咪唑乙烟酸对大豆根瘤固氮酶活性及氮代谢的影响

摘要

除草剂的广泛使用给农业生产带来巨大效益的同时也会对环境和生物带来潜在危害。根瘤菌与大豆根系组成的共生固氮体具有固定空气中氮气的作用，共生固氮作用可为大豆生长和产量的形成提供丰富的氮素营养。共生固氮作用除了受根瘤菌和寄主大豆共生关系的影响外，同时还受环境的显著影响。咪唑乙烟酸是大豆田常见的除草剂之一，咪唑乙烟酸是选择性芽前及早期苗后除草剂，其作用靶标为乙酰乳酸合成酶（ALS），目前广泛应用于大豆田防除多种禾本科、莎草科及阔叶杂草。到目前为止还未见把咪唑乙烟酸对根瘤固氮及氮代谢结合在一起做为整体来系统研究的相关报道。本文研究了咪唑乙烟酸对大豆根瘤固氮及氮代谢的影响，旨在为明确咪唑乙烟酸对大豆根瘤固氮及氮代谢的影响提供理论依据，这对合理解决除草剂施用后造成的大豆根瘤固氮和氮代谢的不利影响具有重要的实践意义。本文通过田间试验研究了咪唑乙烟酸对大豆根瘤生长、根瘤固氮酶及氮代谢关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶以及谷氨酸和全氮含量的影响。研究结果如下：
　　 1、咪唑乙烟酸土壤处理后67天，用量62.5ga.i./h㎡和250ga.i./h㎡对根瘤数仍具有抑制作用，抑制率分别为27.94％和9.66％；茎叶施药一次后，用量125ga.i./h㎡对根瘤数具有持续的抑制作用，抑制率为8.36％～28.44％，至施药后30天，用量62.5ga.i./h㎡对根瘤数的抑制作用得到解除；茎叶施药两次后，用量62.5+62.5ga.i./h㎡和125+125ga.i./h㎡持续抑制根瘤数，抑制率分别为3.83％～20.32％和0.38％～48.08％。
　　 咪唑乙烟酸对根瘤鲜重有显著的抑制作用，土壤处理后用量62.5ga.i./h㎡在施用后的47和61天对根瘤鲜重无显著影响，但在67天对根瘤鲜重的抑制作用达到最高，抑制率为17.09‰茎叶施药一次10天后，用量62.5ga.i./h㎡和125ga.i./h㎡对大豆根瘤鲜重的抑制作用达到最高，抑制率为18.59％和23.09％，抑制作用在施药后的24至30天得到解除；茎叶施药两次后9天，用量62.5+62.5ga.i./h㎡对大豆根瘤鲜重的抑制作用达到最高，抑制率为25.92％，第31天用量125+125ga.i./h㎡对大豆根瘤鲜重的抑制作用达到最高，抑制率为38.84％。
　　 2、咪唑乙烟酸对大豆根瘤固氮酶活性具有显著的抑制作用，随着咪唑乙烟酸施用量的增加，固氮酶活性表现为降低规律。咪唑乙烟酸土壤处理后75天，用量62.5ga.i./h㎡、125ga.i./h㎡和250ga.i./h㎡抑制作用均达到最高，抑制率为68.48％、68.86％和77.41％；茎叶处理施药一次后30天，用量125ga.i./h㎡抑制作用达到最高，抑制率为70.83％，第38天用量62.5ga.i./h㎡抑制作用达到最高，抑制率为55.70％；茎叶两次施药后第23天，用量62.5+62.5ga.i./h㎡和125+125ga.i./h㎡抑制作用均达到最高，抑制率为80.42％和75.47％。
　　 3、咪唑乙烟酸对大豆根部和叶片中的硝酸还原酶活性表现为显著的抑制作用。咪唑乙烟酸土壤处理后75天，用量62.5ga.i./h㎡、125ga.i./h㎡和250ga.i./h㎡对根系硝酸还原酶活性抑制率分别为44.98％、64.26％和53.26％，此时只有咪唑乙烟酸用量250ga.i./h㎡对叶片硝酸还原酶活性仍具有显著抑制作用，抑制率为8.99％；咪唑乙烟酸茎叶处理对根部和叶片中的硝酸还原酶活性的抑制作用一直持续到测定的第38天。茎叶施药一次后38天，用量62.5ga.i./h㎡和125ga.i./h㎡对根系硝酸还原酶活性抑制率分别为57.90％和64.70％，对叶片硝酸还原酶活性抑制率为25.29％和48.79％；茎叶施药两次后38天，用量62.5+62.5ga.i./h㎡和125+125ga.i./h㎡对根系硝酸还原酶活性抑制率分别为47.81％和69.56％，对叶片硝酸还原酶活性的抑制率为78.44％和10.15％。
　　 4、咪唑乙烟酸对大豆谷氨酰胺合成酶活性具有显著抑制作用。土壤处理后61天，用量62.5ga.i./h㎡、125ga.i./h㎡和250ga.i./h㎡对根系中的谷氨酰胺合成酶活性的抑制作用达到最高，抑制率分别为27.41％、28.01％和24.33％，至67天大豆根系谷氨酰胺合成酶活性的抑制作用得到解除。咪唑乙烟酸土壤处理后，在试验测定的75天内始终对叶片谷氨酰胺合成酶活性具有显著的抑制作用。
　　 茎叶施药一次后18天，用量62.5ga.i./h㎡和125ga.i./h㎡对大豆根系谷氨酰胺合成酶开始有显著影响并持续至试验测定的第38天，此时对根系谷氨酰胺合成酶活性的抑制率为24.22％和30.92％，对叶片谷氨酰胺合成酶活性的抑制率分别为10.71％和9.48％；茎叶施药两次后23天，用量62.5+62.5ga.i./h㎡和125+125ga.i./h㎡对大豆根系谷氨酰胺合成酶表现出显著的抑制作用，且抑制率达到最高值，分别为28.44％和27.90％，对叶片谷氨酰胺合成酶活性的抑制率分别为1.92％和10.22％。
　　 5、咪唑乙烟酸显著降低大豆谷氨酸含量。土壤处理后61天，用量62.5ga.i./h㎡、125ga.i./h㎡和250ga.i./h㎡对根部和叶片中的谷氨酸含量的抑制作用均达到最高，对根部谷氨酸含量的抑制率为20.86％、21.31％和23.13％，对叶片谷氨酸含量的抑制率为15.06％、10.87％和19.61％，对根瘤中谷氨酸含量的抑制率为3.54％、5.58％和5.94％。咪唑乙烟酸62.5ga.i./h㎡和125ga.i./h㎡土壤处理分别在施药后的47天和75天对叶片和根系中的谷氨酸含量无显著抑制作用。
　　 咪唑乙烟酸茎叶施药一次分别在施药后18天和24天对根瘤和根系谷氨酸含量抑制作用达到最高，抑制率为分别为：13.19％～14.83％和20.86％～27.52％。30天和38天后咪唑乙烟酸对根瘤和根系谷氨酸含量的抑制作用得到解除；茎叶施药两次后9天，对根系和根瘤谷氨酸含量的抑制作用达到最高，23天后根系谷氨酸含量的抑制作用得到解除，38天后根瘤谷氨酸含量的抑制作用得到解除。
　　 6、咪唑乙烟酸对大豆叶片和籽粒中的含氮量具有显著影响。咪唑乙烟酸125ga.i./h㎡土壤处理后55天对大豆叶片中全氮含量的抑制作用最大，抑制率为11.41％，至67天这种抑制作用得到解除。咪唑乙烟酸62.5ga.i./h㎡和250ga.i./h㎡土壤处理后61天对大豆叶片全氮含量抑制作用最大，抑制率为5.78％和13.49％。咪唑乙烟酸土壤处理对大豆籽粒含氮量的抑制率分别为15.86％、25.31％和29.96％。
　　 咪唑乙烟酸62.5ga.i./h㎡和125ga.i./h㎡茎叶施药一次后18天，对大豆叶片的全氮含量抑制作用最大，抑制率为11.21％和15.46％。茎叶处理施药一次对大豆籽粒含氮量的抑制率分别为29.35％和23.98％；茎叶施药两次后9天，用量125+125ga.i./h㎡对叶片中全氮含量抑制作用最大，抑制率为29.41％。咪唑乙烟酸62.5+62.5ga.i./h㎡对叶片全氮含量抑制作用在施药后15天达到最大，抑制率为10.87％。茎叶施药两次对大豆籽粒含氮量的抑制率分别为24.57％和36.92％。
　　 7、62.5ga.i./h㎡咪唑乙烟酸土壤处理对大豆产量无影响，但125ga.i./h㎡和250ga.i./h㎡处理造成大豆显著减产，减产率分别为9.44％和23.85％；62.5ga.i./h㎡咪唑乙烟酸茎叶施药一次对大豆产量无显著影响，而125ga.i./h㎡处理造成大豆显著减产；62.5+62.5ga.i./h㎡咪唑乙烟酸两次施药对大豆产量无影响，而125+125ga.i./h㎡处理造成大豆显著减产17.78％。

目录

文摘

英文文摘

Contents

1 引言

1.1 咪唑乙烟酸概述

1.1.1 咪唑乙烟酸基本情况

1.1.2 咪唑乙烟酸的应用概况

1.2 氮代谢

1.2.1 氮代谢概述

1.2.2 国内外氮代谢的研究进展

1.3 固氮作用

1.3.1 固氮作用概述

1.3.2 国内外固氮作用的研究进展

1.4 除草剂对根瘤固氮作用的影响

1.5 研究内容及技术路线

1.5.1 研究内容

1.5.2 技术路线

1.6 研究目的与意义

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 供试大豆品种

2.1.2 供试药品

2.2 主要仪器

2.3 试验设计

2.4 试验方法

2.4.1 根瘤固氮酶活性测定

2.4.2 硝酸还原酶测定（磺胺比色法）

2.4.3 谷氨酰胺合成酶测定

2.4.4 谷氨酸含量测定

2.4.5 植物组织中全氮含量的测定

2.4.6 大豆测产方法

2.5 计算公式

2.5.1 不同处理大豆根瘤个数和鲜重的抑制率

2.5.2 不同处理对大豆的减产率

2.5.3 不同处理对大豆酶活性的抑制率

2.6 数据分析

3 结果与分析

3.1 咪唑乙烟酸对大豆根瘤生长的影响

3.1.1 咪唑乙烟酸对大豆根瘤数的影响

3.1.2 咪唑乙烟酸对大豆根瘤鲜重的影响

3.2 咪唑乙烟酸对大豆根瘤固氮酶活性的影响

3.3 咪唑乙烟酸对大豆硝酸还原酶活性的影响

3.3.1 咪唑乙烟酸对大豆根系硝酸还原酶活性的影响

3.3.2 咪唑乙烟酸对大豆叶片硝酸还原酶活性的影响

3.4 咪唑乙烟酸对大豆谷氨酰胺合成酶活性的影响

3.4.1 咪唑乙烟酸对大豆根系谷氨酰胺合成酶活性的影响

3.4.2 咪唑乙烟酸对大豆叶片谷氨酰胺合成酶活性的影响

3.5 咪唑乙烟酸对大豆谷氨酸含量的影响

3.5.1 咪唑乙烟酸对大豆根系谷氨酸含量的影响

3.5.2 咪唑乙烟酸对大豆叶片谷氨酸含量的影响

3.5.3 咪唑乙烟酸对大豆根瘤谷氨酸含量的影响

3.6 咪唑乙烟酸对大豆全氮含量的影响

3.6.1 咪唑乙烟酸对大豆叶片全氮含量的影响

3.6.2 咪唑乙烟酸对大豆籽粒全氮含量的影响

3.7 咪唑乙烟酸对大豆产量的影响

4 讨论

4.1 除草剂对大豆根瘤固氮作用的影响

4.2 除草剂对大豆根瘤固氮的影响与硝酸还原酶的关系

4.3 除草剂对大豆根瘤固氮的影响与谷氨酰胺合成酶的关系

5 结论

5.1 咪唑乙烟酸对大豆根瘤生长的影响

5.2 咪唑乙烟酸对大豆根瘤固氮酶活性的影响

5.3 咪唑乙烟酸对大豆硝酸还原酶活性的影响

5.4 咪唑乙烟酸对大豆谷氨酰胺合成酶活性的影响

5.5 咪唑乙烟酸对大豆谷氨酸含量的影响

5.6 咪唑乙烟酸对大豆全氮含量的影响

5.7 咪唑乙烟酸对大豆产量的影响

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文