全 文 ：吡虫啉拌种对高产夏玉米幼苗生长及其
保护酶活性的影响*
段摇 强1,3 摇 姜兴印1,3**摇 鲍摇 静1,3 摇 王摇 冲1,3 摇 李向东1 摇 刘摇 鹏2,3 摇 张吉旺2,3
( 1山东农业大学植物保护学院, 山东泰安 271018; 2山东农业大学农学院, 山东泰安 271018; 3作物生物学国家重点实验室,
山东泰安 271018)
摘摇 要摇 通过田间小区试验,研究了吡虫啉和种子质量比分别为 6 颐 10000、9 颐 10000 和
12 颐 10000拌种处理对高产夏玉米幼苗生长及其保护酶活性的影响. 结果表明:药种比为
6 颐 10000处理幼苗株高、初生根长、次生根数、地上和地下部分鲜质量分别比对照增加了
2郾 81 cm、2郾 31 cm、1郾 71、0郾 30 g和 8郾 28 g,并较其他两个处理作用效果显著.与对照相比,药种
比为 6 颐 10000 处理幼苗叶片和根可溶性蛋白含量分别提高了 12郾 6%和 27郾 9% ,过氧化氢酶
(CAT)活性分别提高了 2郾 5%和 11郾 5% ,丙二醛(MDA)含量分别降低了 26郾 3%和 60郾 9% ,超
氧化物歧化酶(SOD)活性分别提高了 19郾 7%和 5郾 6% ,谷胱甘肽转移酶(GSTs)活性分别提高
了 11郾 5%和 13郾 2% ,根过氧化物酶(POD)活性提高了 31郾 8% .药种比为 6 颐 10000 处理除对
叶片 POD活性没有促进作用外,能够显著提高其他相关酶的活性.
关键词摇 吡虫啉摇 高产夏玉米摇 幼苗生长摇 保护酶摇 GSTs摇 MDA
文章编号摇 1001-9332(2011)09-2482-05摇 中图分类号摇 S513摇 文献标识码摇 A
Effects of seed dressing with imidacloprid on the seedlings growth and protective enzyme activ鄄
ities of high鄄yielding summer maize. DUAN Qiang1,3, JIANG Xing鄄yin1,3, BAO Jing1,3, WANG
Chong1,3, LI Xiang鄄dong1, LIU Peng2,3,ZHANG Ji鄄wang2,3 (1College of Plant Protection, Shandong
Agricultural University, Tai爷an 271018, Shandong, China; 2College of Agronomy, Shandong Agri鄄
cultural University, Tai爷an 271018, Shandong, China;3State Key Laboratory of Crop Biology, Tai爷
an 271018, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(9): 2482-2486.
Abstract: A field plot experiment was conducted to study the effects of seed dressing with imidaclo鄄
prid at the pesticide / seed mass ratios of 6:10000, 9:10000, and 12:10000 on the seedlings
growth and protective enzyme activities of high鄄yielding summer maize. Seed dressing with an imid鄄
acloprid / seed mass ratio of 6:10000 increased the seedlings height, primary root length, seconda鄄
ry root number, aboveground fresh mass, and underground fresh mass by 2郾 81 cm, 2郾 31 cm,
1郾 71, 0郾 30 g, and 8郾 28 g, respectively, as compared to the control, and had better effect than the
treatments 9:10000 and 12:10000. Comparing with the control, treatment 6:10000 increased the
leaf鄄 and root soluble protein content by 12郾 6% and 27郾 9% and catalase (CAT) activity by 2郾 5%
and 11郾 5% , decreased malondialdehyde (MDA) content by 26郾 3% and 60郾 9% , improved super鄄
oxide dismutase (SOD) activity by 19郾 7% and 5郾 6% , enhanced glutathione鄄S鄄transferase (GSTs)
activity by 11郾 5% and 13郾 2% , respectively, and increased the root peroxidase (POD) activity by
31郾 8% . Seed dressing with imidacloprid at the pesticide / seed mass ratio of 6:10000 could
markedly improve maize seedlings protective enzyme activities, but had no promotion effect on leaf
peroxidase (POD) activity.
Key words: imidacloprid; high鄄yielding summer maize; seedling growth; protective enzyme;
GSTs; MDA.
*山东省现代农业产业技术体系(玉米体系)项目、山东省农业重大应用技术创新项目和“十一五冶国家科技支撑计划项目(2007BAD31B04)资
助.
**通讯作者. E鄄mail: xyjiang@ sdau. edu. cn
2010鄄12鄄26 收稿,2011鄄06鄄01 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 9 月摇 第 22 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2011,22(9): 2482-2486
摇 摇 采用杀虫剂、杀菌剂或二者成分拌种是一项种
子处理实用技术,具有杀灭地下害虫、防治种子带菌
和苗期病害、提高种子发芽率、促进种苗健康生长、
提高作物产量等功效[1] . 已有研究表明,拌种处理
有促进萌发,提高发芽势、发芽率,促进生长和增产
的作用,同时可通过增强与植物抗逆代谢有关的酶
[如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过
氧化物酶(POD)]活性使玉米增产[2-3] .新烟碱类杀
虫剂吡虫啉含有 6鄄氯鄄3鄄吡啶甲基基团,作用方式独
特,具有超强的内吸传导性. 房锋等[4]研究表明,
5郾 4%吡虫啉·戊唑醇处理种子不仅增加了山农饲
玉 7 号玉米幼苗的有效分蘖,而且提高了其生物产
量.仪美芹等[5]研究表明,不同剂量的吡虫啉均对
番茄叶片和根系的 CAT、SOD 活性及根系活力产生
显著影响.有关吡虫啉拌种对高产夏玉米幼苗生长
及其保护酶活性的影响研究尚未见报道.为此,本研
究在温室盆栽筛选试验的基础上,选取吡虫啉 3 个
不同剂量进行拌种,通过田间小区试验,测定了其对
高产夏玉米品种郑单 958 幼苗生长及其保护酶活性
的影响,以期为科学使用吡虫啉拌种提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
供试玉米品种为郑单 958,由河南金博士种业
股份有限公司生产. 供试药剂为吡虫啉 600 g·L-1
FS,由德国拜耳作物科学有限公司提供. 主要试剂:
dl鄄甲硫氨酸(含量逸98郾 0% )和 L鄄苯丙氨酸(含量
逸98郾 0% )为上海伯奥生物科技有限公司产品;聚
乙烯吡咯烷酮、1鄄氯鄄2,4鄄二硝基苯(CDNB)和还原
型谷胱甘肽(GSH)为 Sigma 公司生产,其余试剂均
为分析纯. 所用仪器:日立 CR22 型高速冷冻离心
机;UV鄄2201 紫外分光光度计(日本岛津);GXZ 型
智能光照培养箱(宁波江南仪器厂);万分之一电子
天平(德国赛多利斯).
1郾 2摇 试验设计
试验于 2010 年在山东农业大学黄淮海区域玉
米技术创新中心试验基地进行.试验地地势平坦,肥
力均匀,土质为中性沙壤土,有机质含量 8郾 40
g·kg-1、 全 氮 0郾 79 g · kg-1、 速 效 氮 67郾 02
mg·kg-1、速效磷 64郾 11 mg·kg-1、速效钾 105郾 36
mg·kg-1 .播种前基施 45%复合肥(N 颐 P 颐 K = 15 颐
15 颐 15,总养分逸45% )375 kg·hm-2,拔节期追施
尿素 150 kg·hm-2 .前茬作物为冬小麦,小麦收获后
先耕地造墒,然后播种玉米,墒情良好. 其他按照高
产田标准正常管理.
试验设 3 个药剂处理和空白对照共 4 个处理,
随机区组设计,小区面积 40 m2,每个处理 3 次重复.
播种前先将玉米种子用吡虫啉 600 g·L-1 FS 进行
拌种,处理的药种比(药剂有效成分与种子的质量
比)分别为 6 颐 10000、9 颐 10000 和 12 颐 10000,拌匀
晾干后等倍行距播种,行距 60 cm,密度 90000
株·hm-2 .
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 玉米幼苗生长量摇 玉米幼苗生长至三叶一心
时,分别从田间各小区五点取样,每点取 10 株,每处
理共调查 150 株幼苗,测定株高、初生根长、次生根
数以及植株地上部分和地下部分鲜质量.
1郾 3郾 2 相关酶活性及物质含量摇 丙二醛(MDA)含量
测定采用李合生[6]的方法;谷胱甘肽转移酶(GSTs)
活性测定参照 Irzyk等[7]的方法;过氧化氢酶(CAT)
活性测定采用紫外吸收法[8];过氧化物酶(POD)活
性测定采用愈创木酚法[9];超氧化物歧化酶(SOD)
活性测定采用 NBT 光化还原法[10];可溶性蛋白含
量测定采用考马斯亮兰 G鄄250 比色法[6] .
1郾 4摇 数据处理
采用 DPS v6. 55 统计软件进行数据处理,Dun鄄
can新复极差法进行差异显著分析. 采用 SigmaPlot
10. 0 软件作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 吡虫啉拌种对玉米幼苗生长的影响
由表 1 可以看出,3 个处理中,药种比为 6 颐
10000 处理的玉米幼苗株高、初生根长、次生根数及
地上部分和地下部分鲜质量比对照分别增加了
2郾 81 cm、2郾 31 cm、1郾 71、0郾 30 g和 8郾 28 g,作用效果
明显.药种比为 9 颐 10000 处理对玉米幼苗的生长也
有明显的促进作用,其中,除了对地上部分鲜质量的
促进作用好于 6 颐 10000 处理外,对其他部位的作用
表 1摇 吡虫啉拌种对玉米幼苗生长的影响
Table 1摇 Effects of imidacloprid seed dressing on growth of
maize seedlings
处 理
Treatment
株高
Plant
height
(cm)
初生根长
Primary root
length
(cm)
次生根数
Secondary
root
number
地上鲜质量
Shoot fresh
mass
(g)
地下鲜质量
Root fresh
mass
(g)
6 颐 10000 48郾 50a 30郾 73a 11郾 71a 52郾 28b 35郾 44a
9 颐 10000 47郾 62b 29郾 83b 11郾 35b 53郾 84a 34郾 70a
12 颐 10000 45郾 14c 28郾 63c 11郾 21b 48郾 56d 34郾 18a
CK 45郾 69c 28郾 42c 10郾 00c 50郾 98c 27郾 16b
同列不同小写字母表示差异显著(P<0. 05) Different small letters in the same
column meant significant difference at 0. 05 level.
38429 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 段摇 强等: 吡虫啉拌种对高产夏玉米幼苗生长及其保护酶活性的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
效果都没有 6 颐 10000 处理好;药种比为 12 颐 10000
处理对玉米幼苗的初生根长、次生根数和地下部分
鲜质量均有促进作用,对玉米幼苗的株高影响不显
著,对地上部分鲜质量有显著的抑制作用.
2郾 2摇 吡虫啉拌种对玉米幼苗 SOD 和 POD 活性的
影响
由图 1 可知,玉米幼苗根系 SOD和 POD活性均
高于叶片,不同处理对两种酶活性的影响不同.吡虫
啉药种比为 6 颐 10000、9 颐 10000 和 12 颐 10000 处理
幼苗叶片 SOD活性分别达到 25郾 51、24郾 16 和 23郾 90
U·g-1 FM,比对照分别提高了 19郾 7% 、13郾 3% 和
12郾 1% ;药种比为 6 颐 10000 处理根系 SOD 活性比
对照提高了 5郾 6% ,而药种比为 9 颐 10000 和 12 颐
10000 处理根系 SOD活性比对照分别降低了 0郾 8%
和 1郾 1% . 随着药种比例的提高,玉米根系和叶片
SOD活性呈下降趋势.
药种比为 6 颐 10000、9 颐 10000 和 12 颐 10000 处
理玉米幼苗叶片 POD 活性分别达到 9郾 36、7郾 12 和
5郾 92 U·min-1·g-1 FM,比对照分别降低了 6郾 4% 、
28郾 8%和 40郾 8% ;与叶片相反,3 个处理玉米幼苗根
系 POD 活性分别达到 13郾 92、 12郾 60 和 10郾 80
U·min-1·g-1 FM,比对照分别提高了 31郾 8% 、
19郾 3%和 2郾 3% .
图 1摇 吡虫啉拌种对玉米幼苗 SOD和 POD活性的影响
Fig. 1摇 Effects of imidacloprid seed dressing on SOD and POD
activities of maize seedlings.
玉:叶片 Leaf; 域:根系 Root. 1 ) 6 颐 10000;2) 9 颐 10000;3) 12 颐
10000. 不同小写字母表示差异显著(P<0. 05) Different small letters
meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The same below.
2郾 3摇 吡虫啉拌种对玉米幼苗 CAT 和 GSTs 活性的
影响
由图 2 可知,药种比为 6 颐 10000 和 9 颐 10000
处理玉米幼苗叶片 CAT活性分别达到 8郾 24 和 8郾 13
U·min-1 ·g-1 FM,比对照分别提高了 2郾 5% 和
1郾 1% ;药种比为 12 颐 10000 处理玉米幼苗叶片 CAT
活性为 7郾 11 U·min-1 ·g-1 FM,比对照降低了
11郾 6% . 3 个处理的玉米幼苗根系 CAT 活性与对照
相比都有所提高,分别提高了 11郾 5% 、 8郾 2% 和
3郾 8% .
吡虫啉药种比为 6 颐 10000、9 颐 10000 和 12 颐
10000 处理玉米幼苗叶片 GSTs 活性分别为 9郾 14、
11郾 78 和 10郾 78 nmol·min-1,与对照相比,分别提高
了 11郾 5% 、40郾 0%和 31郾 5% ;3 个剂量处理幼苗根
系 GSTs 活性分别为 104郾 53、 127郾 97 和 115郾 78
nmol·min-1,与对照相比分别提高了 13郾 2% 、
38郾 6%和 25郾 4% .可见,吡虫啉拌种处理后,玉米幼
苗叶片和根系的 GSTs 活性都有所提高,药种比为
9 颐 10000的处理作用效果最好,而随着药种比的提
高,药剂对叶片和根系 GSTs 活性的促进作用呈降
低趋势.
2郾 4摇 吡虫啉拌种对玉米幼苗可溶性蛋白和MDA含
量的影响
由图 3 可知,药种比为 6 颐 10000 处理的玉米幼
苗叶片可溶性蛋白含量为 13郾 86 mg·g-1 FM,比对
照提高了 12郾 6% ;药种比为 9 颐 10000 和 12 颐 10000
图 2摇 吡虫啉拌种对玉米幼苗 CAT和 GSTs活性的影响
Fig. 2摇 Effects of imidacloprid seed dressing on CAT and GSTs
activities of maize seedlings.
4842 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
图 3摇 吡虫啉拌种对玉米幼苗可溶性蛋白和 MDA含量的影
响
Fig. 3摇 Effects of imidacloprid seed dressing on soluble protein
and MDA contents of maize seedlings.
处理的玉米幼苗叶片可溶性蛋白含量分别为 11郾 53
和 8郾 48 mg·g-1 FM,比对照分别降低了 6郾 3% 和
31郾 1% . 3 个药剂处理对根系的可溶性蛋白含量都
有促进作用,分别比对照提高了 27郾 9% 、155郾 7%和
260郾 7% ,随着药种比的提高,促进作用增强.
药种比为 6 颐 10000、9 颐 10000 和 12 颐 10000 处
理的幼苗叶片和根系 MDA 含量与对照相比都有所
降低,其中叶片 MDA 含量分别为 2郾 61、3郾 01 和
3郾 35 滋mol· g-1 FM,分别比对照降低了 26郾 0% 、
19郾 4%和 5郾 5% ;根系 MDA 含量分别为 0郾 16、0郾 24
和 0郾 35 滋mol·g-1 FM,分别比对照降低了 60郾 5% 、
40郾 7%和 14郾 9% ,药种比为 6 颐 10000 处理的幼苗
叶片和根系 MDA含量与对照相比明显降低.
3摇 讨摇 摇 论
目前我国用于种子处理的药剂多为一些老的品
种,如在杀虫剂方面高毒农药呋喃丹、甲拌磷仍在使
用,一些高效低毒低残留、对环境安全的内吸性农药
尚未大量应用到种衣剂中[11] .新烟碱类杀虫剂吡虫
啉作为一类新型高效低毒的杀虫剂,将其用于种子
处理,在作物生长初期防治虫害的同时减少了农药
对环境的污染.已有研究表明,吡虫啉代谢产物中有
一种 6鄄氯烟酸(6鄄chloro nicotinic acid)的物质在植
物体内具有超强的内吸传导性,施用于种子上,能很
快被根部或刚萌芽的种苗吸收,并能迁移至子叶和
叶部,沿微管束向上传导可以刺激作物幼苗生长,并
已经在马铃薯和番茄栽培上得到证实[12-13] .本研究
结果表明,吡虫啉拌种对玉米的株高、初生根长、次
生根数、鲜质量等均有显著影响.
植物在遭受逆境胁迫时体内产生过量自由基
(O2
-·、OH-、O2和 H2O2),对植株造成胁迫伤害[14] .
植物体内 POD、CAT和 SOD是细胞抵御活性氧伤害
的主要酶类,在阻止自由基的形成、清除自由基和延
缓植物衰老等方面起着重要作用[15-16] .这些酶活性
的高低与植物抵抗病害等逆境胁迫的能力密切相
关[17-18] .王吉强等[19]研究表明,种子经过药剂处理
后,其幼苗能利用根系持续地向上吸收部分残留于
土壤中的药物,从而延长吡虫啉对害虫的持效期.吡
虫啉被植物吸收到体内后在植株地上部位的分布并
不均匀,下部叶片中的药剂含量明显高于上部叶片.
本研究中,玉米幼苗根的 SOD、POD 活性都明显高
于叶片,各处理除对玉米幼苗根的 POD活性有抑制
作用外,对其他部位的 SOD、POD 活性都有一定的
促进作用,而随着药种比含量的提高,促进作用降
低,这可能是药剂在根部和叶片不断积累所致.
GSTs在植物对不同类型除草剂的抗性中起主
要作用[20] .研究表明,对不同的刺激物(如病原物和
化学药剂)GSTs 可被特异性诱导,具有明显的特异
性和表达模式[21-23] . 随着玉米田除草剂的大量使
用,玉米组织中 GSTs含量的增加,有利于提高玉米
的安全性[24] .本研究表明,在一定的剂量范围内,吡
虫啉拌种对玉米幼苗根和叶片 GSTs 活性都有明显
促进作用,GSTs 活性的提高,增强了吡虫啉对玉米
幼苗的安全性. MDA 是脂质过氧化的主要产物之
一,是膜脂过氧化作用的指标[25] .本研究中,吡虫啉
各处理明显降低了玉米幼苗中 MDA 的含量,促进
了玉米幼苗的生长. 但本试验只研究了吡虫啉拌种
对一个时期玉米植株的影响,随着玉米的生长发育,
其对不同生育期玉米植株各种保护酶、可溶性蛋白、
MDA含量及产量的影响如何,还有待进一步研究.
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nese)
作者简介摇 段摇 强,男,1985 年生, 硕士研究生. 主要从事
玉米种衣剂的应用研究. E鄄mail: duanqiang88@ 126. com
责任编辑摇 张凤丽
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