低温胁迫下戊唑醇和苯醚甲环唑种子包衣对玉米种子出苗和幼苗的影响.doc

低温胁迫下戊唑醇和苯醚甲环唑种子包衣对玉米种子出苗和幼苗的影响玉米适宜生长的温度为1825 ，在环境温度低于l2时即有低温伤害发生，而玉米对低温最敏感的时期为发芽和幼苗阶段 。已有的研究结果表明，低温胁迫能促进植物体内活性氧(reactive oxygen species)的产生，活性氧的累积对植物细胞结构可产生不可逆伤害，其中细胞内的膜系统为最容易受到伤害的位点，原因在于活性氧能对膜脂质中的不饱和脂肪酸产生过氧化作用，使膜上的脂质由液晶态转变为凝胶态，从而使生物膜的通透性增加。在实际农业生产中，玉米种子包衣作为一项植物病虫害防治措施被广泛采用，但中国北方地区玉米种子包衣发生低温药害的现象时有发生，已有的研究也表明烯唑醇在低温下可影响玉米种子萌发和出苗。近年来，三唑类杀菌剂戊唑醇广泛用于玉米种子包衣，其有效剂量为624 g100 kg种子，也发现其同类化合物苯醚甲环唑包衣玉米种子后可防治玉米丝黑穗病 ，有效剂量为1030 g100 kg种子。在实际生产中关于戊唑醇种子包衣玉米种子后发生低温药害的事件已有发生，但关于戊唑醇和苯醚甲环唑种子包衣后在低温胁迫下对玉米种子萌发及幼苗生长影响的理论研究还未见报道。本研究以玉米适宜生长温度为对照，研究不同低温胁迫下戊唑醇和苯醚甲环唑包衣后对玉米种子出苗和玉米幼苗的影响，以期对玉米种子包衣和玉米播种提供一定的指导作用。1 材料与方法11 试验材料玉米品种为农大108，供试药剂为3苯醚甲环唑(difenoconazole)和3戊唑醇(tebuconazole)悬浮种衣剂，均为本实验室自制。两种悬浮种衣剂采用相同助剂配伍，即5O 悬浮分散剂(烷基酚聚氧乙烯醚+烷基萘磺酸盐甲醛缩合物，江苏钟山化工有限公司)、40 乙二醇(北京化学试剂公司)、017 黄原胶(江苏金湖黄原胶厂)和80 聚乙二醇(北京化学试剂公司)。12 试验方法121 试验设计3 苯醚甲环唑种衣剂包衣剂量(有效剂量，下同)分别为10、20、30 glO0 kg种子，3 戊唑醇种衣剂包衣剂量分别为6、12、24 g100 kg种子，同时设无药剂空白对照，处理种子播种于塑质花盆( =12 cm，h=10 cm)内，每处理玉米种子100粒，设3次重复。种子播种后置于人工低温培养箱内，于25 oC20(白天晚上，下同)培养60 h后(种子萌动)，调至胁迫温度，分别为176 、150 、1O 0 ，培养6 d，而后将其温度调至适宜温度(25 oc20oC)；光照周期均为12 h12 h(白天晚上)。播后第15 d对玉米幼苗的形态指标(株高、单株鲜重，中胚轴长度)进行调查。122 生理指标的测定 丙二醛浓度的测定参照邹琦的方法 ；叶绿素含量的测定参照朱广廉等的方法；相对电导率的测定采用文献的方法；根系呼吸速率的测定参照氧电极法，测定温度25 。13 数据处理采用DPS统计软件，分析方法采用一元方差分析，以 =005为显著性水平。2 结果与讨论21 对玉米种子出苗率的影响从表1（略）中无药剂处理玉米种子在不同温度下的出苗率可以看出，播种后低温胁迫能降低玉米种子出苗率。而与对照相比，戊唑醇和苯醚甲环唑包衣处理在25 oC20 下对玉米种子出苗无不利影响，但随处理温度的降低，戊唑醇和苯醚甲环唑均表现出对玉米种子出苗的抑制作用，且在相同的包衣剂量下，胁迫温度越低，对出苗的抑制越严重。即戊唑醇和苯醚甲环唑包衣处理玉米种子能加剧低温胁迫所致的玉米种子出苗率下降。22 对玉米幼苗生长发育的影响曾有报道指出，戊唑醇在低于12 g100 kg种子的包衣剂量以下对小麦幼苗生长无影响，而高于此剂量则有抑制作用 。从表2（略）可知，在25 20下，戊唑醇和苯醚甲环唑对玉米幼苗株高和植株鲜重均无显著影响，但在l76 、150、1O0下则有显著的抑制作用( =005)，且随处理剂量的增加，对株高和植株鲜重的抑制也相应增强。在相同剂量下比较不同胁迫温度的影响，可以发现l50 时戊唑醇和苯醚甲环唑对玉米幼苗株高和植株鲜重的抑制作用最严重。相比同温度下的无药剂对照，在24 glO0 kg剂量下，戊唑醇在l76 下对幼苗株高的抑制率为2085 ，对植株鲜重的抑制率为1670 ；15C0下对幼苗株高的抑制率为2726 ，对植株鲜重的抑制率为2550 ；100下对株高的抑制率为136 ，对鲜重的抑制率为1100 。在6和l2 g100 kg剂量下，15 0时戊唑醇对玉米幼苗株高和植株鲜重的抑制作用亦最严重。不同剂量下苯醚甲环唑对玉米幼苗株高和鲜重的抑制亦如此。在玉米组织中，中胚轴相比其他组织更容易受到低温胁迫伤害 。表2显示戊唑醇在252O下对中胚轴的生长具有一定促进作用，但在低温胁迫下则表现为抑制作用，且以15C0C下的抑制最严重。苯醚甲环唑在2520 oC下对中胚轴的生长无显著影响( =005)，在低温胁迫下则与戊唑醇的抑制作用相似，且在150下的抑制最严重。23 对玉米幼苗中丙二醛含量的影响植物在遭受低温胁迫以后，细胞内的生物膜系统很容易受到活性氧的攻击，使膜上的脂质发生过氧化作用，产生丙二醛，而丙二醛的产生又进一步加剧对膜系统的伤害。因此，植物组织中丙二醛的含量越多说明由于低温胁迫下生物膜上的脂质过氧化越严重，受到的伤害也越严重。由图1（略）可看出，低温胁迫后的各药剂处理与同温度下的无药剂对照相比，丙二醛含量均有显著增加(P005)，且随处理药量的增加，玉米幼苗中的丙二醛含量亦相应增加。由此说明在有效处理剂量下，戊唑醇和苯醚甲环唑包衣处理种子能加剧低温胁迫所致脂质过氧化作用。进一步比较可以发现，在相同剂量下当低温胁迫温度为l50 时膜脂质的过氧化表现最为突出。在戊唑醇的有效包衣剂量为12 g100 kg时，150 胁迫下幼苗组织中丙二醛含量为0015 0 txmolg，高于176 和100 胁迫下幼苗组织中丙二醛含量；在6和12 剂量下的结果亦类似。同样，苯醚甲环唑在不同包衣剂量下亦是150胁迫时幼苗组织中丙二醛含量高于l76和100下丙二醛的含量。出现这一现象可能与生物对逆境的适应性有关，因为在3个低温胁迫温度区间中，150 的变换幅度最大。而H0l6等研究发现，玉米幼苗经低温(141805 oC ，白天夜晚)处理后出现光合抑制作用，但快速升温至适宜生长温度的玉米幼苗比缓慢逐渐升温的玉米幼苗恢复性差。24 对玉米幼苗叶绿素含量的影响光合系统对低温胁迫的敏感性是影响玉米产量最重要的因素之一，玉米植株遭受低温胁迫后能诱导产生光合抑制作用，影响光合电子传递。此外，低温胁迫产生的活性氧对叶绿体类囊体膜上的不饱和脂肪酸产生过氧化作用，导致叶绿素降解。由图2（略）可以看出，2520时，戊唑醇在6、12、24 glO0 kg包衣剂量下处理的植株中叶绿素的含量分别为313、317、335 mg/g，苯醚甲环唑在10、20、3O g100 kg包衣剂量下处理的植株中叶绿素的含量分别为323、337、334 mgg，而在此温度下对照植株叶绿素的含量为312 mgg。表明戊唑醇和苯醚甲环唑在适宜温度下可提高玉米幼苗叶绿素含量，且随包衣处理剂量的增加，叶绿素含量相应增加。但低温胁迫下戊唑醇和苯醚甲环唑对叶绿素含量的促进作用消失。在176 和100 时，戊唑醇和苯醚甲环唑处理的玉米幼苗中叶绿素含量与对照差异不显著( =005)；在l5 0 下，叶绿素的含量则出现下降，其中戊唑醇包衣处理的幼苗比对照下降了729 2074 ，而苯醚甲环唑处理的幼苗比对照下降了861 2498 。结合前面提到的玉米幼苗中的丙二醛含量分析可以推测，戊唑醇和苯醚甲环唑在不同温度下对玉米幼苗中叶绿素含量的影响存在差异，可能是因为戊唑醇和苯醚甲环唑能加剧低温胁迫下的玉米幼苗体内的过氧化作用，从而加剧对幼苗体内叶绿素的破坏。25 对玉米幼苗叶片中电解质外渗情况的影响低温胁迫能引起低温敏感型植物的膜脂质发生相变，导致细胞内电解质外渗，而玉米属于对低温敏感性非常强的植物，叶片细胞在低温胁迫时产生的电解质外渗现象比较严重 。细胞内电解质的外渗程度可以通过细胞相对电导率的大小来表征。细胞电导率越高，细胞内电解质的外渗越严重，植物或细胞的膜系统受到的伤害也越严重。从图3看出，经系列低温胁迫后，各处理整体表现为胁迫温度越低，细胞的电导率越大，细胞的膜系统受损程度越重。但戊唑醇和苯醚甲环唑包衣处理后对叶片细胞电导率的影响不同。戊唑醇包衣剂量为6 g100 kg时，叶片细胞电导率与对照无显著性差异(Ot=005)，但在12、24 g100 kg下包衣处理的叶片细胞电导率比对照高700一l631 ，且处理剂量越大叶片细胞电导率越高，表明戊唑醇处理加剧了由低温胁迫导致的细胞电解质外渗。苯醚甲环唑在1O g100 kg剂量下包衣处理的叶片细胞电导率与对照差异不显著( a=005)，但在20、30 g100 kg剂量下处理的叶片细胞电导率比对照的低，且处理剂量越大叶片细胞电导率越低，表明苯醚甲环唑包衣处理玉米种子能有效减少由低温胁迫导致的细胞电解质外渗。戊唑醇和苯醚甲环唑同属于三唑类杀菌剂，但对细胞电解质外渗的影响截然相反，其原因还有待进一步研究。仅从这一点分析，苯醚甲环唑用于玉米种子包衣可能比戊唑醇更安全。26 对玉米幼苗根系呼吸速率(耗氧速率)的影响呼吸作用是植物重要的生理活动，呼吸作用的强弱可影响植物的各项生理活动。玉米幼苗受到低温胁迫后，重置于适宜温度下的呼吸作用强弱代表着幼苗对伤害的补偿和修复能力。图4显示玉米幼苗从不同低温胁迫环境转移到适宜温度环境(25 oC20oC)后根系的耗氧速率，耗氧速率越大则根系的呼吸作用越快。如图4(略)所示，在l7 6 、150 和10 0 低温下，戊唑醇6 g100 kg剂量处理与同温度下的无药剂对照相比具有提高根系呼吸速率的作用，但在12、24 glO0 kg剂量下则表现为抑制作用，且随剂量的增大抑制作用加强。在176 、150 和l00低温下，苯醚甲环唑包衣处理的幼苗与同温度下无药剂对照相比，根系的呼吸速率均得以提高，且在处理剂量范围内随剂量加大促进作用增强。这一点也证明苯醚甲环唑用于玉米种子包衣比戊唑