全 文 ：　湖南农业科学（HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES） 2016年 11月　
24- -耕作栽培·生理生化
　DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.011.008
2016，（11）：24-26，30
全球广泛分布的各种杂草已严重影响作物的产量
和品质，极大危害了农业生产的发展。化学除草剂是
防治杂草的主要方法，草甘膦理化性质稳定，具有低
毒、低残留、高效、广谱、灭生性等优点，是目前全
世界除草剂使用量最大的品种之一 [1]。但随着草甘膦
用量持续增加，选择压也在增加，抗草甘膦杂草也日
益增多，到目前为止已经公布了 28种杂草对草甘膦
产生抗性 [2]，抗草甘膦杂草问题日益严重，急需解决。
马唐（Digitaria sanguinalis L.）属禾本科一年生草本
植物，广布全国各地，是旱秋作物田地、果园、苗圃
的恶性杂草，发生数量、分布范围在旱地杂草中均居
首位，以作物生长的前中期危害为主 [3]。近年来，在
中国南方地区，许多旱秋作物田地及果园等使用草甘
膦频繁，导致其对马唐的防除效果变差，给果园和农
田管理带来极大不便。
据已有研究表明，杂草对草甘膦的抗性机制至
少有 3种：靶标酶 5-烯醇丙酮莽草酸 -3-磷酸合成酶
（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase，EPSPS）
的改变、除草剂在植物体内的吸收和传导以及除草剂
代谢速率的改变 [4-5]。除草剂对植物产生毒害的过程
中往往会诱导产生活性氧等自由基，有研究表明：喷
施乐果可促使菠菜叶片中 POD、CAT活性增强以及
草甘膦胁迫对马唐抗氧化酶系及丙二醛含量的影响研究
夏爱莲 1，金晨钟 1,2,3，胡一鸿 1,2,3，刘　宵 1，邹婷婷 1，王　艳 1,2,3
（1.湖南人文科技学院农业与生物技术学院，湖南 娄底 417000；
2.湖南省农田杂草防控技术与应用协同创新中心，湖南 娄底 417000；
3.农药无害化应用湖南省高校重点实验室，湖南 娄底 417000）
摘　要：研究了在不同浓度草甘膦胁迫下，马唐（Digitaria sanguinalis L.）体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶
（CAT）等 3种抗氧化酶活性及其丙二醛（MDA）含量随时间的变化情况。结果表明：马唐在草甘膦胁迫初期，3种酶活性和MDA含量较对
照值有所提高；草甘膦处理 6 d后，各指标均达到最高值；第 9天后，各指标开始下降；至第 12天后，450、900和 1 800 g/hm2草甘膦处理马
唐的 SOD、POD、CAT活性及MDA含量均降至对照水平。这表明草甘膦对马唐的伤害在经过一定时间的生长发育后可恢复，说明马唐对草甘
膦较易产生抗药性。
关键词：草甘膦；马唐；抗氧化酶系统；丙二醛
中图分类号：S451　　　　　　文献标识码：A　　　　　　文章编号：1006-060X（2016）11-0024-03
Influences of Herbicide Glyphosate on Antioxidant Enzyme System and MDA Content of
Digitaria sanguinalis
 XIA Ai-lian1，JIN Chen-zhong1,2,3，HU Yi-hong1,2,3，LIU Xiao1，ZOU Ting-ting1,2，WANG Yan1,2,3
（1. College of Agriculture and Biotechnology, Hunan University of Humanities, Science and Technology, Loudi 417000, PRC; 2.Hunan
Provincial Collaborative Innovation Center for Field Weeds Control, Loudi 417000, PRC; 3. Key Laboratory of Pesticide Harmless Application,
Hunan University of Humanities, Science and Technology, Loudi 417000, PRC）
Abstract：The time-dependent changes of the activities of three antioxidant enzymes and the content of malonaldehyde in Digitaria sanguinalis were studied byspraying different concentrations of glyphosate. The three antioxidant enzymes mentioned above include
superoxide dismutase, peroxidase and Catalase. The results showed that compared with the control value, the activities of three antioxidant
enzymes and the content of malonaldehyde are somewhat increased during the initial stage after spraying glyphosate. All the indexes peak
6 days after spraying glyphosate. After the ninth day, all the indexes decreased. After the twelfth day, when the glyphosate concentration
was 400, 90 and 1 800 g/hm2, the activities of SOD, POD and CAT and the content of MDA in Digitaria sanguinalis decreased to the
control level. Under normal circumstances, Digitaria sanguinalis damaged by glyphosate continued to grow over a period of time. At the
same time, it also suggested that Digitaria sanguinalis has certain resistance to glyphosate.Key words： glyphosate; Digitaria sanguinalis; antioxidant enzyme system; malondialdehyde
收稿日期：2016-08-05
基金项目：湖南省教育厅青年项目（16B137）；娄底市科技计划项
目（201304）；湖南人文科技学院产学研合作引导项目（2014CXY06，
2013CXY04）；湖南省高校产业化培育项目（13CY030）；湖南省高
校创新平台基金（15K066）
作者简介：夏爱莲（1996-），女，湖南娄底市人，本科生，生物技
术专业。
通讯作者：王　艳
夏爱莲 等：草甘膦胁迫对马唐抗氧化酶系及丙二醛含量的影响研究
25- -耕作栽培 •生理生化
MDA含量明显增加 [6]；不同时期草甘膦处理引起了
铜绿微囊藻的氧化损伤，加药组的MDA含量显著增
加 [7]；不同浓度的草甘膦胁迫导致铁皇冠叶片 SOD、
CAT、POD活性提高，MDA含量逐渐增加 [8]。
据湖南地区农业技术推广机构和农民反映，草甘
膦在防除旱秋作物田地、田埂、果园的马唐时用量加
大、效果变差，但目前国内外尚未见有关马唐对草甘
膦抗性的研究报道。因此，试验以马唐的叶片为材料，
从植物生理生化角度研究马唐的抗氧化酶活性、脂质
过氧化反应与马唐抗药性之间的关系，旨在为我国抗
草甘膦杂草研究和马唐等抗性杂草的防除提供理论依
据，提高人们对抗药性植物的认识。
1　材料与方法
1.1　试验材料与仪器
供试马唐种子于 2015年 9月在娄底市思塘村的
彩色水泥厂对面菜地采集，种子经自然风干，3周后
置于纸袋内室温存储备用。实验用土壤于湖南人文科
技学院农业与生物技术学院实验楼下挖取，烘干后碾
碎，与基质按 1∶ 1混匀，移至花盆备用；草甘膦异
丙胺胺盐（41%）购自于湖南娄底农科所农药实验厂；
其他试剂均为国产分析纯。主要仪器为：赛多利斯电
子天平、754紫外-可见光分光光度计及 Conviron探
入式植物生长箱。
1.2　试验方法
1.2.1　种子萌发　取若干马唐种子置于培养皿中的滤
纸上，加入适量蒸馏水浸泡 24 h，去掉蒸馏水后加入
适量 52 g/L KNO3浸泡 48 h，用蒸馏水洗净后置入生
长箱内培养萌发（白天：温度 28℃，光照 14.5 h，相
对湿度 65％；夜间：温度 24℃，光照 9.5 h，相对湿
度 55％）。待发芽后，移入事先装好土壤的花盆中。
继续放入生长箱内培养。
1.2.2　草甘膦处理　当马唐长至 15~20叶期时，用手
持压缩喷雾器给马唐均匀喷雾不同浓度的草甘膦，对
水量为 450 L/hm2。每个处理 1桶，面积约 0.2 m2，设
置草甘膦为 5个浓度梯度：有效成分分别为 0、450、
900（推荐剂量）、1 800和 3 600 g/hm2。
1.2.3　指标测定及方法　在草甘膦处理第 3、6、9和
12天后的上午，取草甘膦处理的马唐叶片于冰盒，迅
速带回实验室，取 0.1 g叶片，用 0.8 mL PBS（0.2 mol/L，
pH值 7.8）研磨，定容到 1 mL，在 12 000 r/min的
条件下离心 15 min，所得上清液可用于 SOD、POD、
CAT活性、MDA含量的测定。
马唐叶片 SOD活性测定采用氮蓝四唑光化还原
法；POD活性测定采用愈创木酚法测定；CAT活性
用分测定采用分光光度法；MDA含量测定采用硫代
巴比妥酸法 [9-10]。各指标的测定重复 3次，取其平均值。
1.2.4　数据分析　采用 SPSS 21.0软件进行统计显著
性分析（ANOVA法）和作图。
2　结果与分析
2.1　草甘膦胁迫对马唐叶片 SOD活性的影响
由图 1可知，随着不同浓度草甘膦处理马唐时间
的延长，其马唐叶片SOD活性呈先升高后降低的趋势，
且其 SOD活性随草甘膦剂量的增加而增加，均在第
6天达到最高。草甘膦处理后第 3、6和 9天，除了 0
和 450 g/hm2处理的 SOD活性无显著性差异外，其他
各组均有显著性差异；处理第 12天，除了 1 800和
3 600 g/hm2 处理 SOD活性显著高于对照外，其他各
剂量之间无显著性差异，且各浓度草甘膦处理的 SOD
活性均有所下降，尤其 450和 900 g/hm2处理的 SOD
活性基本恢复至对照水平。这可能是由于马唐通过提
高 SOD活性来抵御草甘膦可能带来的氧化损伤，到
胁迫后期低浓度（450~900 g/hm2）草甘膦处理马唐的
SOD活性才恢复至对照水平。
d d d c
d d d c
c
c
c
c
b
b b
b
a
a
a a
0
20
40
60
80
100
3 6 9 12
SO
D
⌏
ᗻ
(U
/g
·F
W
)
ᯊ䯈 (d)
0 g/hm2 450 g/hm2 900 g/hm2 1 800 g/hm2 3 600 g/hm2
图 1　草甘膦胁迫对马唐叶片 SOD活性的影响
[ 图中不同小写字母表示处理间差异显著（P <0.05），下同。]
2.2　草甘膦胁迫对马唐叶片POD活性的影响
由图 2可知，POD活性随着草甘膦胁迫时间的
延长和剂量的增加而增加，第 6天达到峰值，然后
POD活性开始呈现下降趋势，在第 3和 6天，除了
450 g/hm2处理外，其他各处理的 POD活性均显著高
于对照，且在第 6天各处理间有显著性差异。在第 12
天，除了 3 600 g/hm2处理的 POD显著高于其他各组
和对照外，其他各剂量之间无显著性差异，且 450~
e bc c dd
de
b
b
c cd
b
ab
b
bc
b
a
a
a
a
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
3 6 9 12
PO
D
⌏
ᗻ
[U
/(g
·m
in
] )
ᯊ䯈 (d)
0 g/hm2 450 g/hm2 900 g/hm2 1 800 g/hm2 3 600 g/hm2
图 2　草甘膦胁迫对马唐叶片 POD活性的影响
　湖南农业科学（HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES） 2016年 11月　
26- -耕作栽培·生理生化
1 800 g/hm2处理的 POD活性恢复至对照水平，这说
明低剂量（450~1 800 g/hm2）草甘膦胁迫马唐的影响
基本消除。
2.3　草甘膦胁迫对马唐叶片CAT活性的影响
从图 3可知，马唐叶片 CAT活性随草甘膦胁迫
时间的延长呈先升高后降低的趋势。随胁迫浓度升高
而升高。均在草甘膦处理第 6天达峰值。在整个实验
的过程中，1 800和 3 600 g/hm2处理的 CAT活性均
显著高于其它各处理，且在第 6、9和 12天他们之间
CAT活性无显著性差异，此时，0和 450 g/hm2草甘
膦处理的 CAT活性也无显著性差异；第 12天，450
和 900 g/hm2处理的 CAT活性降至接近对照水平，且
他们均与对照无显著性差异，这与本研究中 SOD、
POD活性的变化基本一致。
c cd b b b bc
bcb
b b
b
b
a
a aa
a
a
a
0
40
80
120
160
200
3 6 9 12
CA
T⌏
ᗻ
0 g/hm2 450 g/hm2 900 g/hm2 1 800 g/hm2 3 600 g/hm2
[U
/(g
·m
in
] )
ᯊ䯈 (d)
图 3　草甘膦胁迫对马唐叶片 CAT活性的影响
2.4　草甘膦胁迫对马唐叶片MDA含量的影响
如图 4所示，900~3 600 g/hm2草甘膦剂量处理
的MDA含量随胁迫时间的延长呈先增加后降低的趋
势，且均是第 6天 MDA含量达到最大，然后缓慢下
降，其中 3 600 g/hm2草甘膦处理的MDA含量从实验
第 6~12天均显著高于其他各处理。这说明草甘膦浓
度愈高胁迫导致马唐体内膜质过氧化受损愈严重；草
甘膦处理 12 d，除 3 600 g/hm2草甘膦外，其他各处理
的MDA含量均降至对照水平，且他们之间与对照均
无显著性差异，这说明 450~1 800 g/hm2草甘膦引起
马唐质膜受损的情况基本消除，这与本研究中 SOD、
POD、CAT活性的变化基本一致。
b d d bab d d b
ab
c c
bab
b b
ba
a a
a
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
3 6 9 12
M
D
A
৿
䞣
˄
nm
ol
/g˅
0 g/hm2 450 g/hm2 900 g/hm2 1 800 g/hm2 3 600 g/hm2
ᯊ䯈 (d)
图 4　草甘膦胁迫对马唐叶片MDA含量的影响
3　结论与讨论
植物在正常代谢中会产生 O2-、· OH、H2O2等活
性氧。通常情况下，SOD是细胞内清除活性氧（O2-）
系统中的重要酶，对维持植物体内活性氧产生和清除
的动态平衡起着重要的作用，从而使植物细胞免受伤
害 [11]。POD可有效地清除各种逆境胁迫下植物体内
产生的过氧化产物（H2O2），以降低其对植物自身的
毒害，维持质膜透性及自由基之间的动态平衡，保证
植物进行正常生长代谢 [12]。SOD活性的升高，导致
叶片细胞内积累了大量的 H2O2，此时通过增加 POD
活性将H2O2进行分解，以提高其在逆境下的适应能力。
CAT与 SOD、POD协同作用，能有效地清除体内的
活性氧，维持植物体活性氧代谢的平衡，保护细胞膜
的结构不受到伤害。
正常情况下，植物体活性氧的产生和清除两者处
于平衡状态；但在逆境胁迫下，这种平衡被打破，从
而引起膜受损 [13]。植物器官在衰老或逆境条件下，受
自由基的毒害会发生膜脂的过氧化作用，MDA是生
物膜中不饱和脂肪酸分解后的一种产物，是反应植物
遭受逆境伤害程度的良好指标。草甘膦是一种广谱
性的除草剂，它能在绿色植物组织内从光系统中产生
O2
-，且能转化成 H2O2和 · OH等一系列活性氧，而
这些活性氧对细胞本身就有毒害，而 SOD、POD和
CAT是植物体内活性氧清除系统中最重要的 3种酶。
因此，POD、SOD和 CAT活性以及MDA含量的变化，
能反映植物细胞受伤害的程度以及抗氧化胁迫能力的
大小 [14]，从而反映植物抗性的强弱。相关研究表明，
植物 SOD、POD、CAT活性和MDA含量随草甘膦的
加强或时间的延长，表现为先上升后下降的趋势 [8,10]。
也有研究表明，草甘膦处理下，MDA含量随草甘膦
浓度的增大而降低 [15]。
研究表明，不同浓度的草甘膦胁迫均增大马唐叶
片 SOD、POD和 CAT活性以及MDA的含量，第 6天
达最大值，然后又缓慢下降，至第 12天时，450、
900和 1 800 g/hm2草甘膦处理的 MDA含量和 POD活
性均降至对照水平，且各处理之间无显著性差异，这
说明草甘膦的胁迫使马唐受到了抗氧化损伤，进而大
大诱发其保护酶活性的升高从而增强其对逆境的适应
能力，尤其是高浓度组。与对照组相比，所有草甘膦
处理组的MDA含量都有所增加，说明马唐确实受到
草甘膦引起的氧化损伤，但草甘膦胁迫后第 12天，草
甘膦处理各组的MDA含量均已下降，且 450~1 800 g/
hm2草甘膦处理马唐的MDA含量与对照无显著性差
异。这说明马唐对草甘膦有一定的抗性，马唐经过一
定时间能自行修复，缓解了其质膜过氧化程度，尤其
低浓度草甘膦处理马唐所受到的氧化损伤较小且已恢
复至正常水平，这与原向阳等 [10]的研究结果基本一致。
（下转第30页）
　湖南农业科学（HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES） 2016年 11月　
30- -耕作栽培·生理生化
结果表明，玉竹多糖及奥利斯他给药干预高脂膳食
小鼠后，检测小鼠体重、各 Lee’s指数、脂肪指数、
肝脏指数均不同程度下降，其血清血糖、TC、TG、
LDL-C也均不同程度降低。这表明玉竹多糖在一定程
度上缓解了高脂膳食小鼠的体重升高，对糖脂代谢的
紊乱具有调节作用，一定程度上抑制或缓减其肥胖的
形成，且其降脂作用优于奥利司他，但其具体机制需
进一步深入研究。
综上所述，玉竹多糖具有较好调节糖脂作用，可
能对抑制或缓减肥胖的形成起到一定的作用。
参考文献：
[1] 全国中草药汇编 [M]. 北京：人民卫生出版社，1978. 84.
[2] Lan G，Chen H，Wang Z，et al. Extraction of Polygonatum odoratum
polysaccharides using response surface methodology and preparation of
a compound beverage[J]. Carbohydrate Polymers，2011，（86）：1175-
1180.
[3] 杨　颖，孙文武，周　晨 . 响应曲面法优化玉竹水溶性多糖提取
及体外抗氧化研究 [J]. 食品与生物技术学报，2013，32（3）：297-
398.
[4] Jiang Q，LÜ Y，Dai W，et al. Extraction andbioactivity of
Polygonatum polysaccharides[J]. International Journal of Biological
Macromolecules，2013，（54）：131-135.
[5] 许金波，陈正玉 . 玉竹多糖抗肿瘤作用及其对免疫功能影响的实
验研究 [J]. 深圳中西医结合杂志，1996，6（1）：13-15.
[6] Chen Y，Yin L，Zhang X，et al. Optimization of Alkaline Extraction
and Bioactivities of Polysaccharides from Rhizome of Polygonatum
odoratum[J]. Biomed Research International，2014，（10）：504896.
[7] 夏伦祝，徐先祥，张　睿 . 太子参多糖对糖尿病大鼠糖、脂代谢
的影响 [J]. 药物研究，2009，18（9）：17-18.
[8] 李晓冰，裴兰英，陈玉龙，等 . 山药多糖对链脲菌素糖尿病大鼠
糖脂代谢及氧化应激的影响 [J]. 中国老年学杂志，2014，34（1）：
420-422.
[9] 冷　扬，刘艳芬 . 浒苔多糖对机体免疫及糖、脂代谢影响的研究 [J].
农垦医学，2012，34（2）：171-174.
[10] Hioki C，Yoshida T，Kogure A，et al. Growth hormone administration
controls body composition associated with changes of thermogenesis in
obese KK-Ay Mice. The Open Endocrinology Journal，2010，（4）：3-8.
[11] Rubinstein A，Colantonio L，Bardach A，et al. Estimation of the
burden of cardiovascular disease attributable to modifiable risk factors
and cost-effectiveness analysis of preventative interventions to reduce this
burden in Argentina[J]. BMC Public Health，2010，10（7）：487.
[12] Su J G. An online tool for obesity intervention and public health[J]. BMC
Public Health，2015，16（1）：1-12.
[13] 李　楠，赵　静，吴　茹，等 . 青钱柳多糖对高脂血症小鼠脂代
谢及 PPARγ、ATGL基因mRNA表达的影响 [J]. 中国食品学报，
2015，15（9）：9-14.
[14] Ben A K R，Ben G A，Chaaben R，et al. Anti-obesity and lipid
lowering effects of Cymodocea nodosa sulphated polysaccharide on high
cholesterol-fed-rats[J]. Archives of Physiology & Biochemistry，2015，
210-217.
[15] 李毅腾，王晓闻，何庆峰，等 . 苦瓜皂苷与南瓜多糖或苦荞黄酮
联合作用改善 2型糖尿病大鼠糖脂代谢的研究 [J]. 现代食品科技，
2015，31（9）：14-19.
（责任编辑：夏亚男）
（上接第26页）
综上所述，草甘膦胁迫提高了马唐叶片的 SOD、
POD、CAT活性，增加了MDA的含量；正常条件下，
450、900和 1 800 g/hm2草甘膦对马唐的伤害可以经
过马唐一段时间的生长发育而恢复，进而说明马唐对
草甘膦较易产生耐药性。
参考文献：
[1]　Baerson S R, Rodriguez D J, Tran M, et al. Glyphosate-Resistant
Goosegrass.Identification of a mutation in the target Enzyme
5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase[J]. Plant Physiology，
2002，129（3）：1265-1275.
[2] 黄兆峰 . 田旋花对草甘膦耐药性的分子机制 [D]. 北京：农业科学
院，2014.
[3] 朱文达，崔海芝，何燕红，等 . 几种除草剂防除棉田杂草马唐试验 [J].
湖北农业科学，2008，47（10）：1171-1173.
[4] Sammons R D, Gaines T A. Glyphosate resistance: state of knowledge[J].
Pest Management Science，2014，70（9）：1367-1377.
[5] 巩元勇，郭书巧，束红梅，等 . 抗草甘膦杂草的抗性机理研究进展 [J].
杂草科学，2012，30（3）：9-13.
[6] 杨　涛，李传勇，汤惠华 . 乐果对菠菜叶片 POD、SOD、CAT活
性及MDA含量的影响 [J]. 亚热带植物科学，2004，33（4）：19-21.
[7] 张　琼，袁兴超，裴兆虎，等 . 草甘膦对铜绿微囊藻生长的影响
及其机理研究 [J]. 安徽农业科学，2015，43（36）：157-159.
[8] 张静潮，杨冬鹤 . 常温和低温下草甘膦对铁皇冠 SOD、CAT、
POD活性和MDA含量的影响 [J]. 哈尔滨师范大学自然科学学报，
2010，26（4）：90-95.
[9] 于孝保，朱继宏，付德峰，等 . 4种蔬菜中 SOD活性测定研究 [J].
现代农业科学，2012，（11）：82-88.
[10] 原向阳，郭平毅，张丽光，等 . 干旱胁迫下草甘膦对抗草甘膦大
豆幼苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响 [J]. 中国农业科学，
2010，43（4）：698-705.
[11] 韩志萍，杨志红，吴 湘 . 铅胁迫对芦竹抗氧化酶活性的影响 [J].
核农学报，2010，24（4）：846-850.
[12] 张　琼，袁兴超，裴兆虎，等 . 草甘膦对铜绿微囊藻生长的影响
及其机理研究 [J]. 安徽农业科学，2015，43（36）：157-159.
[13] 王宝山 . 生物自由基与植物膜伤害 [J]. 植物生理学通讯，1988，（2）：
12-16.
[14] 吴仁海，孙慧慧，苏旺苍，等 . 精恶唑禾草灵对粳稻和籼稻生长
及保护酶系的影响研究 [J]. 华北农学报，2013，28（5）：163 -168.
[15] 田学军，陶宏征，沈云玫，等 . 草甘膦对三叶鬼针草种子活力和
幼苗保护酶活性的影响 [J]. 现代农药，2015，14（6）：44-48.
（责任编辑：夏亚男）