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低剂量农药对绿萝生长的Hormesis效应



全 文 :收稿日期:2014 - 09 - 11
作者简介:高 军(1974—) ,男,扬州市邗江区汉河街道办事处农业综合服务中心农艺师。
基金项目:上海应用技术学院人才引进基金(1010K136017 - YJ2013 - 17)。
低剂量农药对绿萝生长的 Hormesis效应
高 军1,王 斌2,施雪梅2,余月书2
(1.扬州市邗江区汉河街道办事处农业综合服务中心,江苏 扬州 225127;2.上海应用技术学院,上海 奉贤 201418)
摘 要:研究低剂量百菌清、吡蚜酮对绿萝生长的刺激效应。结果表明:0. 1mg·kg -1、0. 2mg·kg -1吡蚜
酮处理后 35 天,能显著促进绿萝株高增长,同对照相比,绿萝株高分别增加 51. 91%与 82. 13%;32mg·kg -1、
64mg·kg -1百菌清处理后 35 天,对绿萝根长增长有显著促进作用,分别增加 72. 72%、67. 54%;吡蚜酮可诱导
绿萝茎叶重量增长的 Hormesis效应。
关键词:百菌清;吡蚜酮;绿萝;Hormesis效应
中图分类号:S 682. 36 文献标识码:A 文章编号:1008 - 3693(2014)04 - 0048 - 04
Hormesis Effect of the Low-dose Pesticide
on the Growth of Scindapsus Aureus
GAO Jun1,WANG Bing2,SHI Xue-mei2,YU Yue-shu2
(1. The Agricultural Service Center of Chahe Sub-district office,Hanjiang District of Yangzhou City,
Yangzhou 225127,China;2. Shanghai Institude of Techology,Shanghai 201418,China)
Abstract:In this paper,the stimulating effect of low-dose chlorthaloni and pymetrozine on the growth of
scindapsus aureus is studied by testing the plant height and the root length. The result shows that the plant
height of S. aureus was induced significantly by 0. 1,0. 2mg·kg -1 pymetrozine thirty-five days after treat-
ment;compared with controls,the plant height of S. aureus was increased to 51. 91% and 82. 13%;the root
length of S. aureus was increased significantly by chlorthaloni treatment (32,64mg·kg -1)thirty-five days
after treatment,with 72. 72% and 67. 54% increase respectively;and the Hormesis effect of weight growth of
S. Aureus was induced by pymetrozine.
Key words:chlorthaloni;pymetrozine;scindapsus aureus;Hormesis effect
农药在低剂量条件下不仅不能控制有害生物
种群增长,反而能刺激其靶标生物产卵,引起有害
生物种群增长,即农药诱导生物种群增长的
Hormesis效应[1,2]。Hormesis 效应是生物体的一
种适应性反应,即致毒因素(如重金属、农药等)
在一定剂量范围或强度内,生物具有不同的剂量
反映关系[3]。本研究以绿萝为材料,研究低剂量
百菌清、吡蚜酮对绿萝生长的刺激效应,探讨农药
与植物生长间的关系。
1 材料与方法
1. 1 实验材料
绿萝由上海应用技术学院温室培育。实验时
剪取长 10cm,带有一叶,不带根的茎待用。
第 18 卷 第 4 期
2014 年 12 月
扬 州 职 业 大 学 学 报
Journal of Yangzhou Polytechnic College
Vol. 18 No. 4
Dec. 2014
DOI:10.15954/j.cnki.cn32-1529/g4.2014.04.013
试验农药用 50%吡蚜酮可湿性粉剂、75%百
菌清可湿性粉剂,均由上海园林研究所提供。
1. 2 绿萝培养
将浓度(mg·kg -1)为 2、4、8、16、32、64 的百
菌清溶液与浓度(mg·kg -1)为 0. 0001、0. 001、
0. 01、0. 1、0. 2、0. 4 的吡蚜酮溶液放入 500 mL 锥
形瓶中。每瓶中插入 1 株待用的绿萝,并固定。
以清水处理作对照。每次处理重复 10 次。
1. 3 绿萝生长量测定
绿萝根长和株高的测定:绿萝处理后,每 7 天
测一次根长与株高生长量,连续测定 5 次。
绿萝根重测定:绿萝处理后第 35 天,将根完
全剪下,用吸水纸吸干水份,用电子天平称重。
绿萝新增茎叶重量测定:农药处理前,用吸水
纸吸干绿萝水份后,用电子天平称重。农药处理
后第 35 天,将绿萝根完全剪除后,以吸水纸完全
吸干绿萝植株剩余部分水分,再称重。两次重量
差值,即为绿萝新增茎叶重量。
1. 4 数据处理
以 SPSS12. 0 统计软件进行实验数据分析。
曲线拟合以 EXCEL 进行。根据 Bunning 和 Ko-
ssler的方法[4,5],Hormesis效应计算如下:
P =
AUCH
AUCZEP
× 100%
=

ZEP2
ZEP1
f(x)- Y0(ZEP2 - ZEP1)

ZEP2
ZEP1
f(x)dx
× 100 %
2 实验结果
2. 1 农药对绿萝株高的影响
用浓度(mg·kg -1)为 0. 1、0. 2 的吡蚜酮溶
液处理后 35 天能显著促进绿萝生长,同对照相
比,绿萝株高分别增加 51. 91%与 82. 13%。百菌
清农药处理对绿萝株高无显著影响(见表 1)。
表 1 农药对绿萝株高的影响 单位:cm
农 药
浓度
/mg·kg -1
处 理 后 天 数
7(d) 14(d) 21(d) 28(d) 35(d)
百菌清
2 2. 10 ± 1. 68 2. 32 ± 0. 96 4. 74 ± 1. 59 4. 78 ± 0. 92 11. 14 ± 2. 74
4 1. 04 ± 1. 32 2. 38 ± 1. 68 4. 30 ± 1. 18 4. 64 ± 0. 95 10. 06 ± 1. 74
8 0. 74 ± 0. 76 1. 52 ± 0. 75 2. 94 ± 0. 99 3. 98 ± 1. 56 8. 30 ± 2. 42
16 1. 20 ± 1. 75 1. 88 ± 1. 58 2. 88 ± 0. 84 3. 76 ± 0. 62 7. 62 ± 1. 40
32 2. 34 ± 1. 81 2. 96 ± 1. 86 3. 62 ± 1. 02 5. 24 ± 1. 04 9. 62 ± 2. 36
64 1. 66 ± 1. 18 2. 84 ± 1. 78 3. 70 ± 1. 51 4. 92 ± 1. 20 11. 44 ± 3. 84
CK 1. 27 ± 1. 12 1. 90 ± 0. 75 3. 97 ± 2. 10 3. 70 ± 1. 57 9. 60 ± 1. 85
吡蚜酮
0. 0001 0. 18 ± 0. 25 0. 38 ± 0. 50 0. 86 ± 0. 78 1. 48 ± 1. 14 2. 94 ± 2. 34
0. 001 0. 12 ± 0. 16 0. 32 ± 0. 36 0. 74 ± 0. 56 1. 56 ± 1. 22 2. 66 ± 2. 22
0. 01 0. 08 ± 0. 13 0. 42 ± 0. 20 0. 90 ± 0. 21 2. 28 ± 0. 82 5. 60 ± 0. 93
0. 1 0. 24 ± 0. 43 0. 58 ± 0. 30 1. 40 ± 0. 47 3. 20 ± 1. 54 7. 14 ± 2. 13*
0. 2 1. 22 ± 1. 43 1. 64 ± 1. 56 2. 20 ± 0. 66 3. 44 ± 0. 47 8. 56 ± 1. 25*
0. 4 0. 18 ± 0. 29 0. 68 ± 0. 31 1. 12 ± 0. 66 2. 58 ± 1. 53 6. 12 ± 3. 46
CK 0. 60 ± 1. 08 1. 02 ± 1. 43 1. 10 ± 1. 43 2. 97 ± 2. 03 4. 70 ± 1. 82
注:表中数值是平均值 ±标准差,* 表示与对照相比有显著差异。下同。
2. 2 农药对绿萝根长的影响
百菌清 4mg·kg -1处理后 21 天,绿萝根长同
对照相比显著增加 252. 55%;百菌清 32mg·
kg -1、64mg·kg -1处理后 35 天,显著促进了绿萝
根生长速度,同对照相比,分别显著增加
72. 72%、67. 54%。吡蚜酮对绿萝根生长无显著
影响(见表 2)。
2. 3 农药对绿萝根重的影响
同对照相比,吡蚜酮处理对绿萝根重无显著
影响;百菌清 64mg·kg -1处理,能显著增加绿萝
根重,同对照相比,增加 275%,结果见表 3。
94第 4 期 高 军等:低剂量农药对绿萝生长的 Hormesis效应
表 2 农药对绿萝根长的影响 单位:cm
农 药
浓度
/mg·kg -1
处 理 后 天 数
7(d) 14(d) 21(d) 28(d) 35(d)
百菌清
2 1. 86 ± 3. 12 4. 90 ± 4. 43 10. 22 ± 4. 10 15. 42 ± 4. 25 19. 94 ± 4. 38
4 1. 68 ± 1. 19 5. 68 ± 2. 79 11. 74 ± 2. 41* 16. 85 ± 2. 31 18. 92 ± 4. 16
8 0. 42 ± 0. 78 1. 82 ± 2. 50 6. 06 ± 3. 24 12. 40 ± 2. 63 16. 96 ± 3. 80
16 1. 50 ± 2. 59 3. 92 ± 3. 95 9. 10 ± 4. 80 14. 36 ± 4. 74 18. 64 ± 6. 93
32 0. 52 ± 0. 95 2. 24 ± 2. 82 6. 68 ± 4. 53 12. 90 ± 4. 74 21. 36 ± 4. 78*
64 0. 54 ± 0. 84 2. 66 ± 2. 46 8. 32 ± 4. 60 14. 90 ± 4. 92 20. 72 ± 7. 22*
CK 0. 10 ± 0. 14 0. 40 ± 0. 69 3. 33 ± 2. 47 9. 23 ± 2. 91 12. 37 ± 3. 80
吡蚜酮
0. 0001 0. 42 ± 0. 40 2. 33 ± 1. 36 5. 98 ± 2. 92 8. 44 ± 6. 00 12. 38 ± 8. 61
0. 001 0. 70 ± 0. 56 2. 82 ± 1. 78 7. 28 ± 2. 91 12. 34 ± 3. 67 16. 24 ± 4. 47
0. 01 1. 00 ± 0. 68 3. 86 ± 2. 08 8. 08 ± 3. 89 12. 18 ± 5. 27 16. 32 ± 5. 24
0. 1 0. 54 ± 0. 47 3. 50 ± 1. 11 9. 56 ± 2. 24 14. 18 ± 3. 27 18. 28 ± 3. 70
0. 2 1. 80 ± 1. 47 4. 32 ± 3. 59 9. 42 ± 4. 56 15. 28 ± 4. 48 19. 46 ± 5. 06
0. 4 0. 48 ± 0. 62 1. 48 ± 1. 43 5. 94 ± 2. 44 11. 82 ± 4. 33 16. 96 ± 5. 92
CK 0. 40 ± 0. 65 1. 56 ± 2. 32 4. 32 ± 4. 31 11. 53 ± 3. 00 14. 93 ± 3. 66
表 3 农药对绿萝根重影响
农 药
浓度
mg·kg -1
鲜重
/ g
同对照相比增加
或减少量 /%
百菌清
2 0. 45 ± 0. 20 124. 00
4 0. 39 ± 0. 13 95. 00
8 0. 32 ± 0. 17 62. 00
16 0. 35 ± 0. 18 75. 00
32 0. 63 ± 0. 30 210. 00
64 0. 75 ± 0. 50* 275. 00
CK 0. 20 ± 0. 07
吡蚜酮
0. 0001 0. 17 ± 0. 14 - 14. 85
0. 001 0. 23 ± 0. 08 14. 85
0. 01 0. 24 ± 0. 03 17. 82
0. 1 0. 43 ± 0. 21 111. 78
0. 2 0. 37 ± 0. 15 84. 16
0. 4 0. 46 ± 0. 19 127. 72
CK 0. 20 ± 0. 07
2. 4 农药对绿萝新增茎叶重量影响
吡蚜酮 0. 2mg·kg -1处理后,新增茎叶重量
显著高于对照,同对照相比增重了 182. 25%。百
菌清对绿萝新增茎叶重量无显著影响(见表 4)。
以吡蚜酮浓度 x 为横坐标,以绿萝新增茎叶
重量 f(x)为纵坐标,对吡蚜酮不同浓度与绿萝新
增茎叶重量之间的关系进行拟合,得出 f(x)与 x
之间存在显著的相关性(df = 4,r = 0. 98 > r0. 01 =
0. 917) (图 1)。两者回归关系为:
f(x)= - 22. 367x2 + 11. 439x + 0. 5642
由 f(x)= - 22. 367x2 + 11. 439x + 0. 5642 =
Y0 = 0. 73,求出 ZEP,即,ZEP1 = 0. 015,ZEP2 =
0. 496。
曲线 f(x)与直线 ZEP1、ZEP2,所围成的区域
面积为 AUCZEP = 1. 586。
表 4 农药对绿萝新增茎叶重量影响
农 药
浓度
mg·kg -1
新增茎叶重
/ g
同对照相比增加
或减少量 /%
百菌清
2 2. 05 ± 1. 13 179. 76
4 1. 26 ± 0. 57 71. 86
8 0. 95 ± 0. 46 30. 05
16 0. 92 ± 0. 50 25. 41
32 1. 62 ± 0. 73 121. 58
64 1. 24 ± 1. 10 69. 40
CK 0. 73 ± 0. 31
吡蚜酮
0. 0001 0. 50 ± 0. 39 - 31. 69
0. 001 0. 59 ± 0. 42 - 19. 13
0. 01 0. 81 ± 0. 21 10. 66
0. 1 1. 29 ± 0. 64 76. 77
0. 2 2. 09 ± 0. 79* 185. 25
0. 4 1. 54 ± 0. 73 110. 93
CK 0. 73 ± 0. 31
由 Y0 = 0. 73 与 ZEP1、ZEP2 所围成的区域面
积为 0. 351,则曲线 f(x)与 Y0 直线围成的区域面
积为 AUCH = 1. 586 - 0. 351 = 1. 235,由此,得出吡
05 扬州职业大学学报 第 18 卷
蚜酮对绿萝地上部增重刺激效应为 77. 89%;最
大刺激效应为 f(x)导数为 0 时的 x 值所对应的 f
(x)值,即 2. 027。
图 1 吡蚜酮对绿萝新增茎叶重量的 Hormesis效应
3 讨论
低剂量农药胁迫下,绿萝不同的组织部位产
生了不同的响应。低剂量吡蚜酮处理能显著促进
绿萝株高增长,百菌清对绿萝株高无显著影响。
但百菌清处理对绿萝根生长有显著刺激作用,而
吡蚜酮对根生长量无显著刺激效应。绿萝同一部
位对不同农药胁迫产生不同的响应,究其原因可
能是由于农药品种不同所导致,其具体原因有待
研究。百菌清对根长及吡蚜酮对株高的刺激效应
可能是由于低浓度的农药导致细胞体内活性氧处
于低浓度状态,进一步引起一系列的生理生化变
化,从而引起细胞的生长增殖[6]。
农药的不同浓度对绿萝生长的刺激作用不尽
相同。百菌清 64mg·kg -1能引起绿萝根重的显
著增加,其他浓度对绿萝根重无显著的刺激作用。
实验中,供试百菌清的最高浓度为 64mg·kg -1,
但更高浓度是否会引起绿萝根重的显著增加,需
在后续的试验中进一步研究。同时,吡蚜酮、百菌
清对绿萝根长、株高的影响研究中,仅测试了 35
天内的生长量,35 天后是否会引起刺激效应,还
是延续无刺激作用的趋势,也有待进一步研究。
Hormesis效应是有毒物质一种低促高抑现
象,AUCH /AUCZEP的比率不仅能够反映 Hormesis
效应的幅度,还能够为 Hormesis 效应的存在提供
进一步的证据。本研究中 AUCH /AUCZEP的比率被
用来证明 Hormesis 效应及其幅度[7]。研究结果
表明低剂量吡蚜酮诱导了绿萝茎叶重量增长
Hormesis效应。低剂量有毒物质引起的 Hormesis
效应是否是一个普遍现象,仍存争议[8,9],但低剂
量农药诱导生物的 Hormesis 效应是一个不争的
事实。化学农药引入农田生态系统的目的是控制
农田有害生物,对化学农药的评估侧重于其对生
物的毒害作用与对环境的污染,本研究结果对于
重新评估农药的生态风险具有积极意义。
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(责任编辑:吴萍 江涌)
15第 4 期 高 军等:低剂量农药对绿萝生长的 Hormesis效应