外源NO对世玛胁迫下强筋小麦幼苗生长的影响

曹梦琳，尹美强温银元，王玉国，孙敏，高志强

（山西农业大学 农学院，山西 太谷030801）

小麦是世界上最重要的粮食作物之一，也是我国第二大粮食作物［1］，在国民经济中占有重要地位。但在小麦生产过程中，杂草对其造成了严重威胁［2］。杂草与作物竞争的结果之一就是使作物产量受损［3］。据统计，在美国，由于杂草的威胁，每年造成农民的耗损高达200亿美元［4］；在我国，全国麦田草害面积每年达0.1亿hm2，其中严重危害面积0.027亿hm2，每年造成小麦减产约40亿kg，损失率约30%［5］。

随着小麦生产规模化、标准化发展，除草剂使用面积迅速增加［6］。其中，磺酰脲类除草剂的市场占有率已超过其他小麦除草剂的总和［7］。世玛是磺酰脲类除草剂的一种，其主要成分是甲基二磺隆［8］。随着除草剂的广泛运用，麦田杂草得到了有效的防治，但人们在防除杂草的同时却忽视了除草剂对小麦生长发育的影响［9］。

NO是一种广泛分布在生物体内的信号分子，近年来关于NO缓解盐、干旱、高温等非生物胁迫的研究受到普遍关注［10］。但是有关NO缓解世玛除草剂对小麦的毒害作用方面的报道很少见。本文旨在通过研究不同浓度SNP（外源NO供体）对世玛胁迫下小麦幼苗的缓解作用，为小麦的高产增收提供新方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

丰育3（强筋小麦），由山西农业大学农学院小麦栽培课题组提供。

1.2 试验设计

选取健壮饱满且大小一致的小麦种子，用0.1%HgCl2消毒后用蒸馏水反复清洗，用滤纸吸净种子上的水分，阴干，播种于直径为90mm的培养皿中，每皿50粒，播种基质为沙子，每皿110g（上部50g，下部60g），放于室温下培养。待小麦生长到第二叶完全展开时，对其进行处理。SNP处理浓度分别为0.1、0.2、0.4mmol·L－1，分别记作 H＋0.1S，H＋0.2S，H＋0.4S，每2d浇灌一次，每次20mL。在第一次施用SNP之后立即喷施1倍剂量的世玛除草剂80mL·m－2，只喷一次，单独喷施世玛除草剂的处理记作H。以喷施蒸馏水为对照（CK）。重复3次。分别在世玛处理的第1、3、5、7、9天取第一成熟叶片进行相关指标的测定。

1.3 指标测定

超氧化物歧化酶（SOD）活性测定用氮蓝四唑（NBT）光化还原抑制法；超氧化物酶（POD）活性测定用愈创木酚法；丙二醛（MDA）含量的测定采用硫代巴比妥酸分光光度法。超氧阴离子自由基含量采用高俊凤［11］提供的方法测定。

另外，在处理后第9天，选取生长均匀的10株幼苗，用精确至0.1mm的刻度板测量其株高，根长。

1.4 数据处理

所得数据用 Microsoft excel软件绘图，用SPSS17.0进行方差分析，用Duncan新复极差法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 外源NO对世玛胁迫下小麦幼苗株高、根长的影响

由表1所示，世玛胁迫9d后，小麦幼苗的株高较CK的降低了21.33%，差异显著（P＜0.05）。SNP处理明显缓解了世玛对小麦幼苗株高的抑制作用，且随浓度增大，作用减弱；以0.1mmol·L－1的SNP处理（H＋0.1S）缓解作用最大，与CK比较，其小麦幼苗的株高仅降低了2.13%，与H比较，其小麦幼苗的株高却提高了24.39%。

世玛胁迫9d后，小麦幼苗的根长也降低了3.09%，差异不显著（P＞0.05）。但SNP处理仍有缓解世玛胁迫的趋势，尤其H＋0.1S处理的小麦幼苗的根长明显较H处理的提高了7.40%，较CK的提高了4.08%。

由此可见，低浓度的SNP（0.1mmol·L－1）处理可以明显缓解世玛胁迫对小麦幼苗株高及根长的抑制作用。

表1 外源NO对世玛胁迫下小麦幼苗株高、根长的影响Table 1 Effect of exogenous nitric oxide on the Plant height and Root length of wheat at seedling stage under the sigma stress

2.2 外源NO对世玛胁迫下小麦幼苗叶片超氧阴离子自由基（O2－·）和丙二醛（MDA）含量的影响

如图1所示，随着处理时间的延长，各处理超氧阴离子自由基含量呈先升高随后缓慢下降的趋势，并在第3天达到最高峰。无世玛胁迫（CK）时，小麦叶片超氧阴离子自由基含量无明显变化。世玛处理后，超氧阴离子含量明显提高，其中以单一世玛处理（H）后其含量升高最为明显，在处理后第3天，超氧阴离子自由基含量升高86.22%，差异达到极显著水平（P＜0.01）。随着不同浓度的SNP对小麦进行处理，明显降低了超氧阴离子自由基含量，且浓度越大，降低程度越小；以0.1mmol·L－1的SNP处理（H＋0.1S）降低程度最大，在处理后第3天，与CK比，其超氧阴离子自由基含量升高了37.34%，与H比，其超氧阴离子自由基含量减低了26.25%。

如图2所示，随着处理时间的延长，各处理丙二醛含量也呈先增高之后缓慢降低的趋势，并在第3天达到最高峰。无世玛胁迫（CK）时，小麦叶片丙二醛含量无明显变化。世玛处理后，丙二醛含量明显提高，其中以单一世玛处理（H）后含量升高最为明显，在处理后第3天，丙二醛含量升高92.86%，差异达到极显著水平（P＜0.01）。随着不同浓度的SNP对小麦进行处理，丙二醛含量明显降低，并随着浓度升高，降低程度变弱；以0.1 mmol·L－1的SNP处理（H＋0.1S）降低程度最强，在处理后第3天，与CK相比，其丙二醛含量升高了46.43%，与 H相比，其丙二醛含量降低了24.07%。

由上可见，SNP处理可以缓解世玛除草剂对小麦幼苗的伤害，明显降低超氧阴离子和丙二醛的含量，其中以H＋0.1S处理效果最为明显。

图1 外源NO对世玛胁迫下小麦叶片超氧阴离子含量的影响Fig.1 Effect of exogenous nitric oxide on the O－2·content of wheat leaf at seedling stage under the sigma stress

图2 外源NO对世玛胁迫下小麦叶片丙二醛含量的影响Fig.2 Effect of exogenous nitric oxide on the MDA content of wheat leaf at seedling stage under the sigma stress

2.3 外源NO对世玛胁迫下小麦幼苗叶片SOD、POD活性的影响

如图3所示，随着培养时间的延长，各处理SOD活性呈逐渐上升而后下降的趋势，并在第5天达到最高值。无世玛胁迫（CK）时，小麦叶片SOD活性无明显变化。世玛处理后，SOD活性明显升高，在处理后第5天，单一世玛处理（H）后，SOD活性升高54.84%，差异达到显著水平（P＜0.05）。随着不同浓度SNP对小麦进行处理，SOD活性逐渐升高，浓度越大，升高程度越小；以0.1 mmol·L－1的SNP处理（H＋0.1S）升高程度最大，在处理后第5天，与CK比，其活性升高了87.60%，与H比，其活性仅升高了32.76%。

如图4所示，随着培养时间的延长，各处理POD活性也呈逐渐上升而后下降的趋势，但POD活性在第7天达到最高峰。无世玛胁迫（CK）时，小麦叶片POD活性无明显变化。世玛处理后，POD活性明显升高。在处理后第7天，单一世玛处理（H）后，POD活性增加56.4%，差异达到了显著水平（P＜0.05）。随着不同浓度SNP对小麦进行处理，POD活性逐渐升高，且浓度越大，升高程度越弱；以0.1mmol·L－1的 SNP处理（H＋0.1S）升高程度最强，在处理后第7天，与CK比，POD活性增加了79.94%，与 H相比，POD活性仅增加23.54%。

由此可见，SNP处理可以提高小麦叶片SOD、POD活性，增加小麦抵御毒害的能力。其中以H＋0.1S处理差异最为显著。

图3 外源NO对世玛胁迫下小麦幼苗SOD活性的影响Fig.3 Effect of exogenous nitric oxide on the SOD activity of wheat leaf at seedling stage under the sigma stress

3 讨论与结论

图4 外源NO对世玛胁迫下小麦幼苗POD活性的影响Fig.4 Effect of exogenous nitric oxide on the POD activity of wheat leaf at seedling stage under the sigma stress

世玛胁迫反应在植物体内的最明显变化是抑制植株生长，使幼苗株高明显降低。试验表明，单一世玛处理（H）使株高降低了21.33%，差异达到显著水平，使根长降低了3.09%，差异不显著。

吴济南［12］等的研究表明：施用除草剂乙草胺后，夏玉米拔节期叶片POD、SOD活性和MDA含量的变化为：POD活性呈升高－降低－升高的趋势；SOD活性呈升高－降低的趋势；MDA含量呈升高－降低的趋势。王正贵［13］等的研究表明：除草剂苯磺隆使小麦体内SOD活性表现为先升高、后逐渐恢复至对照水平；POD活性也表现为先升高后降低的趋势；除草剂对MDA含量影响相对较小。本试验结果表明，单一世玛处理后超氧阴离子、丙二醛含量、SOD、POD活性均表现为先升高后降低的趋势，在处理后第3天，与CK相比，超氧阴离子和丙二醛含量分别升高86.22%，92.86%，差异达到极显著水平（P＜0.01）。在处理后第5天，单一世玛处理使SOD增加54.84%，在处理后第7天，单一世玛处理使POD活性增加56.4%，差异达到显著水平（P＜0.05）。

NO是一种自由基性质的气体分子，NO在植物中的某些功能与它对活性氧代谢水平的调节密切相关，其主要作用方式是作用于ROS代谢酶［14］。贾海凤等［15］的研究表明：0.01mmol·L－1SNP能减缓NaCl胁迫对板蓝根幼苗生长的抑制作用，以0.1mmol·L－1缓解作用最好。陈静等［16］的研究表明：缺氮胁迫下棉花幼苗长势减弱，适宜浓度外源NO能够在一定程度上缓解缺氮胁迫对棉花幼苗造成的伤害，促进棉花幼苗地上和地下部的生长，提高棉花幼苗对缺氮胁迫的耐性，其中以0.1mmol·L－1SNP缓解效果最显著。本试验表明，0.1、0.2、0.4mmol·L－1SNP可以缓解世玛胁迫对小麦幼苗的毒害作用，其中以0.1 mmol·L－1SNP效果最为明显，其在处理第9天使株高提高了24.39%，使根长提高了7.4%；在处理第3天，使超氧阴离子含量减低了26.25%，丙二醛含量降低了24.07%，超氧阴离子和丙二醛含量与其他浓度SNP处理相比均降低最多；在第5 d，使SOD活性升高了32.76%，第7天，使POD活性升高了23.54%，SOD与POD活性与其他浓度SNP处理相比均升高最多。

［1］路兴涛，吴翠霞，张勇，等.12种除草剂对冬小麦田阔叶杂草的防除效果［J］.麦类作物学报，2014，34（3）：425－431.

［2］Joshua S.Yuan，Patrick J.Tranel and C.Neal Stewart Jr.Non－target－site herbicide resistance：a family business［J］.Plant Science，2006，11：6－13.

［3］周小刚，朱建义，梁帝允，等.不同种类杂草危害对油菜产量的影响［J］.杂草科学，2014，32（1）：30－33.

［4］Basu C，Halfhill M D，Mueller T C，et al.Weed genomics：new tools to understand weed biology［J］.Plant Science，2004，9：391－398.

［5］阎世江，刘洁.中国麦田除草剂应用现状研究［J］.农药市场信息，2014（2）：4－6.

［6］张定一，杨武德，党建友，等.除草剂对强筋小麦产量及生理特性的影响［J］.应用与环境生物学报，2007，13（3）：294－300.

［7］吴志凤.麦田除草剂苯磺隆的使用现状、存在问题及对策［J］.农药科学与管理，2004，25（6）：41－42.

［8］王克功，曹亚萍，卫玲，等.除草剂对节节麦的防效及小麦生长的影响［J］.山西农业科学，2011，39（4）：352－355.

［9］郭秀，郭平毅，王宏富，等.3.6%阔世玛除草剂对冬小麦净光合速率和气孔导度的影响［J］.农技服务，2009，26（7）：71－72.

［10］魏学玲，等.外源一氧化氮对铅胁迫下小麦种子萌发及幼苗生理特性的影响［J］.植物研究，2011，31（1）：34－39.

［11］高俊凤.植物生理学实验指导［M］.北京：高等教育出版社，2006：210－221.

［12］吴济南，王丽玲，王维帅，等.阿特拉津和乙草胺混用对夏玉米叶片生理指标的影响［J］.河南农业科学，2011，40（8）：142－144.

［13］王正贵，封超年，郭文善，等.麦田常用除草剂对弱筋小麦生理生化特性的影响［J］.农业环境科学学报，2010，29（06）：1027－1032.

［14］张红.硝普钠、24－表油菜素内酯＼水杨酸浸种对盐胁迫下玉米种子萌发及幼苗生长的影响［J］.核农学报，2012，26（1）：164－169.

［15］贾海凤，张海艳.外源 NO对 NaCl胁迫下板蓝根种子萌发和幼苗生理特性的影响［J］.中药草，2014，45（1）：118－124.

［16］陈静，刘连涛，孙红春，等.外源 NO对缺氮胁迫下棉花幼苗形态及生长的调控效应［J］.中国农业科学，2014，47（23）：4595－4605.