24-表油菜素內酯對大蒜葉片中農藥殘留的降解效果

殷燕玲，夏曉劍，喻景權，周艷虹

(浙江大學農業與生物技術學院,浙江杭州 310058)

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24-表油菜素內酯對大蒜葉片中農藥殘留的降解效果

殷燕玲，夏曉劍，喻景權，周艷虹*

(浙江大學農業與生物技術學院,浙江杭州 310058)

摘 要：以24-表油菜素內酯(24-EBR)預處理大蒜,研究24-EBR對農藥殘留降解的影響。研究結果表明,24-EBR能夠提高大蒜葉片的光合作用,并緩解毒死蜱對光合作用的抑制;不同濃度的24-EBR均可促進大蒜葉片中百菌清的降解,其中以0.1 μmol·L-1效果最佳。以該濃度的24-EBR預處理后,在農藥處理后7 d內大蒜葉片中的百菌清和毒死蜱的檢出量均低于對照。

關鍵詞：大蒜; 24-表油菜素內酯;農藥殘留

文獻著錄格式:殷燕玲,夏曉劍,喻景權,等.24-表油菜素內酯對大蒜葉片中農藥殘留的降解效果[J].浙江農業科學,2016,57 (4):526-529.

大蒜(Allium sativum L.)屬百合科蔥屬,是蔥蒜類蔬菜的一種。大蒜以其獨特的辛辣味和消炎殺菌功效成為中國消費者比較喜愛的一類蔬菜。據統計,我國的大蒜栽培面積在2000年已經達到40 萬hm2[1]。根據聯合國糧農組織統計,我國大蒜出口約占世界大蒜貿易量的90%,在國際市場上具有較強的競爭力,大蒜已成為我國出口量最多的農產品。

近年來,消費者因食用“有毒”大蒜引發食物中毒事件頻頻發生,同時農藥超標也已成為限制蔥蒜類蔬菜出口的主要因素之一。目前,大蒜主要的病蟲害主要包括葉枯病、銹病、花葉病毒病以及蚜蟲、蒜蛆等,百菌清、多菌靈、毒死蜱等農藥用量較大,如何采取有效措施降低大蒜的農藥殘留對于提高其安全品質和出口創匯意義重大。

農藥施用后一部分殘留于蔬菜表面,另一部分進入蔬菜組織內部,從而被細胞的解毒機制轉化、代謝、降解。目前,農藥降解酶是為數不多的農殘降解產品之一,但是其成本較高,且農藥降解效率不穩定,容易造成二次污染[2]。重要的是,對于進入農產品組織內的農藥降解作用有限。近年的研究發現,細胞色素P450、水解酶和谷胱甘肽-S-轉移酶(GST)等在農藥降解代謝中具有重要作用,但對于農藥在植物體內的代謝途徑、動力學及其調控機制仍不清楚。我們的研究表明,油菜素內酯(brassinosteriods,BRs)除在植物生長發育及逆境防御中的起重要作用,也能夠緩解多種農藥引起的藥害[3-4]。此外,油菜素內酯能夠促進谷胱甘肽的合成與再生,從而促進百菌清農藥在番茄植株體內的降解代謝[5-6]。

本研究將24-表油菜素內酯(24-EBR)應用于大蒜,研究發現,24-EBR能夠顯著加快大蒜中百菌清、毒死蜱的代謝速率,明顯降低這些農藥在大蒜葉片中的殘留,為大蒜農藥殘留的降解提供了安全有效的配套技術。

1　材料與方法

1.1處理設計

試驗1—2均于浙江大學農場大田進行。供試材料為大蒜(品種:American EARl),供試農藥為:百菌清(75%可濕性粉劑,達科寧),毒死蜱(48%乳油,陶氏益農)。試驗均在大蒜苗期進行,分別用于以下試驗處理。

試驗1。試驗設置8個處理。百菌清+清水對照、百菌清+7個不同濃度24-EBR。百菌清使用2倍推薦劑量,即加水稀釋100倍,相當于濃度為11.2 mmol·L-1,24-EBR的使用濃度為10,4,2,1,0.5,0.1和0.02 μmol·L-1,于農藥使用前1 d葉面噴施。每個處理設置3個區組,每區組60株大蒜。取樣時間點為農藥噴施后第9天,樣品置于-40℃用于農藥殘留測定。

試驗2。試驗設置4個處理:百菌清+清水對照、百菌清+ 24-EBR、毒死蜱+清水對照、毒死蜱+24-EBR。百菌清使用濃度同試驗1,毒死蜱使用2倍推薦劑量,即加水稀釋500倍,相當于3.4 mmol·L-1,于農藥處理前一天噴施0.1 μmol· L-124-EBR。每個處理設置3個區組,每區組有60株大蒜。于農藥噴施第0,1,3,5,7和9天測定光合速率并取樣,樣品置于- 40℃用于農藥殘留測定。

1.2方法

1.2.1農藥殘留測定

百菌清和毒死蜱提取方法。將大蒜葉片表面洗凈,稱取10 g葉片樣片于盛有60 mL石油醚(60～90℃)和40 g無水硫酸鈉的廣口瓶中,高速勻漿2 min,抽濾,濾渣用石油醚淋洗3次,合并濾液于平底燒瓶中,旋轉蒸發至近干,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正己烷活化的弗羅里硅土吸附柱中凈化,并分別用10 mL正己烷/丙酮(9∶1)混合液淋洗平底燒瓶,10 mL正己烷淋洗吸附柱,將收集到的液體轉移到原平底燒瓶,旋轉蒸發至近干,用色譜純正己烷定容至10 mL,待GC-MS檢測。

百菌清檢測條件。使用HP-5MS毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),升溫程序80℃保持1 min,按25℃·min-1升溫至60℃保持3.8 min,進樣口溫度260℃,檢測器溫度280℃,不分流進樣,進樣量為1 μL。

毒死蜱檢測條件。使用HP-5MS毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),升溫程序80℃保持1 min,按15℃·min-1升溫至200℃后按25℃· min-1升溫至260℃,保持4 min,進樣口溫度260℃,檢測器溫度280℃,不分流進樣,進樣量為1 μL。

1.2.2光合速率測定

使用LI-6400XT光合儀,狹長葉室,于農藥處理后第0,1,3,5,7,9天上午10:00—11:00檢測大蒜葉片在正常光強(600 μmol·m-2·s-1)下的光合速率,檢測條件為環境CO2濃度為400 μL·L-1,葉片溫度為(22±1)℃,空氣濕度為70%～75%。每個處理隨機挑選20片大蒜葉片,取其平均值。

2　結果與分析

2.124-EBR緩解農藥對大蒜光合作用抑制的效果

本實驗研究發現,毒死蜱處理導致大蒜葉片光合速率(Pn)顯著下降,處理1 d后,Pn較對照下降71.9%。0.1 μmol·L-124-EBR預處理1 d有效促進了大蒜葉片光合作用,較對照增加11.6%,并減輕了毒死蜱處理對Pn的抑制程度。毒死蜱處理1 d后,24-EBR處理植株較對照提高108.6%。隨毒死蜱處理時間的延長,植株Pn逐漸恢復,于處理7 d后恢復至對照水平,而24-EBR處理能加快Pn的恢復,于處理5 d即能恢復至對照水平(圖1)

圖1　24-EBR對毒死蜱引起的大蒜光合抑制的緩解效果

2.224-EBR降低大蒜農藥殘留的適宜濃度篩選

如圖2所示,不同濃度的24-EBR預處理大蒜葉片1 d后,百菌清降解率均明顯高于清水處理。在低濃度下(0.05～1 μmol·L-1),百菌清的降解率均超過了60%,0.1 μmol·L-1處理加速百菌清降解的效果最好,達64%,而清水預處理的對照中,百菌清降解率僅29%。雖然高濃度(2～10 μmol·L-1)的24-EBR預處理相比于低濃度24-EBR預處理,百菌清的降解率有所下降,但均顯著高于對照。因此,測試的不同濃度的外源24-EBR處理均能顯著加速大蒜葉片中百菌清殘留的降解,其中以0.1 μmol·L-1促農殘降解的效果最好。

圖2　不同濃度24-EBR對大蒜葉片百菌清殘留降解率的影響

2.324-EBR促進大蒜農藥殘留降解的時間效應

根據上述試驗結果,實驗進一步分析了24-EBR促進百菌清和毒死蜱降解的效果。結果表明,預處理0.1 μmol·L-124-EBR 1 d,能加速百菌清和毒死蜱在大蒜葉片中的降解速率,以對百菌清的加速降解效果更為明顯,處理第3天,百菌清和毒死蜱農藥殘留量分別比對照低78.9%和31.4% (圖3)。

圖3　24-EBR預處理對大蒜葉片百菌清和毒死蜱殘留量的影響

3　討論

實驗室條件下油菜素內酯(BRs)對番茄和黃瓜等作物中毒死蜱、百菌清等多種農藥殘留的降解具有顯著的促進作用[3,5]。田間試驗結果表明,24-EBR能有效加速大蒜葉片中百菌清、毒死蜱的降解速率,減少大蒜葉片中的農藥殘留量。與溫室的密閉條件不同,大田的開放條件有利于農藥殘留的揮發和葉片表面殘留的理化降解,尤其是毒死蜱等汽化溫度較低的農藥,但在噴施后期的降解速率顯著降低,說明對于進入植物組織內部的毒死蜱殘留降解速率較為緩慢,而百菌清的降解速率較為穩定。預處理24-EBR可顯著加速農藥殘留的降解,其機制可能與激發植物內在解毒機制有關。研究表明,BRs能上調解毒關鍵酶,如谷胱甘肽S-轉移酶(GST)、過氧化物酶(POD)和谷胱甘肽還原酶(GR)等活性及解毒相關基因,如P450,GST,UGT等的表達,并促進谷胱甘肽的合成與再生,從而加速農藥殘留在植物體內的降解代謝,降低農藥殘留量[6]。本研究結果表明,外源噴施24-EBR在降低大蒜葉片毒死蜱、百菌清農藥的殘留量方面有較好的效果,且在處理24-EBR第2天后百菌清和毒死蜱的降解速率就會有明顯的加快,因此,在大蒜采收前噴施合適劑量的24-EBR能夠加快農藥殘留的降解,縮短安全間隔期。農藥通過抑制靶標生物的特定生化反應控制病蟲害的發生的同時,也會對非靶生物產生一系列生理危害,例如降低作物生長速率,抑制葉綠素、蛋白質和碳水化合物的生物合成等[7]。本研究表明,毒死蜱顯著抑制了大蒜葉片光合速率,但光合速率7 d后能恢復至對照水平,這可能與作物能自身啟動解毒代謝機制有關。外源噴施BR能緩解除草劑、殺菌劑和殺蟲劑對黃瓜葉片光合作用的抑制[3]。我們的研究也表明,24-EBR能有效降低毒死蜱對大蒜葉片光合作用的抑制程度,并加快光合功能的恢復,這可能與BR能上調卡爾文循環關鍵酶活性進而促進光合作用有關[8]。同時,BR能激活抗氧化系統,減少農藥、污染物等化學毒害物質引起的ROS累積,進而減輕ROS對光合作用的抑制。此外,24-EBR激活的解毒代謝機制對農藥殘留的加速降解有效降低了農藥殘留,這也加快了光合機構功能的恢復。

盡管不同農藥種類和24-EBR的使用方式會導致BRs對農殘的降解效果存在一定差異,24-EBR在大蒜農殘降解效果上總體作用顯著,同時也顯示了24-EBR在農藥降解應用上的靈活性。為了提升農產品的安全質量,可以通過噴施合適劑量的24-EBR,既能夠促進農作物的生長,提高產量,又能達到降低農藥殘留的效果。在日后的大蒜生產中可以大面積應用,實現無公害蔬菜生產,增加出口創匯。

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(責任編輯：張 韻)

中圖分類號：S633.4

文獻標志碼：A

文章編號：0528-9017(2016)04-0526-03

DOI10.16178/j.issn.0528-9017.20160424

收稿日期:2016-01-18

基金項目:農業部公益性行業(農業)科研專項(200903018);國家大宗蔬菜產業技術體系建設專項(CARS-25-C-10)

作者簡介:殷燕玲(1990—),女,山東濱州人,博士,從事農藥殘留降解研究工作,E-mail:894337103@qq.com。

通信作者:周艷虹,從事蔬菜生長發育調控與安全生產研究工作,E-mail:yanhongzhou@zju.edu.cn。