3种不同结构的芸苔素内酯在小麦上的应用研究

孙 晓 ，姜兴印 ，姚晨涛 ，乔治华 ，姚向峰 ，于灏泳 ，张建业

（1.山东农业大学植物保护学院，山东泰安 271018；2.山东省农药毒理与应用技术重点实验室，山东泰安 271018）

芸苔素内酯是一种活性极强的新型甾醇类物质，是国际公认的高效、低毒的植物生长调节剂[1]，也是当前中国发展高产、优质、高效农业和生态农业最有生机和活力的一种新型物质[2]。小麦作为我国的三大谷物之一，其品质、产量和投入产出比关系到我国粮食的稳定。我国是世界最大的小麦生产国和消费国，保持小麦的高产和稳产尤为重要[3-4]。据统计，我国小麦产量逐年上升，但是在粮食总产量所占的比重基本无变化。在此形势下，我国更加注重植物生长调节剂的使用，以此来提高小麦的产量和品质，提升我国小麦的竞争优势[5]，近年来芸苔素内酯在小麦上登记的数量显著增加即是一佐证。自1970年从油菜花粉中提取出芸苔素内酯

到目前为止，人类已经发现了70余种芸苔素内酯，其中结构相似、活性较高的有28-表高芸苔素内酯、24-表芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯。研究比较这3种结构的芸苔素内酯在小麦上的作用效果具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地地势平坦，土壤为沙壤土。土壤养分质量比：全氮1.2 g/kg，碱解氮85.2 g/kg，速效磷52.6 g/kg，速效钾128.4 g/kg，有机磷8.9 g/kg。土壤pH值为7.18。小麦的生长条件（土壤类型、土壤肥力、品种、播栽期、行距等）均一致。试验期间杀虫剂、杀菌剂正常使用，且不使用其他植物生长调节剂。

1.2 试验方法

试验药剂：85.8%24-表芸苔素内酯原药、92.1%28-高芸苔素内酯原药、92%28-表高芸苔素内酯原药均由张掖市大弓农化有限公司提供。

试验处理：小麦田间试验使用的品种是“泰农18”，在泰安市宁阳县小麦田中进行，土壤为沙壤土。田间试验采用茎叶喷雾处理进行施药，根据预实验，每种结构的芸苔素内酯分别设5个质量比，分别为0.01、0.02、0.04、0.06、0.08 mg/kg，加空白对照（CK），共6个处理，每个处理3次重复，每个小区面积为30 m2（10 m×3 m），小区采用随机区组设计，田间管理条件一致。施药方式为茎叶喷雾法（MATABI Super Green16手动储压式喷雾器），在小麦苗期、扬花期和灌浆期共施药3次。

1.3 调查内容

在小麦返青期，测量小麦株高、根长和分蘖数；在小麦收获时，根据五点取样法，每小区共取5 m2（1 m×5 m），调查小麦的穗粒数，晾干后测量千粒重，根据小区产量换算出小麦的亩产量；以此来评价3种结构芸苔素内酯在小麦上进行茎叶喷雾处理的最佳应用结构和使用剂量。试验根据《农药田间药效试验准则第26部分：棉花催枯剂试验》（NY/T 1464.26—2007）进行，从每个小区中间3行未定点小麦上共摘取50个麦穗，晾干进行品质检测，测定小麦的蛋白质、淀粉和水分含量。蛋白质含量的测定采用凯氏自动定氮仪法[6]，使用的仪器是K9840自动凯氏定氮仪和SH220F石墨消解仪。淀粉含量的测定参照蒽酮比色法[6]。

采用Microsoft Execl 2010和IBM SPSS Statistics 20软件进行数据处理，采用邓肯新复极差法（P＜0.05）进行差异显著性分析，使用Origin 2019进行图表的绘制。试验结果为两年试验的平均值。

2 结果分析

2.1 对小麦生长量的影响

由表1可见，小麦经24-表芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯和28-表高芸苔素内酯茎叶喷雾处理后，各处理间的株高和千粒重差异显著，根长、穗粒数、根数和分蘖数差异不显著。各处理小麦生长量均优于空白对照。在苗期株高方面，处理质量比为0.04 mg/kg和0.06 mg/kg的28-高芸苔素内酯的株高较高，分别为18.42 cm和18.48 cm，较空白对照的株高分别增高了1.10 cm和1.16 cm，增加效果显著。0.06～0.08 mg/kg 24-表芸苔素内酯和0.04～0.06 mg/kg 28-表高芸苔素内酯处理的小麦生长量较好。在苗期根长方面，3种结构芸苔素内酯的各处理均使根长增加，其中，0.04 mg/kg 28-高芸苔素内酯处理的小麦根长增加显著，平均根长为13.26 cm；比空白对照的根长增加0.68 cm，其根数每株增加了0.37根。在分蘖数和穗粒数方面，0.04 mg/kg 28-高芸苔素内酯和0.04 mg/kg 28-表高芸苔素内酯均表现出较为突出的效果，分别为2.64个/株、45.93个/穗和2.57个/株、45.76个/穗。在千粒重方面，0.04、0.06 mg/kg 28-高芸苔素内酯处理表现较好，较空白对照的44.87 g分别增加2.57 g和2.48 g。

表1 3种不同结构的芸苔素内酯喷雾处理对小麦生长量的影响

2.2 对小麦产量和增产率的影响

3种不同结构的芸苔素内酯喷雾处理对小麦产量和增产率的影响见图1。在0.02 mg/kg、0.04 mg/kg质量比下，28-高芸苔素内酯的产量均高于其他两种芸苔素内酯的产量，且28-表高芸苔素内酯的产量高于24-表芸苔素内酯的产量。随质量比的增加，各处理小麦的产量增加率有所回落；但与对照相比均有一定的增产作用。

图1 3种不同结构的芸苔素内酯喷雾处理对小麦产量和增产率的影响

在28-高芸苔素内酯和28-表高芸苔素内酯的不同处理中，其0.04 mg/kg的质量比处理对小麦的增产率均最高；当质量比大于0.04 mg/kg时，上述2种芸苔素内酯处理的小麦增产率均随质量比升高而下降。

在24-表芸苔素内酯的不同处理中，0.06 mg/kg的质量比处理对小麦的增产率最高；当质量比大于0.06 mg/kg时，小麦的增产率随质量比的升高而下降。

2.3 对小麦中营养成分质量分数的影响

由表2可见，3种结构的芸苔素内酯对小麦中淀粉的含量有明显的提升作用，各处理之间差异显著。其中0.04mg/kg28-高芸苔素内酯提升作用最显著，淀粉含量达67.59%，比空白对照的淀粉含量增加2.31%；其次是0.06 mg/kg 28-表高芸苔素内酯。3种结构的芸苔素内酯对小麦蛋白质含量的提升作用不大，各处理间无明显差异，但是均略高于空白对照。3种结构的芸苔素内酯对小麦水分含量无明显影响。

表2 3种结构的芸苔素内酯喷雾不同处理对小麦营养成分含量的影响

3 结论与讨论

研究表明，一定浓度的28-高芸苔素内酯可以提高小麦产量[7-8]。戴爱梅等[9]通过比较穗粒数、穗数和千粒重等数据证明芸苔素内酯对小麦的增产作用，且在小麦上使用芸苔素内酯可明显降低生产成本。本试验根据以上指标对比3种结构的芸苔素内酯对小麦产量的影响，发现3种结构的芸苔素内酯对小麦穗粒数和千粒重提升明显，也能提高苗期的根数、株高、根长和分蘖数，与戴爱梅等的研究结果相似，其中具有显著增产作用的是28-高芸苔素内酯。吴明荣等[9]从淀粉含量和蛋白质含量方面分析了芸苔素内酯对小麦品质的影响，并发现芸苔素内酯处理对小麦的淀粉含量和蛋白质含量无明显影响。但本试验研究结果显示，芸苔素内酯能较好地提升小麦淀粉的含量，与吴明荣等[10]的研究结果不同，可能是由于试验田内氮元素含量不同，或是使用的小麦品种不同。另，本试验在淀粉含量方面的研究结果与解备涛[11]的研究结果有相似性，芸苔素内酯在一定浓度范围内有助于提高小麦淀粉的含量。但是对蛋白质和水分含量无显著影响。因此，在提高小麦产量和品质方面，建议使用0.04 mg/kg 28-高芸苔素内酯、0.04 mg/kg 28-表高芸苔素内酯和0.06 mg/kg 24-表芸苔素内酯，以上3个处理的作用效果依次递减。其中0.04 mg/kg 28-高芸苔素内酯在提高产量的同时能够较大程度地提高小麦淀粉的含量，因此较为推荐使用。