林瑞嫦，高玉萌，王可心，等.芸苔素内酯对糜子苯唑·二甲钠药害的缓解作用[J].农业环境科学学报,20
22,41（4）：726-734.LIN R C,GAO Y M,WANG K X,et al.The mitigation effect of brassinolide on phytotoxicity of tribenuron–methyl·carfentrazone-ethyl·MCPA-Na on broomcorn millet[J].Journal of Agro-Environment Science ,2022,41（4）：726-734.
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开放科学OSID
收稿日期：2021-07-22录用日期：2021-11-01作者简介：林瑞嫦（1995—），女，海南昌江人，硕士研究生，主要从事糜子田杂草防除及高效安全生产研究。E-mail ：******************通信作者：高小丽E-mail ：****************** 基金项目：国家谷子高粱产业技术体系项目（CARS-06-13.5-A26）；陕西省重点研发计划项目（2018TSCXL-NY-03-01）Project supported ：The National Broomcorn Millet and Sorghum Industrial Technology System of China （CARS-06-13.5-A26）；The Key Rearch and
Development Program of Shaanxi Province ，China （
2018TSCXL-NY-03-01）
芸苔素内酯对糜子苯唑·二甲钠药害的缓解作用
林瑞嫦，高玉萌，王可心，李鑫，杨思敏，高小丽*
（西北农林科技大学农学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室，陕西杨凌712100）
The mitigation effect of brassinolide on phytotoxicity of tribenuron–methyl·carfentrazone-ethyl·MCPA-Na
on broomcorn millet
LIN Ruichang,GAO Yumeng,WANG Kexin,LI Xin,YANG Simin,GAO Xiaoli *
（College of Agronomy,Northwest A&F University/State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areas,Yangling 712100,China ）Abstract ：This study evaluated the mitigation effect of brassinolide （BR ）on the phytotoxicity of tribenuron–methyl·carfentrazone-ethyl·MCPA-Na to provide a theoretical basis for the cure application of herbicides and the mitigation of herbicide phytotoxicity in broomcorn millet fields.Yumi 2was planted in an experimental field located in Yulin,Shaanxi,from June to October 2020.Plants at the three-leaf to four-leaf stage were treated with 0.6kg·hm -2WP mixture of tribenuron–methyl·carfentrazone-ethyl·MCPA-Na.After 3d,0.06mg·L -1of
BR,0.08mg·L -1of BR,and 0.10mg·L -1of BR were foliarly applied,respectively.The phytotoxicity and fresh weight control effects of weeds were investigated for each treatment group.We measured the c
hlorophyll content and level of antioxidant enzymes in the functional leaves of broomcorn millet as well as the overall yield.Phytotoxicity showed a negative correlation with BR concentration.Compared with
CK herbicide application,phytotoxicity indexes were reduced by up to 11.34,13.26,and 12.75percent points,respectively,depending on
摘要：为研究芸苔素内酯对糜子苯唑·二甲钠药害的缓解效果，于2020年6—10月在陕西省榆林市以“榆糜2号”糜子品种为材
料进行大田试验，在糜子幼苗长至3~4叶期时，喷施0.6kg·hm -2苯唑·二甲钠防除杂草，药后3d 分别叶面喷施0.06、0.08、0.10mg·L -1的芸苔素内酯，调查除草剂药害和杂草防效，研究糜子功能叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性及产量变化。结果表明：叶面喷施0.06、0.08、0.10mg·L -1芸苔素内酯后除草剂药害指数显著下降，分别较单施除草剂降低了11.34、13.26、12.75个百分点，杂草防效略有降低，但与单施除草剂差异不显著；在苯唑·二甲钠胁迫下，糜子的株高，茎粗，穗长，主穗质量，产量，功能叶片过氧化物酶（POD ）、超氧化物歧化酶（SOD ）、过氧化氢酶（CAT ）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST ）活性和叶绿素、还原型谷胱甘肽（GSH ）含量均降低，丙二醛（MDA ）含量显著升高；药后3d 喷施不同浓度的芸苔素内酯均能缓解苯唑·二甲钠对糜子的药害，提高糜子产量及功能叶
片的活性氧代谢酶活性、GST 活性和叶绿素、GSH 含量，并显著降低MDA 含量。研究表明，在0.6kg·hm -2的苯唑·二甲钠胁迫下喷施0.06~0.10mg·L -1的芸苔素内酯可通过提高糜子叶片抗氧化酶活性维持细胞氧化还原的平衡和提高GST 酶活性促进苯唑·二甲钠与GSH 形成无毒性的轭合物来缓解苯唑·二甲钠对糜子产生的药害，从而促进糜子正常生长，提高糜子产量，其中浓度为0.08mg·L -1的芸苔素内酯在缓解除草剂药害、促进糜子增产方面效果较好。
关键词：糜子；芸苔素内酯；苯唑·二甲钠；药害缓解；活性氧代谢中图分类号：S451.22
文献标志码：A
文章编号：1672-2043（2022）04-0726-09doi:10.11654/jaes.2021-0832
糜子（Panicum miliaceum L.）具有抗旱耐瘠、耐盐碱、生育期短等优点，是我国北方干旱半干旱地
区重要的粮食作物与经济作物[1-2]。糜子籽粒富含蛋白质、淀粉和矿物质等营养物质，是新时期食物多元化的重要食物来源[3]。
杂草是糜子减产的主要原因[4]，查顺清等[5]指出糜子田杂草以阔叶杂草为主，每年陕西榆林地区因草害导致减产的糜子农田占25%左右。糜子属于直播密植作物，相比于传统人工除草，使用化学除草剂可显著减轻草害、降低生产成本、提高农业生产效率，因此在糜子生产中除草剂的使用具有重要意义[6]。苯唑·二甲钠（WP ）是一种由苯磺隆、唑草酮和2甲4氯钠三元复配而成的新型复配除草剂。字雪靖[7]研究发现，苯唑·二甲钠对糜子田杂草防效较好，且能显著提高糜子产量。但也有研究表明，除草剂在杀死杂草的同时也会对作物造成一定的药害，抑制作物的生长发育，导致产量降低[8]。
除草剂安全剂是一种可提升作物新陈代谢功能而又不影响除草剂除草效果的有机化合物[9]。目前，利用安全剂来减轻除草剂药害并扩大除草剂杀草范围已成为研究热点[10]。芸苔素内酯（BR ）是植物特异性甾体激素[11-12]，可控制气孔关闭进而提高作物的光合作用[13]，广泛参与其他生理过程并促进植株的生长发育[14]，可有效提高作物在多种逆境（包括除草剂药害）中的抗逆性[15-19]。周小毛等[20]发现，芸苔素内酯浸种可有效缓解除草剂胺苯磺隆对水稻幼苗的药害。钟杨等[21]发现，干旱胁迫下喷施适宜浓度的芸苔素内酯可促进辣椒幼苗过氧化氢酶（CAT ）、过氧化物酶（POD ）、超氧化物歧化酶（SOD ）活性和叶绿素含量的增加，降低丙二醛（MDA ）含量，减轻干旱对辣椒幼苗
的伤害。适宜浓度的芸苔素内酯还可促进糜子叶片叶绿素含量、穗长和地上部生物量的增加，提高糜子产量，缓解阔世玛对糜子的药害作用[22]。目前，未见到芸苔素内酯在缓解除草剂苯唑·二甲钠药害方面的相关报道，因此，本文通过在糜子幼苗期喷施除草剂苯唑·二甲钠后，叶面喷施不同浓度的芸苔素内酯，研究其对苯唑·二甲钠药害的缓解作用和对杂草防效、糜子叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性、谷胱甘肽转移酶（GST ）活性、MDA 含量、还原型谷胱甘肽（GSH ）含量及产量的影响，旨在从糜子叶片生理代谢的角度阐明芸苔素内酯缓解苯唑·二甲钠药害的生理机制，以期为糜子生产中苯唑·二甲钠的安全应用提供理论依据与技术支撑。
1材料与方法
1.1试验地概况
试验于2020年6—10月在西北农林科技大学榆
林小杂粮综合试验示范站（37°56′N ，109°21′E ）进行，试验地海拔1229m ，年平均气温8.5℃，年平均日照数2815.8h ，年平均降水量400mm ，降水主要集中在7—9月。1.2试验设计
以“榆糜2号”糜子品种为试验材料，选用的茎叶
型除草剂为55%苯唑·二甲钠可湿性粉剂（美国富美实公司），安全剂为0.01%芸苔素内酯可溶性粉剂
（河南东立信生物工程有限公司）。本课题组前期的除草剂筛选试验结果发现[23]，苯唑·二甲钠推荐浓度为0.6kg·hm -2时对糜子田的杂草防效较好，且对糜子生长application of herbicide.The WP mixture of tribenuron –methyl·carfentrazone-ethyl·MCPA-Na decread plant height,stem thickness,
ear length,main ear weight,yield,the activity levels of peroxida （POD ）,superoxide dismuta （SOD ）,catala （CAT ）,glutathione S-transfera （GST ）,as well as chlorophyll and glutathione （GSH ）content,but significantly incread malondialdehyde （MDA ）content.The BR treatments incread the yield,activity levels of reactive oxygen metabolizing enzymes and GST,content levels of chlorophyll and GSH,
and reduced the level of MDA content.The results indicate that treating broomcorn millet with 0.06~0.10mg·L -1BR following application of 0.6kg·hm -2WP mixture of tribenuron–methyl·carfentrazone-ethyl·MCPA-Na can maintain the balance of cell redox by increasing the activity of antioxidant enzymes in the leaves and improving the activity of GST to promote the formation of an avirulence conjugate related to reduced glutathione,alleviating damage while promoting the growth and yield of broomcorn millet.The BR concentration of 0.08mg·L -1shows the best effect,alleviating the phytotoxicity,while promoting the yield of broomcorn millet.
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Keywords ：broomcorn millet;brassinolide;WP mixture of tribenuron –methyl·carfentrazone-ethyl ·MCPA-Na;phytotoxicity mitigation;
active oxygen metabolism
研究表明，在阔世玛胁迫下喷施0.05~0.10mg·L的芸苔素内酯可有效缓解阔世玛对谷子的伤害，使谷子的株高、叶面积和生物量增大，促进其正常生长[24]。因此本试验将芸苔素内酯浓度设置为0.06、0.08、
0.10mg·L-13个浓度。
试验田间种植采取随机区组排列，小区面积为20m2（4m×5m），共设置6个处理：人工除草（CK1）、喷施等量清水不除草（CK2）、0.6kg·hm-2苯唑·二甲钠（M1）、0.6kg·hm-2苯唑·二甲钠+0.06mg·L-1芸苔素内酯（M1S1）、0.6kg·hm-2苯唑·二甲钠+0.08mg·L-1芸苔素内酯（M1S2）、0.6kg·hm-2苯唑·二甲钠+0.10mg·L-1芸苔素内酯（M1S3），每个处理4次重复。待糜子幼苗长至3~4叶期时，选择晴朗、无风的下午喷施0.6 kg·hm-2的苯唑·二甲钠。喷药3d后，喷施不同浓度（0.06、0.08、0.10mg·L-1）的芸苔素内酯缓解药害，采用茎叶喷雾，药液施用量为450L·hm-2。
1.3测定方法及指标
1.3.1药害指数调查
喷施安全剂芸苔素内酯7d后，统一在田间观察并记录糜子叶片的药害及缓解情况，统计各处理重复小区的药害级别及株数，计算药害指数，见公式（1）。药害等级参考字雪靖[7]的药害分级标准：植株正常生长发育、无明显伤害为0级药害；0~20%的叶片枯黄或带斑点为1级药害；20%~50%的叶片变黄且卷曲为2级药害；50%~70%的叶片卷曲枯黄为3级药害；70%~90%的叶片枯萎或20%死亡为4级药害。药害指数=∑(药害级数×该药害等级的植株数)
红豆歌曲王菲调查总株数×最高药害级数
×100
（1）1.3.2田间杂草防效调查
采用大小为0.25m2的铁丝框随机取样，拔取各处理取样框内的杂草，对杂草鲜质量进行称量，药后15d开始调查，之后以15d为间隔开展调查，直至糜子成熟，总计调查4次，糜子田间杂草防效以鲜质量防效表示。
C=W1-W2
W1
×100%（2）
式中：C为鲜质量防效，%；W1为对照CK2杂草鲜质量，g；W2为处理（M1、M1S1、M1S2、M1S3）杂草鲜质量，g。
1.3.3糜子叶片叶绿素含量测定
喷施芸苔素内酯后，分别在糜子苗期（P1）、拔节期（P2）、抽穗期（P3）、灌浆前期（P4）及灌浆后期（P5）在各处理小区随机选取3株糜子植株，采用手持式SPAD-502叶绿素测定仪测定糜子顶部展开叶片的叶绿素含量。
1.3.4糜子叶片抗氧化酶、GST活性和MDA、GSH含量测定
喷施芸苔素内酯后，分别在糜子苗期、拔节期、抽穗期、灌浆前期及灌浆后期采集糜子顶部展开叶片。每次所取叶片样品放入液氮冷冻保存并储存在-80℃冰箱中。POD、SOD、CAT、GST活性和MDA、GSH含量采用相应的检测试剂盒测定，试剂盒均购自北京索莱宝科技有限公司。
1.3.5糜子农艺性状及产量测定
糜子成熟后，各处理随机选取5株糜子植株进行考种，测量糜子株高、茎粗、穗长、穗质量。各处理重复小区未取样行进行单收计产。
1.4统计与分析
利用Excel2007处理数据，Origin2017绘图，SPSS22对数据进行分析，Duncan新复极差法进行差异性分析。表中数据为平均值±标准差。
2结果与分析
2.1芸苔素内酯对除草剂药害及杂草防效的影响
由表1可知，M1处理在糜子各生育时期的杂草鲜质量平均防效均在80%以上（45d除外），且随着生育进程的推进呈先减弱后增强的趋势。喷施芸苔素内酯处理（M1S1、M1S2、M1S3）较M1处理杂草防效略有降低，且随着生育进程的推进呈逐渐降低的趋势。M1S1、M1S2、M1S3处理的药害指数均显著低于M1处理，分别较M1处理下降了11.34、13.26、12.75个百分点，说明喷施芸苔素内酯可以显著减轻除草剂苯唑·二甲钠对糜子的药害。
处理
Treatment
M1
M1S1
M1S2
M1S3
鲜质量防效
怀孕可以吃辣椒吗
Fresh weight control effect/%
15d
84.60a
83.80a
84.30a
78.90a
30d
80.40ab
86.70ab
87.30a
79.20b
45d
79.60a
81.20a
77.90a
75.40a
60d
89.50a
66.70b
68.90b
70.80b
药害指数
Phytotoxicity index
37.17a
25.83b
23.91b
24.42b
注：同列不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。下同。Note：Different lowerca letters in a column indicate significant differences among treatments at P<0.05.The same below.
表1糜子田杂草鲜质量防效和药害指数Table1Broomcorn millet farmland weeds′fresh weight control
effect and phytotoxicity index
由表2可知，随着生育进程的推进，各处理的糜
子叶片叶绿素含量呈先升高后降低的趋势，且除M1S3处理外，其余均在P4期达到峰值。M1处理糜子叶片的叶绿素含量较CK1有所降低（P3除外），喷
施芸苔素内酯后（M1S1、M1S2、M1S3）的糜子叶片叶绿素含量均高于M1处理，说明叶面喷施芸苔素内酯可提高糜子叶片叶绿素含量，进而提高糜子叶片光合作用，减轻苯唑·二甲钠对叶片叶绿素的不利影响。2.3除草剂及安全剂对糜子叶片生理代谢的影响2.3.1糜子叶片活性氧代谢
由图1a 可知，各处理糜子叶片POD 活性随生育期
推进呈先增加后减小的趋势，在P4期POD 活性达到最大值。M1处理的POD 活性在P1期、P2期有所上升，且高于CK2，在P3期缓慢上升但开始低于CK2；与M1处理相比，喷施芸苔素内酯处理的POD 活性在各时期均有所提升。在P4期，M1S1、M1S2、M1S3处理的POD 活性较M1处理分别提升了32.0%、40.1%、33.9%。
由图1b 可知，各处理叶片SOD 活性随生育进程推进呈先升高后降低的趋势，在P4期SOD 活性达到最大值。M1处理的SOD 活性在各时期均为最低且大多时期显著低于CK2；M1S1、M1S2、M1S3处理的SOD 活性均显著高于M1处理且在P4期缓慢上升至峰值，较M1处理分别提高了10.8%、15.4%、8.7%，喷施中浓度芸苔素内酯的M1S2处理的SOD 活性高于低浓度处理（M1S1）和高浓度处理（M1S3，P <0.05）。
由图1c 可知，各处理叶片CAT 活性随生育进程推进呈先增加后减小的趋势，在P4期CAT 活性达到最大值。M1处理的CAT 活性在各时期均最低且显著低于CK2；M1S1、M1S2、M1S3处理的CAT 活性在各时期均有所提高且显著高于M1处理（P1期M1S1除外）。在P4期，M1S1、M1S2、M1S3处理的CAT 活性较M1处理分别提升了14.8%、33.3%、26.8%。除P2期外，其余时期M1S2、M1S3处理的CAT 活性均高于
由图1d 可知，各处理的糜子叶片MDA 含量随生
育进程推进呈逐渐增加的趋势，在P3期、P4期、P5期上升迅速。M1处理的叶片MDA 含量在各时期均显著高于CK2，喷施芸苔素内酯处理的MDA 含量较M1处理均显著下降，不同浓度芸苔素内酯处理间差异不显著（P5期除外）。M1S2处理在P2期、P3期及P5期的MDA 含量在3个芸苔素内酯处理中最小，分别较M1处理显著下降了33.05%、28.48%、20.01%。说明苯唑·二甲钠胁迫下喷施芸苔素内酯俞敏洪演讲
可显著降低糜子叶片细胞内的MDA 含量，缓解苯唑·二甲钠胁迫造成的细胞膜脂过氧化，从而减小了苯唑·二甲钠对糜子叶片细胞膜系统的伤害。
2.3.2糜子叶片GSH 含量和GST 活性
由图2a 可知，随着生育进程的推进，各处理叶片
GSH 含量先升高后降低，在P4期GSH 含量达到最大值。与CK2相比，M1处理在各时期的GSH 含量均显著降低；M1S1、M1S2、M1S3处理的GSH 含量较M1处
理均有不同程度的提高；M1S2、M1S3处理的GSH 活性除P5期外，其余时期均高于M1S1处理。在P4期，M1S1、M1S2、M1S3处理较M1处理的GSH 含量分别显著提高了23.3%、30.8%、25.3%。
由图2b 可知，各处理的糜子叶片GST 活性随生育进程推进呈先升高后降低的趋势，在P3期GST 活性达到最大值。M1处理的GST 活性在各时期均最低且大多时期显著低于CK2；M1S1、M1S2、M1S3处理在各时期的GST 活性均显著高于M1处理；M1S2、M1S3处理在各时期的GST 活性均高于M1S1处理。在P3期，M1S1、M1S2、M1S3处理的GST 活性较M1处理分别显著升高了29.6%、52.4%、39.7%。
2.4除草剂及安全剂对糜子农艺性状及产量的影响
由表3可知，M1处理的株高、穗长显著低于
CK1，茎粗与CK1无显著差异。叶面喷施芸苔素内酯后，各处理的株高、茎粗均显著高于M1处理，穗长与
处理Treatment
CK1CK2M1
M1S1P1
37.27±3.51a
30.17±6.04b
34.17±1.69ab 35.03±0.58ab P2
35.50±1.30bc 34.07±2.08bc 32.90±2.95c
35.93±1.40bc P3
38.30±3.61a 33.93±2.47b
39.43±0.78a 39.87±1.18a P4
42.60±4.33bc 35.70±2.88d
39.87±1.42cd 45.27±1.53ab P5
38.23±1.63ab 34.93±2.14b
36.73±2.72ab 37.43±0.78ab 表2糜子叶片叶绿素含量
Table 2Chlorophyll content of leaf of broomcorn millet
图1糜子叶片活性氧代谢
Figure 1Active oxygen metabolism in the leaves of broomcorn mille
不同小写字母表示处理间差异显著（P <0.05）。下同
Different lowerca letters indicate significant differences among treatments （P <0.05）.The same
带春字的四字成语
描写植物的below
P O D 活性P O D a c t i v i t y /（U ·g -1）
采样时期Sample period
3200240016008000
C A T 活性C A T a c t i v i t y /（U ·g -1）
采样时期Sample period
75604530150
M D A 含量M D A c o n t e n t /（U ·g -1）
采样时期Sample period
S O D 活性S O D a c t i v i t y /（U ·g -1）
采样时期Sample period
CK2
M1
郑板桥的故事M1S1
M1S2
M1S3
