论文部分内容阅读
麦家公（Lithospermum arvense L.），属紫草科一年生或越年生杂草，是小麦田一种传播较快、危害严重且难以防除的恶性阔叶杂草，主要分布在我国黄淮海地区。苯磺隆（tribenuron-methyl），由美国杜邦公司开发的一种磺酰脲类除草剂，自1988年引进中国以来，长期连续应用于我国小麦田的阔叶杂草防除治理。但由于长期单一重复使用，在我国山东、河南、安徽等部分地区已经出现苯磺隆对麦家公防效下降或防治失败的现象，严重影响了小麦的品质和产量。本研究以河南、山东、安徽、陕西等四省采集的22个麦家公种群为研究对象，测定了不同麦家公种群对苯磺隆的敏感性，并进一步探究部分抗性种群对苯磺隆的抗性机理和交互抗性谱，以期为科学防治抗性麦家公提供理论依据，主要研究结果如下： 1、采用温室盆栽法，对22个麦家公种群进行苯磺隆（大田推荐剂量18g a.i.ha-1）单剂量抗性筛选，鉴定出13个抗性种群（HNXX-1、HNXX-2、SDLC、SDQD-1、SDQD-2、AHXC等）、9个敏感种群（HNSQ-1、HNSQ-2、HNPDS-1、HNPDS-2、HNLY、SDJN-1等）。对上述13个抗性种群进行整株抗性水平测定，结果表明，相对于敏感种群，不同麦家公抗性种群之间测定的抗性水平差异较大，对苯磺隆的抗性倍数在4.5~349.6之间，其中抗性水平最高的是采集自河南省新乡市原阳县城关镇的HNXX-1种群。 2、对13个抗性种群、3个敏感种群的ALS保守区片段序列进行扩增和测序，其比对分析结果表明，仅在抗性种群HNXX-1中发现了氨基酸取代，其突变形式为Trp-574-Leu（TGG-TTG），而在其他抗性种群的ALS区域，均未发现任何已报道的靶标突变位点和突变形式。另外，已将突变种群和敏感种群的ALS序列登记在NCBI中，其登录号分别为MK625098、MK625097。首次从分子水平上探究麦家公的抗性机制。 3、ALS离体活性测定结果表明，抗、敏麦家公种群的ALS总催化活性基本一致。和敏感种群相比，突变型抗性种群HNXX-1中ALS酶活对苯磺隆的敏感性明显降低，其I50为敏感种群的117.2倍；非突变型抗性种群ALS酶活对苯磺隆的敏感性与敏感种群无显著性差异，其I50为敏感种群的2.2~2.7倍。 4、以CDNB为底物研究了部分麦家公抗、敏种群之间的GSTs活性变化。未施药处理组麦家公抗、敏种群的GSTs活力在1~6天内均随时间上下波动，但总体无显著差异；其中AHXC种群的GSTs活力略高于其他种群。药剂处理组麦家公抗、敏种群的GSTs活力均呈现先升高后下降的变化趋势，其中AHXC种群的GSTs活性在第2天达 到最高，而其他种群的GSTs活性在第3天达到最高，并且AHXC种群的GSTs诱导活性高于其他种群。 5、以马拉硫磷作为P450s抑制剂，研究其对部分种群苯磺隆抗性的影响。结果表明非突变型种群SDQD-1、AHXC的GR50值分别下降92.9%、88.8%，突变型种群HNXX-1的GR50值下降34.9%，而敏感种群的GR50值下降8.33%~15.4%，说明HNXX-1、SDQD-1、AHXC种群中可能存在P450s介导的非靶标抗性。 6、采用整株水平测定法测定了3个苯磺隆抗性种群HNXX-1、SDQD-1、AHXC对嘧草硫醚、咪唑乙烟酸、双氟磺草胺、氟唑磺隆、啶磺草胺、唑草酮、氯氟吡氧乙酸异辛酯等除草剂的交互抗性谱。结果表明3个抗性种群均对ALS抑制剂类除草剂嘧草硫醚、双氟磺草胺、氟唑磺隆、啶磺草胺产生不同水平的交互抗性；其中HNXX-1对嘧草硫醚、咪唑乙烟酸、双氟磺草胺、氟唑磺隆、啶磺草胺均产生高水平抗性（53.0~151.2倍）；SDQD-1种群对啶磺草胺产生高水平抗性（10.1倍），对嘧草硫醚产生中等水平抗性（9.5倍），对双氟磺草胺产生低水平抗性（3.2倍），对咪唑乙烟酸表现敏感；AHXC种群对嘧草硫醚产生中等水平抗性（8.7倍），对咪唑乙烟酸、双氟磺草胺、氟唑磺隆、啶磺草胺产生低水平抗性（3.0~3.8倍）；此外，麦家公对原卟啉原氧化酶抑制剂唑草酮、激素类除草剂氯氟吡氧乙酸异辛酯敏感（＜2.0倍）。 本研究初步明确了我国部分地区小麦田麦家公对苯磺隆的抗性水平。抗性机理研究表明，ALS基因突变引起的靶标酶对苯磺隆敏感性降低是导致麦家公对苯磺隆产生抗药性的重要机理之一，代谢酶GSTs或P450s活性增强赋予的非靶标抗性也是麦家公对苯磺隆产生抗药性的重要机理之一；抗性谱测定结果表明不同麦家公种群的抗性谱存在一定差异，突变型麦家公种群可对ALS抑制剂类除草剂产生广谱抗性，非突变型麦家公种群仅対部分ALS抑制剂类除草剂产生抗性，但上述抗性种群均对唑草酮、氯氟吡氧乙酸异辛酯敏感。