【摘 要】
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玉米是我国种植面积最广,总产最高的粮食作物。为防控玉米病虫害,目前主要采用播种前包衣处理的方式。但近年的研究发现,常用的玉米种衣剂如新烟碱类杀虫剂和三唑类杀菌剂的残留会对非靶标生物和植物本身造成潜在危害。此外,当前研究表明,农药会对植株本身的生长发育造成影响,但关于玉米种衣剂的研究大多数停留在玉米苗期的理化反应,对玉米整个生长发育时期的影响研究尚不明确。为此,本研究采用大田试验方法的方式,选择玉米
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玉米是我国种植面积最广,总产最高的粮食作物。为防控玉米病虫害,目前主要采用播种前包衣处理的方式。但近年的研究发现,常用的玉米种衣剂如新烟碱类杀虫剂和三唑类杀菌剂的残留会对非靶标生物和植物本身造成潜在危害。此外,当前研究表明,农药会对植株本身的生长发育造成影响,但关于玉米种衣剂的研究大多数停留在玉米苗期的理化反应,对玉米整个生长发育时期的影响研究尚不明确。为此,本研究采用大田试验方法的方式,选择玉米常用种衣剂,噻虫嗪(Thiamethoxam)和苯醚甲环唑(Difenoconazole),分析这两种内吸性农药种衣剂在玉米植株各部位中生长发育中的残留情况,同时明确这两种内吸性农药不同使用方式(单一施用、复合施用)对玉米农药残留的影响。并解析这类农药在玉米植株生长过程中对叶片蛋白质、叶绿素和抗氧化防御机制的影响以及部分基因表达量的改变,以期为内吸性农药在种衣剂中的安全合理使用提供理论依据。主要研究结果如下:(1)种子中两种内吸性农药残留量比理论值低18.4%—46.4%,农药在储存和拌种的过程中有降解。噻虫嗪和苯醚甲环唑在玉米植株中的残留分布不均匀,其在植株中的分布与玉米植株生长发育有关。不同时期噻虫嗪在玉米植株各部位残留分布不同,苗期噻虫嗪由根向叶的迁移能力较拔节期到乳熟期强。这说明植株吸收噻虫嗪的能力与噻虫嗪浓度和植株生长有关。此外,试验发现噻虫嗪在玉米各部位的残留时间不同,残留时间有长到短依次是叶≈根>茎,噻虫胺的残留时间较噻虫嗪长,噻虫嗪在玉米植株各部位的残留时间与植株各部位对噻虫嗪的吸收能力有关。玉米的茎和叶中未检测到苯醚甲环唑的残留,苯醚甲环唑的残留时间47-64d。表明苯醚甲环唑在玉米植株中移动性差,且残留时间较长。在玉米生长期间,两个种衣剂处理均检测到噻虫嗪代谢产物噻虫胺,且噻虫胺在玉米植株中残留时间最长。因此,噻虫嗪的降解是植株中检测到噻虫胺的主要因素。两种内吸性农药均未在果穗中检测出残留。这说明在本试验剂量下,种衣剂对玉米果穗安全。(2)为探究种衣剂施用对玉米植株生长的影响,对玉米植株全生育期生长指标进行了监测。结果表明,种衣剂对玉米植株根、茎、叶重量的影响随植株各部位农药含量的减少而逐渐变小,这表明农药的浓度是影响植株生长的关键因素。此外,发现噻虫嗪处理对玉米苗期各生长指标均有抑制作用,而噻虫嗪与苯醚甲环唑混合施用促进植株株高变高,茎粗变细,两处理均有减轻玉米叶片重量、茎重、根重、植株鲜重和根冠比的趋势。但混合施用噻虫嗪和苯醚甲环唑较单施噻虫嗪相比,两组种衣剂处理果穗鲜重增加,促进植株生长。因此,施用种衣剂对植株生长有负面影响。由于施用种衣剂可能对植株造成胁迫环境。表明种衣剂处理与未施用种衣剂处理相比,亩产量没有显著差异。综上,种衣剂处理对植株生长有一定的负面影响,且种衣剂处理后对玉米产量没有显著的影响,此结果可作为种衣剂安全合理施用的一项基础信息。(3)为进一步探究种衣剂对玉米植株生理指标的影响,在玉米生长发育期间连续测定玉米叶片抗氧化防御酶、叶绿素、和可溶性蛋白质的含量。结果表明,种衣剂处理在玉米植株的生长和生殖生长期间对这几种物质含量均产生了影响。种衣剂处理增加植物叶绿素含量,且混合施用噻虫嗪和苯醚甲环唑处理对叶绿素含量增加较单施噻虫嗪处理更显著,表明种衣剂可能促进玉米植株的叶绿素合成。两种种衣剂处理CAT、SOD、POD活性均较对照处增强,且混合施用农药较单施噻虫嗪相比,玉米生殖生长期间CAT和SOD提高,但玉米植株营养生长期间SOD、CAT和POD活性单施噻虫嗪处理较混合农药处理高。说明SOD、POD、CAT、GSH、可溶性蛋白质和叶绿素均对种衣剂做出应答,调节种衣剂胁迫下细胞的代谢过程。综上,噻虫嗪和噻虫嗪混施苯醚甲环唑均引起玉米植株的胁迫应答,且植株对着两种施用方式的应答机理不同。(4)选择大喇叭口期和乳熟期玉米叶片测定SOD3、SOD9、CAT1和GST4基因相对表达量。发现SOD9基因表达下调,单施噻虫嗪处理SOD3基因在大喇叭口期上调。综上,玉米中噻虫嗪激活Cu/Zn-SOD相关基因的表达;CAT1和GST4基因参与植株农药胁迫下的抗氧化应答机制
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