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小麦是中国的主要粮食作物之一，种植面积仅次于水稻。荠菜是影响小麦产量的重要阔叶杂草之一，而苯磺隆是用于防除麦田阔叶杂草的常用磺酰脲类除草剂。当苯磺隆在小麦主产区连续使用15年以后，在推荐剂量(11.25ga.i.ha-1)下，已不能有效地防除麦田中的荠菜。为了明确麦田杂草荠菜对苯磺隆产生抗药性的分子机制，以采自河南省驻马店市不同地区荠菜种子的后代为研究材料，采用整株法测定供试种群的抗性水平。根据生物测定结果，以河南驻马店常兴镇荠菜抗性种群后代(Cx-R1)和敏感种群后代(Cx-S1)为试材，通过对靶标酶(ALS)离体活性研究、ALS编码基因差异研究、以及ALS基因表达差异研究来探讨荠菜抗性种群对苯磺隆产生抗药性的分子机制。主要研究结果如下：
(1)抗性水平测定结果：整株法测定表明，采自河南驻马店地区麦田中的荠菜后代都具有高水平的抗药性，其中河南驻马店常兴镇抗性种群荠菜后代(Cx-R1)对苯磺隆的抗性倍数最高，达359.3倍；梁祝镇荠菜抗性种群后代(Lz-R1)对苯磺隆的抗性倍数为236.6倍。
(2)ALS离体测定结果：抗性种群ALS对苯磺隆的敏感性降低。荠菜抗性种群(Cx-R1)和敏感种群(Cx-S1)ALS对苯磺隆的抑制中浓度(IC50)分别为0.996μM和0.055μM，抗性倍数达18.1。说明荠菜体内ALS敏感性降低是抗药性产生的原因之一。
(3)扩增出抗性种群(Cx-R1)和敏感种群(Cx-S1)ALScDNA全长各约2249bp，开放性阅读框(ORF)1644bp，5’非翻译区(UTR)406bp，3’非翻译区(UTR)199bp，各编码547个氨基酸。这两个序列已在GenBank上注册，登录号分别为HQ880661和HQ880660。经比对Cx-R1和Cx-S1型荠菜ALScDNA全长序列，发现抗性种群(Cx-R1)DomainA区域第197位(相对于拟南芥氨基酸序列)的脯氨酸(CCT)突变为丝氨酸(TCT)，分析表明该位点突变与荠菜抗性种群(Cx-R1)体内ALS敏感性降低相关。
(4)通过SYBRGreenⅠ实时荧光定量PCR试验，测定抗性种群(Cx-R1)与敏感种群(Cx-S1)在喷施11.25gaiha-1的苯磺隆后，ALS基因的表达情况，结果表明，在喷施0d，2d，4d，6d，8d后，Cx-R1和Cx-S1ALS基因表达表现相同的趋势，都是先升高然后逐渐恢复。Cx-R1的ALS表达量在处理后第2天出现轻微升高，到第4天达到峰值，相对表达量为同期对照的4.69倍，而且很快就恢复到对照组的水平，而Cx-S1的ALS表达量在处理后第2天呈现轻微下降，但是到了第4天也达到峰值，相对表达量为同期对照的2.96倍，然后缓慢的降低。结果表明靶标酶ALS基因在转录水平上的表达存在差异，这差异可能是荠菜不同种群对苯磺隆敏感性存在差异的原因之一。
综上所述，荠菜抗性种群(Cx-R1)对苯磺隆产生高水平的抗药性，是由抗性种群(Cx-R1)体内ALS敏感性降低及其过量表达引起的，而荠菜抗性种群(Cx-R1)体内ALS敏感性降低是其对苯磺隆产生如此高抗药性的主要原因。荠菜抗性种群(Cx-R1)ALS第197位脯氨酸(CCT)突变为丝氨酸(TCT)是抗性种群体内ALS对苯磺隆敏感性降低的原因。