[C环-U-14C]丙酯草醚在油菜/水稻中的吸收、运转及分布

丙酯草醚(ZJ0273)是我国创制的一种新型高效油菜田除草剂。本文以[C环-U-14C]丙酯草醚为示踪剂,在实验室条件下,对丙酯草醚在敏感性植物水稻和耐性植物油菜中的吸收、运转及分布规律进行了研究。结果表明：（1）施药后,水稻和油菜对丙酯草醚的吸收量总体呈随时间增加而增加的趋势,且前者大于后者。至384 h,水稻对丙酯草醚的吸收量为24.1%,而油菜仅为4.1%,水稻约为油菜的5.88倍。（2）丙酯草醚被油菜和水稻根系吸收后,均主要分布在根部,不易向上运转。水稻根系与地上部（茎叶）的放射性分布比为7.10︰1,油菜则为4.44︰1;水稻和油菜根系中单位质量放射性活度分别是各自地上部的10.36和9.85倍。（3）水稻根系和茎叶单位质量放射性活度(分别为9.470 Bq/mg和0.910 Bq/mg)显著高于油菜(3.870 Bq/mg和0.390 Bq/mg)。水稻与油菜对丙酯草醚吸收量以及单位质量中积累量的差异可能是丙酯草醚对两者存在选择性的原因之一。     

ALA提高丙酯草醚胁迫下油菜幼苗耐性研究

对油菜幼苗叶面喷施不同浓度的丙酯草醚(ZJ0273)和5-氨基乙酰丙酸(ALA),研究了ALA与丙酯草醚协同处理对苗期的油菜是否安全。结果表明,丙酯草醚随浓度从100~1000mg/L变化,逐渐抑制油菜幼苗生长,鲜重减少,净光合速率和叶绿素含量降低;过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性下降,丙二醛(MDA)积累提高。而10~100mg/L的ALA则促进油菜幼苗生长,增加植株的鲜重、净光合速率并提高了叶绿素含量,POD、SOD和APX酶活性均比对照显著提高,MDA积累减少;500mg/L的ALA效果相反,表现为抑制作物生长。100mg/L ALA和不同浓度的丙酯草醚协同处理,油菜幼苗均比对照生长的更好,鲜重增加,净光合速率提高,抗氧化酶活性增加,MDA积累减少。因此,ALA可以提高油菜幼苗在除草剂丙酯草醚胁迫下的耐性。     

[A环-U-~(14)C]丙酯草醚在土壤中的吸附与解吸特性研究

丙酯草醚(ZJ0273)是我国拥有自主知识产权的新型高效油菜田除草剂。本文以[A环-U-14C]丙酯草醚为示踪剂,在实验室模拟条件下,采用液体闪烁测量技术对其在7种土壤中的吸附和解吸特性进行了研究。结果表明:(1)丙酯草醚在7种土壤中的吸附等温线均能极显著符合Freundlich、Langmuir和线性模型,相对而言,前两种模型的相关系数R2(0.9883~0.9998)明显高于线性模型(R2=0.9173~0.9593);(2)丙酯草醚在7种土壤中的解吸等温线能被Freundlich模型和线性模型很好地描述;(3)丙酯草醚极易被土壤吸附,不同类型的土壤对其吸附的差异较大,吸附常数KF与土壤有机质含量呈显著正相关,与之对应的解吸率极低。丙酯草醚吸附解吸过程存在明显的滞后现象,应科学合理地在有机质丰富的土壤中使用。     

丙酯草醚胁迫下靶标基因在油菜子叶胚状体中的表达特征

以甘蓝型油菜品种浙双758为材料,利用小孢子离体培养和实时荧光定量PCR技术,研究了油菜子叶胚状体中ALS酶和KARI酶在不同浓度(0、1、10 mg/L)油菜田新型除草剂丙酯草醚(ZJ0273)处理下的生理活性、基因相对表达量差异及其动态变化特征.结果表明,ZJ0273处理后,ALS酶和KARI酶的活性发生了变化,均...     

好氧土壤中[C环-U-14C] 丙酯草醚的结合残留及其在腐殖质中的分布动态

农药的环境行为与归趋,尤其是结合残留研究,是新农药安全性评价的重要内容之一,这关系到新农药的科学使用。本文利用14C同位素示踪技术,研究了[C环-U-14C]丙酯草醚(ZJ0273)在3种不同类型好氧土壤中的结合残留及其在富啡酸、胡敏酸和胡敏素中的动态分布。结果表明：（1）在整个培养过程中,土壤中的丙酯草醚结合残留量均随时间而递增。培养至75d,红砂土（S1）、黄松土（S2）与淡涂泥田（S3）中的14C-BR最大值分别为引入量的12.55%,20.35%和20.49%,且富含有机质和pH较高的土壤更易与丙酯草醚形成结合残留;（2）丙酯草醚与富啡酸、胡敏酸和胡敏素形成的结合残留,含量大小依次为富啡酸＞胡敏素＞胡敏酸。因此,丙酯草醚与土壤基质形成结合残留的过程中,富啡酸起主要作用,而胡敏酸的作用最小。     

[A环-U-~(14)C]丙酯草醚在土壤中的迁移和淋溶

在实验室模拟条件下,采用同位素成像及液体闪烁测量技术对[A环-U-14C]丙酯草醚在7种土壤中的迁移和淋溶特性进行了研究。结果显示:[A环-U1-4C]丙酯草醚在7种土壤(S1~S7)薄板层析中的Rf值分别为0.36、0.27、0.21、0.31、0.30、0.15和0.24,这表明丙酯草醚在S1中属于中等移动农药,而在其余6种土壤中均属于不易移动农药。结果还表明,[A环-U1-4C]丙酯草醚在7种土壤中随水(最大降雨量200mm/24h)的淋溶性较弱,在S1和S4中其主要分布在0~6cm土层,其余5种土壤中则主要分布在0~4cm土层。丙酯草醚在7种供试土壤中的最大淋溶量峰值均出现在0~2cm表层。因此,从迁移和淋溶特性看,田间使用丙酯草醚不易对地下水造成污染。     

丙酯草醚对百合生长的影响及其在鳞茎中的残留

百合田间种植易受杂草危害,为寻求高效低毒、适用于百合生产的新型除草剂及其使用技术,本试验研究了我国创制的新型高效除草剂丙酯草醚对百合田间杂草的控制情况和对其生长的影响规律,同时利用高效液相色谱法检测了其在百合鳞茎中的残留。结果表明,丙酯草醚作为土壤处理剂,于杂草芽前处理,在60 g ai·hm~(-2)用药剂量下能有效防除百合田间禾本科和部分阔叶杂草,杂草鲜重总防效为87.2%;百合田早期喷施丙酯草醚,不仅对百合整个生育期的植株无药害,而且处理组百合在现蕾期、始花期和盛花期的株高、地上部鲜重、花蕾数、花苞数和花朵数均极显著大于对照组,丙酯草醚处理显著促进了百合的生理和生殖生长。高效液相色谱分析结果表明,百合田早期喷施丙酯草醚,在处理组百合鳞茎中未检出丙酯草醚残留(检测限0.001 mg·kg~(-1)FW)。由此可见,丙酯草醚能用于百合田间杂草防除,对百合生长及其食用是安全的。本研究结果为百合田间杂草防除提供了科学依据和技术支持。     

除草剂对不同耐寒性水稻幼苗的氧化胁迫效应

通过分析比较百草枯和丙酯草醚处理以及零上低温处理对水稻幼苗的生长、膜脂过氧化及抗氧化剂水平的效应,研究了新型除草剂丙酯草醚对不同耐寒性水稻品种（耐寒性品种圣稻13和冷敏感性品种IR50）的氧化胁迫特征。100 nmol/L丙酯草醚处理显著抑制圣稻13和IR50幼苗的生长,但50 nmol/L百草枯仅对IR50幼苗生长有显著抑制。百草枯处理使2个水稻品种的丙二醛（MDA）有大幅度的提升,这与百草枯通过产生氧自由基的杀草机理相符,而圣稻13对百草枯一定程度的抗性可能与其谷胱甘肽和抗坏血酸的上升响应有关。丙酯草醚处理虽然引起圣稻13中MDA的上升,但对IR50的MDA含量没有显著影响,表明丙酯草醚处理对圣稻13造成了氧化胁迫伤害,而对IR50的生长抑制可能与氧化胁迫没有密切关系。     

小麦微粒体对丙酯草醚的代谢作用初探

用5%乙醇和10mmol/L丙酯草醚诱导的小麦黄化苗茎部制备微粒体,与[C环-U1-4C]丙酯草醚保温反应,产物经乙酸乙酯萃取,HPLC-LSC分离测定,最后用HPLC-MS鉴定其分子结构,发现了3种与Smiles重排相关的14C标记丙酯草醚代谢物(Y1,Y2和Y3),据此推测丙酯草醚在小麦微粒体(细胞色素P450酶系)的作用下进行了羟基化。研究结果还表明,微粒体反应体系可能也有助于丙酯草醚的异构化作用。     

新型除草剂丙酯草醚的微量合成

从苯酚、对氨基苯甲酸和2-甲硫基-4,6-二氯嘧啶出发,建立了包含取代、氧化和缩合等7步反应的丙酯草醚除草剂微量制备方法。最终产物经制备HPLC纯化,其收率为53%,化学纯度大于98%,用MS(EI)、HPLC-MS1、H-NMR、UV等方法确认了丙酯草醚的结构。所建立的丙酯草醚微量制备方法,为放射性同位素标记丙酯草醚的合成奠定了基础。     

水稻-油菜轮作模式下秸秆还田替代钾肥的效应

【目的】研究稻-油轮作条件下秸秆还田配施钾肥对水稻和冬油菜产量、 地上部钾素累积量、 钾肥利用率以及土壤钾素含量的影响,明确长期秸秆还田替代钾肥的效果,为秸秆还田下稻-油轮作中钾肥的合理施用提供科学依据。【方法】2011~2014年在湖北省粮油主产区-江汉平原选择土壤供钾能力较高的农田,布置水稻-冬油菜轮作定位试验。试验共设7个处理,分别为: 1)CK(-K); 2)+K; 3)+S; 4)S+1/4K; 5)S+1/2K; 6)S+3/4K和7)S+K。其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,K2O用量为90 kg/hm2。【结果】 1)与不施钾(-K)相比,施用钾肥和秸秆还田均不同程度地增加了水稻和冬油菜年均产量和钾素吸收量,尤以秸秆还田配施钾肥处理(S+K)的水稻和冬油菜产量和地上部钾素吸收量最高,与对照(-K)相比增产率分别为12.8%和19.1%; 地上部钾素(K2O)累积吸收量增幅分别达到35.7%和79.3%。2)在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田对水稻和冬油菜的钾肥吸收利用率没有显著影响,但均使两种作物的钾素吸收利用率显著降低。与秸秆不还田相比,秸秆还田后水稻季的钾肥与钾素农学利用率明显降低,而冬油菜季则分别显著提高与持平; 秸秆还田后,水稻季的钾素农学利用率显著降低,而冬油菜季则持平。3)通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、 地上部吸钾量增幅的相关分析得出秸秆还田后当前的推荐钾肥用量偏高。根据肥效模型并结合实际产量和农田钾素养分平衡拟合得出,水稻和冬油菜的年均适宜钾肥用量分别为52.0和61.9 kg/hm2,比推荐用量可分别减少42.2%和31.2%。【结论】在土壤钾素含量较高的情况下,稻-油轮作区开展连续秸秆还田不仅能够降低钾肥投入量,获得较高的粮油经济产量,还可以提高土壤有效钾含量并维持农田系统养分平衡以及秸秆钾素资源的良性循环。     

开放式空气CO2浓度升高对水稻土壤可溶性C、N和P的影响

采用 FACE (Free air carbon dioxide enrichment)技术,研究了不同 N 施肥水平下,大气 CO2浓度升高对水稻/小麦轮作中水稻土壤可溶性 C、N、P 的影响。结果表明,CO2浓度升高使土壤表层可溶性 C 含量增加,土壤 5 ~ 15 cm 的可溶性 C 含量倾向于降低,增加 N 肥施用(常规 N 处理)更易于使土壤可溶性 C 含量降低。CO2浓度升高使水稻土壤中的可溶性 N 含量降低,在低 N 处理和土壤表层降低幅度较大,N 肥施用仍有提高的余地。CO2浓度升高使水稻成熟期土壤可溶性 P 含量增加,但是常规N 处理下会降低水稻生长前期和土壤表层的可溶性 P,增加 N 肥施用有利于水稻对 P 的吸收。     

水稻对~(14)CO_3~(2-)的吸收和积累动态

用同位素示踪技术研究水稻对14CO32-的吸收和积累动态,及其在水稻田中的行为特性。结果表明:通过水稻根系和浸于水中的茎杆下部吸收的14CO32-离子会向上部组织输送并形成积累趋势;在上部组织中,叶和茎杆上部的14C比活度随时间呈逐渐上升的趋势,而穗中的比活度于14d达最大值(271.9Bq/g)后又呈下降趋势;茎杆下部由于直接浸于水中,表现出对14CO32-离子的快速吸收、吸附,此后随时间呈下降趋势,根部表现出上升过程迟后于茎杆下部,其14C比活度也低于茎杆下部。上部组织(穗、叶和茎杆上部)中14C的百分含量随时间上升,而下部组织(茎杆下部和根)则相反,至试验后期(21~35d),其百分含量基本持平(约各占50%),14C从下部组织向上部组织输送的特征非常明显。     

Uptake and metabolic fate of [14C]-2,4-dichlorophenol and [14C]-2,4-dichloroaniline in wheat (Triticum aestivum) and soybean (Glycine max)

The uptake and metabolism of [14C]-2,4-dichlorophenol (DCP) and [14C]-2,4-dichloroaniline (DCA) were investigated in wheat and soybean. Seeds were exposed to a nutrient solution containing 50 microM of one of two radiolabeled compounds, and plant organs were harvested separately after 18 days of growth. In wheat, uptake of [14C]-2,4-DCP was 16.67 +/- 2.65 and 15.50 +/- 2.60% of [14C]-2,4-DCA. In soybean, uptake of [14C]-2,4-DCP was significantly higher than [14C]-2,4-DCA uptake, 38.39 +/- 2.56 and 18.98 +/- 1.64%, respectively. In the case of [14C]-2,4-DCP, the radioactivity absorbed by both species was found mainly associated with roots, whereas [14C]-2,4-DCA and related metabolites were associated with aerial parts, especially in soybean. In wheat, nonextractable residues represented 7.8 and 8.7% of the applied radioactivity in the case of [14C]-2,4-DCP and [14C]-2,4-DCA, respectively. In soybean, nonextractable residues amounted to 11.8 and 5.8% of the total radioactivity for [14C]-2,4-DCP and [14C]-2,4-DCA, respectively. In wheat, nonextractable residues were nearly equivalent to extractable residues for [14C]-2,4-DCP, whereas they were greater for [14C]-2,4-DCA. In soybean, the amount of extractable residues was significantly greater for both chemicals. However, in both species, nonextractable residues were mainly associated with roots. Isolation of soluble residues was next undertaken using excised shoots (wheat) or excised fully expanded leaves including petioles (soybean). Identification of metabolite structures was made by comparison with authentic standards, by enzymatic hydrolyses, and by electrospray ionization-mass spectrometric analyses. Both plant species shared a common metabolism for [14C]-2,4-DCP and [14C]-2,4-DCA since the malonylated glucoside conjugates were found as the final major metabolites.     

STUDIES ON DIFFERENCES OF NITROGEN EFFICIENCY AND ROOT CHARACTERISTICS OF OILSEED RAPE (BRASSICA NAPUS L.) CULTIVARS IN RELATION TO NITROGEN FERTILIZATION

Differences of nitrogen efficiency of oilseed rape (Brassica napus L.) cultivars and their physiological properties were studied in a pot experiment, and the ratio of seed yield with no nitrogen supplied to that with normal nitrogen supply was adopted as a nitrogen efficiency coefficient. Results showed that the nitrogen efficiency coefficient determined for eight oilseed rape cultivars varied from 0.37 to 0.69, the ratio of nitrogen uptake amounts per plant, nitrogen transfer velocity from stems and leaves to seeds, and nitrogen physiological efficiency of oilseed rape cultivars under nitrogen stressed condition differed from with normal nitrogen supply. The higher the nitrogen efficiency of a cultivar, the higher the ratio of N uptake in no nitrogen to with N supplied. Under low nitrogen-supplying conditions, high nitrogen efficiency cultivars had longer roots, more lateral roots, higher amounts of reuse of nitrate from stem and leaves, and higher nitrate reductase activities in leaves.