富氢水缓解水稻双草醚药害的应用研究

为了提高农作物的产量,现代农业往往大量使用除草剂。双草醚(Bispyribac-sodium)是高活性的乙酰乳酸合酶(ALS)抑制剂,属于一种嘧啶水杨酸类的除草剂。目前双草醚已被广泛的用于水稻大田生产,但是存在的药害是一个不容忽视的问题。不少研究已经发现,氩气(Hydrogen)是一种新的信号分子,参与调节植物对各种非生物胁迫的耐性,但是不清楚其是否可以降低双草醚的药害。

针对上述问题,本研究选取了粳稻(日本晴)和籼稻(9311)作为实验材料,探究富氢水(Hydrogen-rich water)缓解双草醚药害的可能性以及相关机制,具体研究结果如下:1.富氢水和双草醚处理后的水稻表型变化单独用两种浓度的双草醚(30ga.i./hm2与和45ga.i./hm2)处理粳稻(日本晴)和籼稻(9311)后,发现它们的株高和鲜重都受到较大的抑制;75%饱和浓度的HRW预处理,可以缓解双草醚对籼稻株高和鲜重的抑制,其株高和鲜重均得到一定的恢复,但是50%与100%饱和浓度HRW的效果则不明显;上述饱和浓度的HRW对粳稻双草醚药害也有明显的缓解。我们也注意到,HRW和双草醚都对上述两种水稻幼苗的根长没有明显影响。2.富氩水对粳稻和籼稻抗氧化防御系统及乙酰乳酸合酶(ALS)活性的影响双草醚单独处理能提高抗氧化酶的活性,采用HRW预处理可以进一步提高上述酶活,提示HRW可以重建氧化还原稳态;进一步实验发现,HRW还可以减弱双草醚对水稻ALS活性的抑制作用,其中对粳稻的效果更加明显。3.富氩水对水稻中双草醚代谢速率的影响HRW可以加快水稻双草醚的代谢速率。例如,双草醚用量为30ga.i./hm2时,与对照相比,HRW预处理粳稻后其残留量为48.68%～51.65%,在45 g a.i./hm2时残留量为35.77%～43.02%;籼稻在双草醚用量30 ga.i./hm2时残留量为57.91%～61.20%,在45 g a.i./hm2残留量为38.68%～44.88%。另外,不同浓度梯度的HRW在促进水稻内双草醚代谢速率方面没有表现出显著性差异。上述结果表明,富氢水在缓解水稻双草醚药害的实践中具有一定的潜在运用价值。