小麥田日本看麥娘對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性研究.pdf

1、隨著化學(xué)除草劑的大面積使用，農(nóng)田雜草抗藥性的發(fā)生越來越嚴(yán)重。日本看麥娘(Alopecurus japonicus)是影響小麥和油料作物產(chǎn)量的重要惡性禾本科雜草之一。精噁唑禾草靈是用于防除麥田禾本科雜草的常用ACCase抑制劑類除草劑，在我國小麥主產(chǎn)區(qū)連續(xù)使用十幾年以后，部分省市在推薦劑量(41.4ga.i.ha-1)下，已不能有效地防除麥田日本看麥娘，生產(chǎn)中主要以甲基二磺隆等ALS抑制劑類除草劑作為替代產(chǎn)品，但部分地區(qū)也出現(xiàn)了防治失敗的

2、情況，日本看麥娘對ACCase和ALS抑制劑類除草劑表現(xiàn)出多抗性，這已成為生產(chǎn)中亟待解決的重要問題。為了明確麥田雜草日本看麥娘對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性水平及其抗性機(jī)理，延緩抗藥性的發(fā)生，指導(dǎo)農(nóng)民更加科學(xué)合理地使用除草劑，進(jìn)而為麥田日本看麥娘等抗性雜草的綜合治理提供理論依據(jù)，本研究以采自安徽、江蘇、山東、河南、湖北等5省的48個日本看麥娘生物型為試材，研究了日本看麥娘對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性機(jī)理，主要研究結(jié)果如下:

3、　　(1)整株水平測定法測定了不同日本看麥娘生物型對精噁唑禾草靈的抗性水平，結(jié)果表明，安徽、江蘇、山東、河南、湖北等5個省份48個日本看麥娘生物型對精噁唑禾草靈的抗性水平差異較大，其中24個生物型(AH-7、AH-21、HN-2、AH-8、JS-4、JS-7、SD-5等)對精噁唑禾草靈敏感;9個生物型(AH-3、AH-11、AH-12、AH-13、JS-1、JS-2、JS-6、SD-4、HN-1)有較低水平的抗藥性，抗性倍數(shù)在2-10之

4、間;15個生物型對其產(chǎn)生了高水平的抗性，其中采自安徽省天長市龍集鄉(xiāng)麥田的日本看麥娘生物型(AH-1)的抗性水平最高，抗性倍數(shù)達(dá)176.46。
　　整株水平測定法測定了48個日本看麥娘生物型對甲基二磺隆的抗性水平，結(jié)果表明，JS-5、AH-15、AH-16、AH-17、AH-23等5個生物型對甲基二磺隆表現(xiàn)出高水平的抗性，其余生物型均較敏感，采自江蘇省丹陽市呂城鎮(zhèn)虎家村麥田的日本看麥娘生物型(JS-5)對甲基二磺隆的抗性水平最高，抗

5、性倍數(shù)為169.25。
　　在測定的48個日本看麥娘生物型中，AH-15、AH-16、AH-17和AH-23等4個生物型對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆產(chǎn)生了高水平的多抗性，其中AH-15生物型對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性倍數(shù)分別為93.34和71.53，AH-16生物型對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性倍數(shù)分別為76.77和68.64，AH-17生物型對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性倍數(shù)分別為108.02和45.08，AH-23生物

6、型對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性倍數(shù)分別為69.53和10.20。
　　(2)選取抗性水平最高的AH-1抗性生物型、AH-7敏感生物型作為研究對象，測定了日本看麥娘抗性、敏感生物型靶標(biāo)酶ACCase對精噁唑禾草靈的敏感性，結(jié)果表明，抗性生物型ACCase受精噁唑禾草靈的抑制程度明顯弱于敏感生物型，精噁唑禾草靈對日本看麥娘抗性和敏感生物型ACCase的抑制中濃度I50值分別為107.45μmolL-1和23.57μmolL-1，酶

7、活力倍數(shù)為4.56倍。
　　(3)對15個高抗或中等抗性生物型、3個敏感生物型的質(zhì)體型ACCase基因CT區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)增、測序和比對，擴(kuò)增的基因序列包含了已報道的ACCase基因CT區(qū)域的8個突變位點(diǎn)，序列長度為1437bp，編碼479個氨基酸。
　　核苷酸序列分析結(jié)果表明，AH-1，AH-15，AH-16，AH-17，AH-18，AH-24和JS-12等7個抗性生物型的ACCase1781位氨基酸由異亮氨酸(ATA)突變?yōu)榱?/p>

8、氨酸(TTA)，AH-19和SD-6生物型2027位氨基酸由色氨酸(TGG)突變?yōu)榘腚装彼?TGC/TGT);AH-25，JS-11生物型2078位氨基酸由天冬氨酸(GAT)突變?yōu)楦拾彼?GGT);JS-10生物型2041位氨基酸由異亮氨酸(ATT)突變?yōu)樘於０?AAT);HB-1、HN-3生物型ACCase未發(fā)生突變;在所有敏感生物型中，1781位為異亮氨酸，2027位為色氨酸，2078位為天冬氨酸，2041位為異亮氨酸。
　

9、　(4)選取高抗生物型AH-1、中等抗性生物型HB-1、HN-3，敏感生物型AH-7作為研究對象，測定4個日本看麥娘生物型在噴施精噁唑禾草靈41.4ga.i.ha-1后1-10dGSTs的活性變化趨勢，結(jié)果表明在施藥后1-10d，與敏感生物型相比，高抗生物型AH-1體內(nèi)GSTs活性變化無明顯差異;而HB-1、HN-3生物型GSTs活性則顯著增加。
　　(5)JS-5生物型ALS的離體活性測定結(jié)果表明，抗性生物型JS-5中ALS受甲

10、基二磺隆的抑制程度明顯低于敏感生物型JS-7，抗性生物型ALS對甲基二磺隆的敏感性降低，甲基二磺隆對日本看麥娘抗性和敏感生物型ALS的抑制中濃度I50值分別為0.41μmolL-1和0.17μmolL-1，酶活力倍數(shù)為2.41倍。
　　(6)擴(kuò)增了抗性生物型JS-5和敏感生物型JS-7的ALS基因。擴(kuò)增的基因序列包含了已報道的ALS保守區(qū)的8個突變位點(diǎn)，序列長度為1843bp，編碼614個氨基酸。
　　核苷酸序列分析結(jié)果表明

11、，JS-5抗性生物型的ALS基因在197位氨基酸發(fā)生了點(diǎn)突變，197位氨基酸由脯氨酸(CCC)突變?yōu)樘K氨酸(ACC)。
　　(7)擴(kuò)增了4個多抗性生物型(AH-15、AH-16、AH-17、AH-23)以及敏感生物型AH-7的ACCase和ALS基因，結(jié)果表明，AH-15、AH-16、AH-17質(zhì)體型ACCase基因1781位氨基酸由異亮氨酸(ATA)突變?yōu)榱涟彼?TTA);AH-15和AH-16生物型ALS基因574位氨基酸由色

12、氨酸(TGG)突變?yōu)榱涟彼?TTG)。AH-17生物型ALS基因未發(fā)生突變。
　　AH-23生物型ACCase基因2027位氨基酸由色氨酸(TGG)突變?yōu)榫彼?CGT)，ALS基因574位氨基酸由色氨酸(TGG)突變?yōu)榫彼?CGG)，其中ACCase基因2027位氨基酸由色氨酸突變?yōu)榫彼徇@種突變形式還未見報道，此突變是否與AH-23產(chǎn)生的高水平抗性有關(guān)還有待于進(jìn)一步證實(shí)。
　　(8)選取多抗生物型AH-17、敏感生物型

13、AH-7作為研究對象，測定2個日本看麥娘生物型P450s的活性變化趨勢，結(jié)果表明，與敏感生物型相比，抗性生物型AH-17P450s活性增強(qiáng)。
　　(9)不同日本看麥娘生物型對不同除草劑的抗性譜測定結(jié)果表明，AH-1生物型精噁唑禾草靈、炔草酯和唑啉草酯產(chǎn)生了高水平抗性，對甲基二磺隆和啶磺草胺較敏感;AH-18生物型對精噁唑禾草靈、炔草酯、烯草酮、烯禾啶產(chǎn)生了高水平抗性，對唑啉草酯和精喹禾靈較敏感;AH-19生物型對精噁唑禾草靈和炔草

14、酯產(chǎn)生了高水平抗性，對烯禾啶、高效氟吡甲禾靈和精喹禾靈產(chǎn)生了中等水平的抗性，對唑啉草酯和烯草酮較敏感;SD-6生物型對精噁唑禾草靈、炔草酯、烯草酮和烯禾啶產(chǎn)生了高水平抗性，對唑啉草酯、高效氟毗甲禾靈和精喹禾靈較敏感;AH-15生物型對精噁唑禾草靈、炔草酯、烯草酮、烯禾啶和甲基二磺隆產(chǎn)生了高水平抗性，對唑啉草酯產(chǎn)生了中等水平的抗性，對高效氟吡甲禾靈較敏感;AH-25生物型對精噁唑禾草靈、炔草酯、烯草酮和烯禾啶產(chǎn)生了高水平抗性，對高效氟吡甲

15、禾靈產(chǎn)生了中等水平的抗性，對唑啉草酯和精喹禾靈較敏感;JS-5對甲基二磺隆產(chǎn)生了高水平的抗性，對精噁唑禾草靈、炔草酯、唑啉草酯、高效氟吡甲禾靈、啶磺草胺、咪唑乙煙酸均較敏感。
　　本研究明確了我國麥田日本看麥娘生物型對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性水平，抗性機(jī)理的研究結(jié)果表明，日本看麥娘對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆的高水平抗性主要與其靶標(biāo)酶質(zhì)體型ACCase、ALS基因突變有關(guān)，低水平抗性可能與代謝酶GSTs或P450s的活性增強(qiáng)有