剂在作物体内的降解,表明安全剂可增强细胞色素P450酶系统活性.Yun-MinSoo[104,105]等通过NA保护水稻和玉米免受磺酰脲类除草剂药害的探究表明,细胞色素P450与磺酰脲类除草剂代谢作用中的氧化反应有关,安全剂可促进细胞色素P450对磺酰脲类除草剂氧化解毒的新陈代谢,以提高除草剂的活性.1.2.3.除草剂安全剂的商品化种类目前国内外有30多种除草剂安全剂,例如二氯丙烯胺[106].苯甲酰胺[106].解草啶[107,108].解草酮[109]等.按照化合物结构分类,常见的安全剂有二氯乙酰胺类.羧酸衍生物类.萘酸酐类.杂环类.酮类及其衍生物等多种类型[110,111];按照安全剂的作用原理与作用方式,可将其分为结合型.补偿型.分解型和拮抗型[112].部分商品化除草剂安全剂的化学结构式见图1-1[77,113,114].本探究使用的安全剂分别为酰胺类的AD-67和三唑类的解草唑,可减轻精异丙甲草胺和麦草畏对水稻的药害,有效地扩大了这两个除草剂的应用范围[115].1.2.3.1.安全剂AD-67的化学结构式AD-67属于二氯乙酰基恶唑烷类安全剂(图1-2),可作为大豆.玉米.水稻.小麦和菜等作物的除草剂安全剂,以解除酰胺类.氨基甲酸酯类.磺酰脲类和咪唑啉酮类等多种除草剂对作物的药害[72].1.2.3.2.安全剂解草唑的化学结构式解草唑属于三唑类安全剂,有两种结构Ⅰ和Ⅱ(图1-3).两种结构药效相同,比较常用的是化合物Ⅰ.它本身没有除草活性,但与除草剂混合后,可解除除草剂对麦类作物的伤害.1.3.除草剂对水稻生理作用探究一般而言,植物在逆境条件下会产生活性氧(ROS).ROS在细胞中引起生物膜的过氧化损伤,造成叶绿体与线粒体等细胞器的功能损害,最终导致细胞凋亡.相应地,植物体内也有一套复杂的活性氧清除系统来保护植物细胞免受活性氧的损伤[116].过氧化物酶(POD).过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)是植物细胞内清除活性氧的重要保护酶,目前在植物上逆境引起的活性氧代谢方面探究较多,但使用除草剂后引起的植物活性氧代谢较少.在作物上应用除草剂后,即产生一种逆境.因此,探究除草剂对作物保护酶活性的影响得到关注.张承东等[116]采用室内培养法探究了苯噻草胺对水稻幼苗的生理指标影响,结果表明苯噻草胺对水稻幼苗的毒害作用主要是破坏了体内的活性氧平衡.王正贵[117]等报道,除草剂苯磺隆使小麦体内SOD活性表现为先升高.后逐渐恢复至对照水平；POD活性也表现为先升高后降低的趋势,CAT活性对除草剂比较敏感,用药后5d即显着升高,其后影响逐步减小,直至药后30d恢复到对照水平.除草剂的使用能影响到水稻的生理状况和抗病的能力,当精异丙甲草胺和麦草畏用于水稻后,将使水稻可溶性蛋白含量降低,CAT.SOD和POD等抗氧化系统酶类活性下降,活性氧积累,膜脂过氧化加剧,促使水稻早衰,抗除草剂和抗病能力均下降[118-120].同时,也将使NR酶活性降低,影响水稻对氮素营养物质代谢和吸收.除草剂安全剂的使用,可提升CAT.SOD.POD.NR.β-1,3-葡聚糖苷酶等酶活性,促进水稻株高和株鲜重等生理指标的恢复,接近甚至超过对照,提高水稻对除草剂的耐受性,降低或消除除草剂对水稻生长的抑制.王贺正等人的探究表示,水稻苗期受到了逆境胁迫,其体内的SOD.POD等含量都有一定程度的提高[121].1.3.1.水稻SOD活性探究水稻在经受如寒冷.干旱.盐碱化.病虫害等逆境胁迫时,细胞内的活性氧(ReactiveOxygenSpecies.ROS)的浓度会升高,破坏了水稻体内原有的ROS的产生和清除的平衡状态,产生过多的ROS尤其是超氧阴离子自由基(O2-)会损伤细胞膜和细胞器,使蛋白质失活.而超氧化物歧化酶(SOD)可以催化O2-,与其反应生成过氧化氢和氧气,清除水稻代谢产生的过多自由基,消除O2-对水稻的损害.SOD在植物体自我保护系统中起着极为重要的作用,在免疫系统中也有重要的功能[122,123].1.3.2.水稻POD和CAT活性探究水稻肌体的过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)能抵御和清除活性氧,抑制和阻止膜脂的过氧化,保持膜系统的稳定性[124].通过提高水稻中POD和CAT的活性,可有效清除植物体过多的活性氧,降低活性氧对植物的毒害[125-127].因此,探究安全剂对水稻体内POD和CAT等保护酶的影响,为探究安全剂保护水稻减轻除草剂伤害的保护机制提供依据.1.3.3.水稻NR活性的探究植物对硝态氮的利用率取决于作物对硝态氮的同化.利用与再利用,硝酸还原酶(NitrateReductase,NR)是植物氮代谢中一个重要的调节酶和限速酶[128],起到了十分关键的作用,而且还影响植物体内的其他代谢[129,130],NR的活性对水稻生长有很大影响.因此,大多数学者们很重视探究水稻NR活性.胡文河等[131]探究了水稻稀植和密植硝酸还原酶的活性；刚爽[132]等探究了两个水稻品种硝酸还原酶活性对水稻生育的作用；张桂莲[133]等探究了水稻在高温胁迫下硝酸还原酶活性的变化.结果表明,硝酸还原酶对水稻生长有不可忽视的作用.1.3.4.水稻中β-1,3葡聚糖苷酶的探究β-1,3-葡聚糖苷酶可催化水解植物.酵母.放线菌.细菌.真菌.昆虫及鱼类等生物的β-1,3-葡聚糖(β-1,3键连接的葡聚糖多聚体)[134].植物中的β-1,3-葡聚糖苷酶是一类重要的病程相关(PR)蛋白,能在病理或相关条件下诱导产生[135].同时,β-1,3-葡聚糖苷酶也参与植物中很多生理发育过程.例如,细胞延长[136,137].细胞分裂[138].果实成熟[139]授精[140].花粉萌发及花粉管的延伸[141,142].芽的休眠[143].小孢子发生[144].胚胎发生[145].种子萌发[146,147].花的构型[148,149]等.β-1,3-葡聚糖苷酶在植物防御和发育过程中起着非常重要的作用[150].许多植物防御化合物以非激活的葡糖基化化合物储存在液泡中,以保护植物免受其自身的防御系统的毒性作用[151].当植物受到虫菌的咀嚼导致植物细胞破碎时,植物通过β-葡萄糖苷酶催化水解糖苷键释放防御化合物来抵御虫菌的侵害[152].水稻受到除草剂伤害后,同样会通过β-1,3-葡聚糖苷酶催化水解糖苷键释放防御物质,抵御除草剂的药害.安全剂进入水稻中可提高β-1,3-葡聚糖苷酶的活性,促进水稻糖苷键的水解,起到保护水稻不受除草剂危害的作用.1.3.5.水稻中谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的探究谷胱甘肽-S-转移酶(Glutathione-S-transferases,GST,E.C.2.5.1.18)作为植物体内一类同质或异质二聚体的胞质酶[153,154],能催化作物体内谷胱甘肽(GSH)与除草剂的轭合作用,使作物不受除草剂的药害.1961年,Booth[155]等首次发现在昆虫和植物体内的GST可催化内外源有毒化合物与GSH发生轭合反应,形成低毒的化合物,减少有毒物质对生物体产生的伤害.除草剂安全剂可通过提高玉米.水稻等作物体内GST的活性,从而加快其GSH与除草剂的轭合作用,达到作物因抗除草剂而达到解除对作物药害的目的[156,157].很多探究报道表明,除草剂安全剂可以提高作物的GST活性,以减轻除草剂对作物的伤害[81,158,159].例如,安全剂AD-67和解草唑均能提高水稻体内的GST活性,对水稻免遭精异丙甲草胺和麦草畏的药害起到保护作用.1.4.探究的目的和意义由于随着水稻田除草剂常年的单一应用,导致杂草对除草剂抗性逐年增加,并且在不适宜条件下导致药害频繁发生.因此,如何解决水稻田除草剂安全性,提高除草剂对抗性杂草的除草效果是目前市场上亟待解决的问题.水稻在除草剂的作用下,降低水稻体内一些抗逆酶活性,抑制水稻生长,甚至产生药害,致其死亡.利用除草剂安全剂可以提高酶活性水平,增强水稻抗除草剂能力,增强水稻的抗药性,防止除草剂对水稻产生药害,使原来不能用于水稻田防控杂草的除草剂可以在水稻田使用,扩大除草剂的应用范围.本探究通过在水稻田使用除草剂安全剂AD-67和解草唑,探究精异丙甲草胺.麦草畏用于水稻的安全性,进一步扩大其使用范围,以减轻精异丙甲草胺和麦草畏等除草剂对水稻的药害,使这两种除草剂能够用于水田.同时,通过测定水稻生长的β-1,3葡聚糖苷酶和各种抗性酶的变化,初步探索安全剂保护水稻不受除草剂危害的作用机制本文通过田间试验结合生物化学剖析的方法,系统的探究了安全剂AD-67和解草唑对除草剂精异丙甲草胺和麦草畏在水稻中的保护作用,以便扩大精异丙甲草胺和麦草畏在水稻田的作用范围,为以后生产上的应用提供理论依据.[由于本篇文章为硕士论文,如需全文请点击底部下载全文链接]1.5探究的主要内容及设计路线1.6创新点2材料与方法2.1材料2.1.1供试药剂2.1.2水稻种子2.1.3供试仪器2.2方法2.2.1水稻催芽2.2.2AD-67.解草唑对除草剂处理的水稻种子保护效果2.2.3株高测定方法2.2.4重量测定2.2.5计算方法2.2.6AD-67与解草唑对水稻幼苗保护效果2.2.7安全剂对除草剂抗逆酶指标影响2.3数据统计剖析3结果与剖析3.1除草剂安全剂对水稻种子的影响3.1.1不同浓度精异丙甲草胺对水稻种子的影响3.1.2不同浓度麦草畏对水稻种子的影响3.1.3不同除草剂加入AD-67对水稻种子的影响3.1.4不同除草剂加入解草唑对水稻种子的影响3.2精异丙甲草胺加入安全剂对水稻幼苗生长的影响3.2.1精异丙甲草胺加入不同用量AD-67.解草唑对水稻幼苗株高的影响3.2.2精异丙甲草胺加入不同用量AD-67.解草唑对水稻幼苗鲜重的影响3.3麦草畏加入安全剂对水稻幼苗生长的影响3.3.1麦草畏加入不同用量AD-67.解草唑对水稻幼苗株高的影响3.3.2麦草畏加入不同用量AD-67.解草唑对水稻幼苗鲜重的影响3.4除草剂安全剂对水稻幼苗过氧化氢酶(CAT)活性的影响3.4.1精异丙甲草胺加入安全剂对水稻幼苗过氧化氢酶(CAT)活性的影响3.4.2麦草畏加入安全剂对水稻幼苗过氧化氢酶(CAT)活性的影响3.5除草剂安全剂对水稻幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响3.5.1精异丙甲草胺加入安全剂对水稻幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响3.5.2麦草畏加入安全剂对水稻幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响3.6除草剂安全剂对水稻幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响3.6.1精异丙甲草胺加入安全剂对水稻幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响3.6.2麦草畏加入安全剂对水稻幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响3.7除草剂安全剂对水稻幼苗硝酸还原酶(NR)活性的影响3.7.1精异丙甲草胺加入安全剂对水稻幼苗硝酸还原酶(NR)活性的影响3.7.2麦草畏加入安全剂对水稻幼苗硝酸还原酶(NR)活性的影响3.8除草剂安全剂对水稻幼苗β-1,3葡聚糖苷酶活性的影响3.8.1精异丙甲草胺加入安全剂对水稻幼苗β-1,3葡聚糖苷酶活性的影响3.8.2麦草畏加入安全剂对水稻幼苗β-1,3葡聚糖苷酶活性的影响3.9除草剂安全剂对水稻幼苗谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性的影响3.9.1精异丙甲草胺加入安全剂对水稻幼苗谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性的影响3.9.2麦草畏加入安全剂对水稻幼苗谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性的影响3.10除草剂安全剂对本田水稻生长的影响3.10.1不同用量的精异丙甲草胺加不同用量AD-67.解草唑对本田水稻生长的影响3.10.2不同用量的麦草畏加不同用量AD-67.解草唑对本田水稻生长的影响4探讨4.1安全剂对除草剂的解毒作用4.2安全剂对水稻田除草剂解毒效果4.2.1安全剂在国内外水田除草剂的应用现状4.2.2安全剂对抗逆酶的影响4.3.展望5结论精异丙甲草胺和麦草畏中加入安全剂AD-67和解草唑后,使水稻的株高.鲜重以及抗逆酶.硝酸还原酶.β-1,3葡聚糖苷酶和GST等酶活性恢复,具体结论如下：1.精异丙甲草胺加入AD-67对水稻株高有促进作用,随着用量增加,促进作用也提高,加入解草唑具有明显的促进作用,随着用量增加,缓解作用提高.精异丙甲草胺加入AD-67对水稻鲜重有促进作用,随着用量增加,促进作用也提高.加入解草唑,具有明显的缓解药害作用,随着用量增加,缓解作用也提高.2.麦草畏加入AD-67.解草唑对株高具有明显的缓解作用,随着用量增加,缓解作用也提高.麦草畏加入AD-67.解草唑对水稻鲜重具有促进作用,随着用量增加,促进作用也提高.3.精异丙甲草胺加入AD-67.解草唑后,CAT.POD.SOD酶活增加,说明在AD-67具有明显的缓解作用,随着用量增加,酶活也不断提高.麦草畏加入AD-67.解草唑具有明显的提高CAT.POD.SOD酶活作用,随着用量增加,酶活也不断提高,4.精异丙甲草胺加入AD-67后,NR活性呈现出先增加后下降再升高的情况,AD-67具有对药害的缓解作用,随着用量增加,酶活也不断提高.加入解草唑后,NR活性呈现出先增加后下降再上升情况,随着用量增加,缓解作用也提高,随时间延长缓解作用下降.麦草畏加入AD-67.解草唑后,NR活性呈现出先上升后下降的情况,AD-67对麦草畏药害具有明显的缓解作用,随着用量增加,酶活也不断提高,随着时间延长逐渐下降.5.精异丙甲草胺加入AD-67.解草唑后,β-1,3葡聚糖苷酶活性呈现出先增加后下降的情况,高用量情况下具有对药害的缓解作用,随着用量增加,酶活也不断提高.麦草畏加入AD-67后,β-1,3葡聚糖苷酶活性逐渐下降,高用量时酶活性增加说明在AD-67高用量对麦草畏药害具有明显的缓解作用,随着用量.时间增加,酶活也不断提高.加入解草唑后,β-1,3葡聚糖苷酶活性呈现出先提高然后下降再提高的情况,解草唑具有明显的缓解作用,随着用量增加,缓解作用也提高,随时间延长缓解作用下降.6.精异丙甲草胺加入AD-67.解草唑后,谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性提高,AD-67高用量情况下具有对药害的缓解作用,随着用量增加,酶活也不断提高.麦草畏加入AD-67解草唑后,谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性提高,解草唑高用量情况下具有对药害的缓解作用随着用量增加,酶活也不断提高.致谢参考文献[由于硕士论文篇幅较长,此页面不展示全文,如需全文,请点击下方下载全文链接]
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