ВИЗНАЧЕННЯ СТІЙКОСТІ ЛЮЦЕРНИ ДО АТРАЗИНУ

Іньхуей Чжу; Т. О. Рожкова

doi:10.32782/agrobio.2024.3.2

Іньхуей Чжу Сумський національний аграрний університет https://orcid.org/0000-0001-7860-1111
Т. О. Рожкова Сумський національний аграрний університет https://orcid.org/0000-0002-0791-9736

DOI: https://doi.org/10.32782/agrobio.2024.3.2

Ключові слова: атразин, люцерна, токсичність, стійкість до пестицидів

Анотація

Зі стрімким розвитком тваринництва пошук ефективних і стійких кормових ресурсів став важливою проблемою для розвитку галузі. Люцерна багата на поживні речовини та відзначається швидким ростом та хорошими смаковими якостями, що привернуло увагу багатьох фермерів. Атразин є одним із гербіцидів, що широко використовується на полях кукурудзи, а сівозміна з люцерною є поширеним способом формування посівів у світі. Однак люцерна надзвичайно чутлива до гербіцидів, тому вкрай важливо вивчити стійкість люцерни до їх дії. Лабораторний біологічний аналіз – це метод визначення стійкості культур до гербіцидів, який широко застосовувався для вивчення стійкості таких культур, як люцерна та соя, до гербіциду бенсульфуронметил. Однак є кілька повідомлень про застосування методів біоаналізу для виявлення стійкості люцерни до гербіцидів. Метою цього дослідження є аналіз сирої фітомаси 60 сортів люцерни в умовах гербіцидного стресу, виявлення генотипів люцерни, стійких до скринінгу та чутливих до гербіцидів, визначення рівня стійкості сортів люцерни до гербіцидів і спроба теоретичного обгрунтування для більш глибшого розуміння механізмів стійкості до гербіцидів та покращення сортів люцерни. У цьому експерименті було використано метод токсичності ґрунту в горщиковій культурі для визначення стійкості 60 сортів люцерни. На підставі попередньо проведених тестів концентрації гербіциду розташували в такій послідовності: 5,00, 10,00, 20,00, 40,00, 80,00 і 160,00 мг/кг (для виявлення резистентності) та 0,025, 0,05, 0,10, 0,20, 0,40 і 0,80 мг/кг (для виявлення чутливості). Було визначено найстійкіший (SF8001) та найбільш чутливий сорт люцерни (Juneng 2) до атразину. IC50 сорту SF8001 становила 14,875, а IC50 сорту Juneng 2 – 0,2428. Порівняно з сортом Juneng 2, індекс резистентності (RI) SF8001 сорту становив 61,26. Результати експериментів показують, що залишки гербіцидів можуть мати токсичну дію на люцерну, а різні види люцерни мають різну стійкість до гербіцидів. Це забезпечує теоретичну базу для вивчення механізмів резистентності та наукову основу для відбору сортів люцерни для сівозміни після попередника кукурудзи.

Посилання

1. Castonguay, Y., Laberge, S., Brummer, E.C., & Volenec, J.J. (2006). Alfalfa winter hardiness: a research retrospective and integrated perspective. Advances in agronomy. 90, 203-265. doi: 10.1016/S0065-2113(06)90006-6
2. Cooper, R.L., Laws, S.C., Das, P.C., Narotsky, M.G., Goldman, J.M., Lee, T.E., & Stoker, T.E. (2007). Birth Defects Research Part B: Developmental., Toxicology Reproductive, Atrazine and reproductive function: mode and mechanism of action studies. 80(2), 98-112. doi: 10.1002/bdrb.20110
3. Cooper, R.L., Stoker, T.E., Tyrey, L., Goldman, J.M., & McElroy, W. K. (2000). Atrazine disrupts the hypothalamic control of pituitary-ovarian function. Toxicological sciences. 53(2), 297-307. doi:10.1093/toxsci/53.2.297
4. Griffin, J.L., Bauerle, M.J., Stephenson, D.O., Miller, D. K., & Boudreaux, J.M. (2013). Soybean response to dicamba applied at vegetative and reproductive growth stages. Weed Technology. 27(4), 696-703. doi:10.1614/WT-D-13-00084.1
5. Huang, X.W., Yang, X.L., Lin, J.H., Franks, A.E., Cheng, J., Zhu, Y. J., Shi, J.C., Xu, J.M., Yuan, M., Fu, X.J., & He, Y. (2022). Biochar alleviated the toxicity of atrazine to soybeans, as revealed by soil microbial community and the assembly process. Science of The Total Environment. 83(4), 155-261. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.155261
6. Kooijman, S. A. (2007). A safety factor for LC50 values allowing for differences in sensitivity among species. Water Research. 21(3), 269-276. doi: 10.1016/0043-1354(87)90205-3
7. Lanie, A. J., Griffin, J. L., Reynolds, D. B., & Vidrine, P. R. (2005). Influence of residual herbicides on rate of paraquat and glyphosate in stale seedbed soybean (Glycine max). Weed Technology. 7(4), 960-965. doi:10.1017/S0890037X00038082
8. Lazorko-Connon, S., & Achari, G. (2009). Environmental reviews atrazine: its occurrence and treatment in water. Environmental Reviews. 17(42), 199-214. doi: 10.1139/A09-009
9. LeBlanc, A., & Sleno, L. (2011). Atrazine metabolite screening in human microsomes: detection of novel reactive metabolites and glutathione adducts by LC-MS. Chemical Research in Toxicology. 24(3), 329-339. doi: 10.1021/tx200008f
10. Metzger, B. A., Soltani, N., Raeder, A. J., Hooker, D. C., Robinson, D. E., & Sikkema, P. H. (2019). Effect of hybrid varieties, application timing, and herbicide rate on field corn tolerance to tolpyralate plus atrazine. Weed Science. 67(5), 475-484. doi:10.1017/wsc.2019.34
11. Robinson, D. E. (2008). Atrazine accentuates carryover injury from mesotrione in vegetable crops. Weed Technology. 22(4), 641-645. doi:10.1614/WT-08-055.1
12. Sher, A., Mudassir, M. M., Iqbal, J., Nadeem, M., Faiz, S., Noor, H., Hamid, Y., Yuan, X., & Ping, Y.G. (2021). The growth, physiological and biochemical response of foxtail millet to atrazine herbicide. Saudi J. Biol. Sci.m 28(11), 6471-6479. doi:10.1016/j.sjbs.2021.07.002
13. Shimabukuro, R.H., & Swanson, H.R. (2003). Chemistry food, atrazine metabolism, selectivity, and mode of action. Journal of Agricultural. 17(2), 199-205. doi: 10.1021/jf60162a044
14. Solomon, K. R., Carr, J. A., Du, P. L. H., Giesy, J. P., Kendall, R. J., Smith, E. E., Van, D., & Kraak, G. J. (2008). Effects of atrazine on fish, amphibians, and aquatic reptiles: a critical review. Critical reviews in toxicology 38(9), 721-772. doi: 10.1080/10408440802116496
15. Su, W. C., Sun, L. L., Ge, Y. H., Wu, R. H., Xu, H. L., & Lu, C. T. (2018). The residual effects of bensulfuron-methyl on growth and photosynthesis of soybean and peanut. Photosynthetica. 56(2), 670-677. doi: 10.1007/s11099-017-0726-z
16. Sukhov, V., Surova, L., Sherstneva, O., & Vodeneev, V. (2014). Influence of variation potential on resistance of the photosynthetic machinery to heating in pea. Physiologia Plantarum. 152(4), 773-783. doi: 10.1111/ppl.12208
17. Sun, L. L., Xu, H. L., Hao, H. D., An, S. H., Lu, C.T., Wu, R. H., & Su, W. C. (2019). Effects of bensulfuron-methyl residue on photosynthesis and chlorophyll fluorescence in leaves of cucumber seedlings. PloS One. 14(4), 5486. doi: 10.1371/journal.pone.0215486
18. Tappe, W. G., Groeneweg J., & Jantsch, B. (2002). Diffuse atrazine pollution in German aquifers. Biodegradation. 13(1), 3-10. doi: 10.1023/A:1016325527709
19. Topp, E., Zhu, H., Nour, S. M., Houot, S., Lewis, M., & Cuppels, D. (2000). Characterization of an atrazine-degrading Pseudaminobacter sp. isolated from Canadian and French agricultural soils. Applied. Microbiology Environmental. 66(7), 2773-2782. doi: 10.1128/AEM.66.7.2773-2782.2000
20. Udiković, K. N., Scott, C., & Martin, L. F. (2012). Evolution of atrazine-degrading capabilities in the environment. Applied microbiology, biotechnology, 96, 1175–1189. doi: 10.1007/s00253-012-4495-0
21. Vonberg, D., Hofmann, D., Vanderborght, J., Lelickens, A., Koppchen S., Putz, T., Burauel, P., & Vereecken, H. (2014a). Atrazine soil core residue analysis from an agricultural field 21 years after its ban. Journal of Environmental Quality, 43(4), 1450–1459. doi:10.2134/jeq2013.12.0497
22. Vonberg, D., Hofmann, D., Vanderborght, J., Lelickens, A., Köppchen, S., Pütz, T., Burauel, P., & Vereecken, H. (2014b). Atrazine soil core residue analysis from an agricultural field 21 years after its ban. Journal of environmental quality, 43(4), 1450–1459. doi: 10.2134/jeq2013.12.0497
23. Wackett, L., Sadowsky, M., Martinez, B., & Shapir, N. (2002). Biodegradation of atrazine and related s-triazine compounds: from enzymes to field studies. Applied Microbiology, Biotechnology, 58, 39–45. doi: 10.1007/s00253-001-0862-y
24. Wang, L., Samac, D. A., Shapir, N .R., Wackett, L. P., Vance, C. P., Olszewski, N. E., & Sadowsky, M. J. (2005). Biodegradation of atrazine in transgenic plants expressing a modified bacterial atrazine chlorohydrolase (atzA) gene. Plant Biotechnology Journal, 3(5), 475-486. doi: 10.1111/j.1467-7652.2005.00138.x
25. Yu, J., Bian, Z. Q., Tian, X. H., Zhang, J., Zhang, R., & Zheng, H. H, (2017). Atrazine and its metabolites in surface and well waters in rural area and its human and ecotoxicological risk assessment of Henan province, China. Human and ecological Risk Assessment: An International Journal, 24(1), 1–13. doi:10.1080/10807039.2017.1311768
26. Zhang, C. M., Shi, S. L., Liu, Z., Yang, F., & Yin, G. L. (2019). Drought tolerance in alfalfa (Medicago sativa L.) varieties is associated with enhanced antioxidative protection and declined lipid peroxidation. Journal of plant physiology, 232, 226–240. doi:10.1016/j.jplph.2018.10.023
27. Zhang, J. J., Lu, Y. C., Zhang, J. J., Tan, L. R., & Yang, H. (2014). Accumulation and toxicological response of atrazine in rice crops. safety environmental, 102, 105–112. doi:10.1016/j.ecoenv.2013.12.034
28. Zhu, A. M., Huang, W.L., Han, G. D., Zhang, Y. X., Wang, X. G., & Wu, Q. (2021). Response of physiological and biochemical characteristics of alfalfa with different root collar diameter to low temperature stress. Acta Agrestia Sinica, 29 (10), 2214. doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2021.10.012
29. Zhu, J. W., Fu, L., Jin, C.H., Meng, Z. L., & Yang, N. (2019). Study on the isolation of two atrazine-degrading bacteria and the development of a microbial agent. Microorganisms. 7(3), 80. doi:10.3390/microorganisms7030080
30. Su, W. C., Ge, Y. H., Wu, R. H., Xu, H. L., Xue, F., & Lu, C.T. (2016). Effects of bensulfuron-methyl residue on photosynthesis traits and chlorophyll fluorescence of corn seedlings. Journal of Maize Sciences, 24, 67–74. doi: 10.13597/j.cnki.maize.science.20160612.
31. Sun, L. L., Xu H. L., Su W. C., Wu R. H., Xue F., & Lu C.T. (2019). Sensitivity and early diagnosis of bensulfuronmethyl residue to four crops. Agrochemicals, 58, 737–740. doi: 10.16820/j.cnki.1006-0413.2019.10.011.