大麥對丙酯草醚的生理反應及其預測模型構建.pdf

1、本研究選取兩個大麥品種皮大麥浙農(nóng)大3號、裸大麥黃青裸為實驗材料，采用營養(yǎng)液添加除草劑培養(yǎng)和除草劑葉面噴施兩種處理方式，研究丙酯草醚對不同類型大麥作用靶標及對大麥重要生理性狀的影響，主要從大麥在不同濃度丙酯草醚處理下植株游離氨基酸含量、抗氧化系統(tǒng)、光合系統(tǒng)、呼吸途徑、谷胱甘肽轉移酶活性變化等方面研究丙酯草醚對單子葉敏感作物的抑制機理，并利用近紅外光譜技術建立了大麥多種生理指標對除草劑脅迫反應的預測模型，實現(xiàn)快速、無損檢測丙酯草醚對作物的安

2、全性。
　　 試驗結果表明，在含100mg/L丙酯草醚的營養(yǎng)液培養(yǎng)下，兩種大麥幼苗的生長受到顯著抑制，植株根長、苗高、干鮮重均顯著低于對照和其他處理，但其葉片的活性氧、ASA、GSH與MDA含量以及POD、SOD、CAT、APX、GR活性均上升。同時添加不同濃度三種支鏈氨基酸(纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸)能有效緩解除草劑對大麥幼苗造成的生理脅迫，其中同時添加100、200mg/L濃度的三種支鏈氨基酸均可取得較好效果。而在無除草劑處

3、理下，同時添加不同濃度的三種支鏈氨基酸對兩個品種大麥生長發(fā)育也有一定的促進作用，但添加100mg/L支鏈氨基酸會引起大麥植株活性氧成分的積累，并相對應地引起抗氧化酶活性的升高和抗氧化物質(zhì)含量的上升。兩種大麥游離氨基酸系統(tǒng)對不同濃度丙酯草醚處理的反應不同。浙農(nóng)大3號植株的三種支鏈氨基酸(BCAA)和總氨基酸(TAA)含量隨著處理濃度升高和時間延長而顯著上升，但BCAA/TAA的值與對照無顯著差異；黃青裸兩者的含量在處理后5d有所下降，隨后

4、一直保持上升趨勢，其BCAA/TAA的值高于對照。兩個大麥游離氨基酸不同的變化可能是由于兩者的代謝機制不同。
　　 研究表明，丙酯草醚處理對兩種大麥的光合作用有顯著抑制作用，植株葉片的Fv/Fm和Y(Ⅱ)值隨著處理濃度升高和處理時間延長而顯著下降，浙農(nóng)大3號的NPQ值在處理時間內(nèi)一直處于上升趨勢，但黃青裸的NPQ值在500、1000mg/l濃度處理9d時開始下降，推測此時光合系統(tǒng)所受損傷已經(jīng)超出了自身的保護能力。兩種大麥的SPA

5、D值、Pn隨著處理濃度的升高而顯著下降，且這種變化趨勢不隨處理時間而改變。
　　 丙酯草醚作為ALS抑制劑，在處理兩種大麥后5-9d內(nèi)，顯著抑制了其體內(nèi)的ALS活性，黃青裸被抑制效果更為明顯。丙酯草醚處理造成丙酮酸在兩種大麥植株內(nèi)的積累，淅農(nóng)大3號丙酮酸含量在處理后7d達到最高，處理9d后稍有下降，黃青裸的丙酮酸含量在處理時間內(nèi)持續(xù)升高。不同呼吸途徑在丙酯草醚處理下發(fā)生明顯的變化，兩種大麥的抗氰呼吸途徑顯著被誘導，細胞色素呼吸速

6、率下降，抗氰呼吸速率的上升導致總呼吸速率升高。大麥植株的交替氧化酶活性(AOX)可被除草劑誘導升高，浙農(nóng)大3號的AOX活性在處理后9d有所下降，黃青裸的酶活性在處理時間內(nèi)一直保持增高趨勢。
　　 丙酯草醚處理誘導了兩個大麥品種體內(nèi)谷胱甘肽轉移酶活性(GSTS)的升高。兩種大麥幼苗GSTS活性均隨處理濃度的上升而顯著增高，但浙農(nóng)大3號隨處理時間延長其GSTS活性持續(xù)增高，但黃青裸植株的GSTS活性在處理20d時開始下降，這種變化說

7、明GSTS參與丙酯草醚的代謝，但在不同品種間表現(xiàn)有差異。
　　 通過分析5種丙酯草醚濃度在處理后10-50d對大麥作用靶標、抗氧化酶的影響，發(fā)現(xiàn)浙農(nóng)大3號ALS活性、蛋白水解氨基酸含量與濃度、處理時間呈負相關，POD、SOD活性、MDA含量與濃度、處理時間呈正相關。通過近紅外光譜技術對丙酯草醚處理下大麥植株多種生理指標的建模，發(fā)現(xiàn)POD、SOD、MDA、Val、Leu、TAA的預測效果較優(yōu)，相關系數(shù)均在0.8以上，ALS、Ile