24-表油菜素内酯对大蒜叶片中农药残留的降解效果

殷燕玲，夏晓剑，喻景权，周艳虹

(浙江大学农业与生物技术学院,浙江杭州 310058)



24-表油菜素内酯对大蒜叶片中农药残留的降解效果

殷燕玲，夏晓剑，喻景权，周艳虹*

(浙江大学农业与生物技术学院,浙江杭州 310058)

摘 要：以24-表油菜素内酯(24-EBR)预处理大蒜,研究24-EBR对农药残留降解的影响。研究结果表明,24-EBR能够提高大蒜叶片的光合作用,并缓解毒死蜱对光合作用的抑制;不同浓度的24-EBR均可促进大蒜叶片中百菌清的降解,其中以0.1 μmol·L-1效果最佳。以该浓度的24-EBR预处理后,在农药处理后7 d内大蒜叶片中的百菌清和毒死蜱的检出量均低于对照。

关键词：大蒜; 24-表油菜素内酯;农药残留

文献著录格式:殷燕玲,夏晓剑,喻景权,等.24-表油菜素内酯对大蒜叶片中农药残留的降解效果[J].浙江农业科学,2016,57 (4):526-529.

大蒜(Allium sativum L.)属百合科葱属,是葱蒜类蔬菜的一种。大蒜以其独特的辛辣味和消炎杀菌功效成为中国消费者比较喜爱的一类蔬菜。据统计,我国的大蒜栽培面积在2000年已经达到40 万hm2[1]。根据联合国粮农组织统计,我国大蒜出口约占世界大蒜贸易量的90%,在国际市场上具有较强的竞争力,大蒜已成为我国出口量最多的农产品。

近年来,消费者因食用“有毒”大蒜引发食物中毒事件频频发生,同时农药超标也已成为限制葱蒜类蔬菜出口的主要因素之一。目前,大蒜主要的病虫害主要包括叶枯病、锈病、花叶病毒病以及蚜虫、蒜蛆等,百菌清、多菌灵、毒死蜱等农药用量较大,如何采取有效措施降低大蒜的农药残留对于提高其安全品质和出口创汇意义重大。

农药施用后一部分残留于蔬菜表面,另一部分进入蔬菜组织内部,从而被细胞的解毒机制转化、代谢、降解。目前,农药降解酶是为数不多的农残降解产品之一,但是其成本较高,且农药降解效率不稳定,容易造成二次污染[2]。重要的是,对于进入农产品组织内的农药降解作用有限。近年的研究发现,细胞色素P450、水解酶和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)等在农药降解代谢中具有重要作用,但对于农药在植物体内的代谢途径、动力学及其调控机制仍不清楚。我们的研究表明,油菜素内酯(brassinosteriods,BRs)除在植物生长发育及逆境防御中的起重要作用,也能够缓解多种农药引起的药害[3-4]。此外,油菜素内酯能够促进谷胱甘肽的合成与再生,从而促进百菌清农药在番茄植株体内的降解代谢[5-6]。

本研究将24-表油菜素内酯(24-EBR)应用于大蒜,研究发现,24-EBR能够显著加快大蒜中百菌清、毒死蜱的代谢速率,明显降低这些农药在大蒜叶片中的残留,为大蒜农药残留的降解提供了安全有效的配套技术。

1　材料与方法

1.1处理设计

试验1—2均于浙江大学农场大田进行。供试材料为大蒜(品种:American EARl),供试农药为:百菌清(75%可湿性粉剂,达科宁),毒死蜱(48%乳油,陶氏益农)。试验均在大蒜苗期进行,分别用于以下试验处理。

试验1。试验设置8个处理。百菌清+清水对照、百菌清+7个不同浓度24-EBR。百菌清使用2倍推荐剂量,即加水稀释100倍,相当于浓度为11.2 mmol·L-1,24-EBR的使用浓度为10,4,2,1,0.5,0.1和0.02 μmol·L-1,于农药使用前1 d叶面喷施。每个处理设置3个区组,每区组60株大蒜。取样时间点为农药喷施后第9天,样品置于-40℃用于农药残留测定。

试验2。试验设置4个处理:百菌清+清水对照、百菌清+ 24-EBR、毒死蜱+清水对照、毒死蜱+24-EBR。百菌清使用浓度同试验1,毒死蜱使用2倍推荐剂量,即加水稀释500倍,相当于3.4 mmol·L-1,于农药处理前一天喷施0.1 μmol· L-124-EBR。每个处理设置3个区组,每区组有60株大蒜。于农药喷施第0,1,3,5,7和9天测定光合速率并取样,样品置于- 40℃用于农药残留测定。

1.2方法

1.2.1农药残留测定

百菌清和毒死蜱提取方法。将大蒜叶片表面洗净,称取10 g叶片样片于盛有60 mL石油醚(60～90℃)和40 g无水硫酸钠的广口瓶中,高速匀浆2 min,抽滤,滤渣用石油醚淋洗3次,合并滤液于平底烧瓶中,旋转蒸发至近干,用2 mL正己烷溶解,加入先后用5 mL正己烷/丙酮(9∶1)混合液和5 mL正己烷活化的弗罗里硅土吸附柱中净化,并分别用10 mL正己烷/丙酮(9∶1)混合液淋洗平底烧瓶,10 mL正己烷淋洗吸附柱,将收集到的液体转移到原平底烧瓶,旋转蒸发至近干,用色谱纯正己烷定容至10 mL,待GC-MS检测。

百菌清检测条件。使用HP-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),升温程序80℃保持1 min,按25℃·min-1升温至60℃保持3.8 min,进样口温度260℃,检测器温度280℃,不分流进样,进样量为1 μL。

毒死蜱检测条件。使用HP-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),升温程序80℃保持1 min,按15℃·min-1升温至200℃后按25℃· min-1升温至260℃,保持4 min,进样口温度260℃,检测器温度280℃,不分流进样,进样量为1 μL。

1.2.2光合速率测定

使用LI-6400XT光合仪,狭长叶室,于农药处理后第0,1,3,5,7,9天上午10:00—11:00检测大蒜叶片在正常光强(600 μmol·m-2·s-1)下的光合速率,检测条件为环境CO2浓度为400 μL·L-1,叶片温度为(22±1)℃,空气湿度为70%～75%。每个处理随机挑选20片大蒜叶片,取其平均值。

2　结果与分析

2.124-EBR缓解农药对大蒜光合作用抑制的效果

本实验研究发现,毒死蜱处理导致大蒜叶片光合速率(Pn)显著下降,处理1 d后,Pn较对照下降71.9%。0.1 μmol·L-124-EBR预处理1 d有效促进了大蒜叶片光合作用,较对照增加11.6%,并减轻了毒死蜱处理对Pn的抑制程度。毒死蜱处理1 d后,24-EBR处理植株较对照提高108.6%。随毒死蜱处理时间的延长,植株Pn逐渐恢复,于处理7 d后恢复至对照水平,而24-EBR处理能加快Pn的恢复,于处理5 d即能恢复至对照水平(图1)

图1　24-EBR对毒死蜱引起的大蒜光合抑制的缓解效果

2.224-EBR降低大蒜农药残留的适宜浓度筛选

如图2所示,不同浓度的24-EBR预处理大蒜叶片1 d后,百菌清降解率均明显高于清水处理。在低浓度下(0.05～1 μmol·L-1),百菌清的降解率均超过了60%,0.1 μmol·L-1处理加速百菌清降解的效果最好,达64%,而清水预处理的对照中,百菌清降解率仅29%。虽然高浓度(2～10 μmol·L-1)的24-EBR预处理相比于低浓度24-EBR预处理,百菌清的降解率有所下降,但均显著高于对照。因此,测试的不同浓度的外源24-EBR处理均能显著加速大蒜叶片中百菌清残留的降解,其中以0.1 μmol·L-1促农残降解的效果最好。

图2　不同浓度24-EBR对大蒜叶片百菌清残留降解率的影响

2.324-EBR促进大蒜农药残留降解的时间效应

根据上述试验结果,实验进一步分析了24-EBR促进百菌清和毒死蜱降解的效果。结果表明,预处理0.1 μmol·L-124-EBR 1 d,能加速百菌清和毒死蜱在大蒜叶片中的降解速率,以对百菌清的加速降解效果更为明显,处理第3天,百菌清和毒死蜱农药残留量分别比对照低78.9%和31.4% (图3)。

图3　24-EBR预处理对大蒜叶片百菌清和毒死蜱残留量的影响

3　讨论

实验室条件下油菜素内酯(BRs)对番茄和黄瓜等作物中毒死蜱、百菌清等多种农药残留的降解具有显著的促进作用[3,5]。田间试验结果表明,24-EBR能有效加速大蒜叶片中百菌清、毒死蜱的降解速率,减少大蒜叶片中的农药残留量。与温室的密闭条件不同,大田的开放条件有利于农药残留的挥发和叶片表面残留的理化降解,尤其是毒死蜱等汽化温度较低的农药,但在喷施后期的降解速率显著降低,说明对于进入植物组织内部的毒死蜱残留降解速率较为缓慢,而百菌清的降解速率较为稳定。预处理24-EBR可显著加速农药残留的降解,其机制可能与激发植物内在解毒机制有关。研究表明,BRs能上调解毒关键酶,如谷胱甘肽S-转移酶(GST)、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽还原酶(GR)等活性及解毒相关基因,如P450,GST,UGT等的表达,并促进谷胱甘肽的合成与再生,从而加速农药残留在植物体内的降解代谢,降低农药残留量[6]。本研究结果表明,外源喷施24-EBR在降低大蒜叶片毒死蜱、百菌清农药的残留量方面有较好的效果,且在处理24-EBR第2天后百菌清和毒死蜱的降解速率就会有明显的加快,因此,在大蒜采收前喷施合适剂量的24-EBR能够加快农药残留的降解,缩短安全间隔期。农药通过抑制靶标生物的特定生化反应控制病虫害的发生的同时,也会对非靶生物产生一系列生理危害,例如降低作物生长速率,抑制叶绿素、蛋白质和碳水化合物的生物合成等[7]。本研究表明,毒死蜱显著抑制了大蒜叶片光合速率,但光合速率7 d后能恢复至对照水平,这可能与作物能自身启动解毒代谢机制有关。外源喷施BR能缓解除草剂、杀菌剂和杀虫剂对黄瓜叶片光合作用的抑制[3]。我们的研究也表明,24-EBR能有效降低毒死蜱对大蒜叶片光合作用的抑制程度,并加快光合功能的恢复,这可能与BR能上调卡尔文循环关键酶活性进而促进光合作用有关[8]。同时,BR能激活抗氧化系统,减少农药、污染物等化学毒害物质引起的ROS累积,进而减轻ROS对光合作用的抑制。此外,24-EBR激活的解毒代谢机制对农药残留的加速降解有效降低了农药残留,这也加快了光合机构功能的恢复。

尽管不同农药种类和24-EBR的使用方式会导致BRs对农残的降解效果存在一定差异,24-EBR在大蒜农残降解效果上总体作用显著,同时也显示了24-EBR在农药降解应用上的灵活性。为了提升农产品的安全质量,可以通过喷施合适剂量的24-EBR,既能够促进农作物的生长,提高产量,又能达到降低农药残留的效果。在日后的大蒜生产中可以大面积应用,实现无公害蔬菜生产,增加出口创汇。

参考文献:

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(责任编辑：张 韵)

中图分类号：S633.4

文献标志码：A

文章编号：0528-9017(2016)04-0526-03

DOI10.16178/j.issn.0528-9017.20160424

收稿日期:2016-01-18

基金项目:农业部公益性行业(农业)科研专项(200903018);国家大宗蔬菜产业技术体系建设专项(CARS-25-C-10)

作者简介:殷燕玲(1990—),女,山东滨州人,博士,从事农药残留降解研究工作,E-mail:894337103@qq.com。

通信作者:周艳虹,从事蔬菜生长发育调控与安全生产研究工作,E-mail:yanhongzhou@zju.edu.cn。