论文部分内容阅读
菵草(Beckmannia syzigachne)是一种常见的禾本科杂草,适于生长在潮湿的环境中,尤其是水边,是我国长江流域稻茬麦田以及西南地区油菜田主要杂草,特别是在地势较低、土壤比较粘重的田块危害严重。精噁唑禾草灵是防治小麦田菵草等禾本科杂草最常用的除草剂,其作用靶标为乙酰辅酶A羧化酶(ACCase),作用靶标单一,由于长期连续施用,在安徽、江苏等地区精噁唑禾草灵对小麦田菵草防效下降或防治失败。甲基二磺隆是我国防治精噁唑禾草灵抗性杂草的主要替代除草剂,其作用靶标为乙酰乳酸合成酶(ALS)。然而,部分地区菵草等杂草也迅速对甲基二磺隆产生了抗性,表现出对精噁唑禾草灵和甲基二磺隆两种不同作用靶标除草剂的多抗性,菵草抗药性成为小麦生产中的一大威胁。因此,本研究以采自安徽、江苏两省的菵草种群为研究对象,研究其对精噁唑禾草灵、甲基二磺隆的抗药性水平及产生抗药性的机理,主要结果如下:1.通过对17个不同菵草种群的抗性水平测定,发现部分菵草对精噁唑禾草灵、甲基二磺隆产生了不同程度的抗性,同时也表现出多抗性。菵草田间种群对精噁唑禾草灵抗性倍数1.1~617.9之间,对甲基二磺隆抗性倍数在1.9~42.9之间。2.对不同抗性菵草种群进行ACCase CT区的基因克隆,并将其序列与敏感菵草进行比对分析发现,抗性种群JSDY-2种群ACCase基因1781位氨基酸密码子由ATA突变为TTA,导致异亮氨酸Ile替代为亮氨酸Leu(Ile-1781-Leu);AHLJ-1和JSDY-1种群2027位氨基酸密码子由TGG突变为TGC,导致色氨酸Trp替代为半胱氨酸Cys(Trp-2027-Cys);JSJR-1种群2041位氨基酸密码子由ATT突变为AAT,导致异亮氨酸Ile替代为天冬酰胺(Ile-2041-Asn);JSJT-1种群2078位氨基酸密码子由GAT突变为GGT,导致天冬氨酸Asp替代为甘氨酸Gly(Asp-2078-Gly);JSLY-1种群2096位氨基酸密码子由GGC突变为GCC,导致甘氨酸Gly替代为丙氨酸Ala(Gly-2096-Ala)对所测的7个抗性种群和1个敏感种群的ALS基因进行了扩增、测序和比对,结果表明与敏感种群AHSX-1相比,抗性种群JSLY-1、JSDY-2、JSLS-1等3个种群ALS基因197位氨基酸密码子均由CCC突变为CGC,导致脯氨酸Pro替代为精氨酸Arg(Pro-197-Arg)。3.基于菵草ACCase CT区基因测序结果,构建了快速检测菵草ACCase等位基因Ile-1781-Leu、Trp-2027-Cys、Ile-2041-Asn、Asp-2078-Gly和Gly-2096-Ala取代的(d)CAPS分析方法。利用构建的(d)CAPS分析方法对抗性种群JSDY-2、AHLJ-1、JSJR-1、JSJT-1、JSLY-1等抗性种群中的ACCase基因突变进进行检测,发现这些种群中植株ACCase基因突变均存在突变杂合型、突变纯合型和野生型。综上所述,本研究初步测定了我国安徽、江苏部分地区小麦田菵草对精噁唑禾草灵和甲基二磺隆的抗性水平。同时研究得出靶标酶基因ACCase、ALS突变是菵草对精噁唑禾草灵和甲基二磺隆产生抗性的重要原因之一,针对抗性菵草中出现的5种特定ACCase突变位点,成功构建(d)CAPS分子标记方法用于抗性快速检测。