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中国是世界上最大的小麦生产国和消费国，小麦是中国第二大粮食作物。牛繁缕（Myosoton aquaticum（L.）Moench.）是小麦田常见的阔叶杂草，尤其是在稻麦轮作区危害严重。目前，田间用于防除牛繁缕等阔叶杂草的除草剂主要是以苯磺隆为代表的乙酰乳酸合成酶（ALS）抑制剂类除草剂，具有低毒、高效、对哺乳动物安全等特点。但是由于该类药剂作用位点单一，再加上长期大量重复使用，使得牛繁缕对苯磺隆等ALS抑制剂逐渐产生了抗药性。调查显示，小麦田超过一半的牛繁缕用ALS抑制剂难以防控，尤其是河南，安徽和江苏等省份，严重威胁小麦的生产安全。本文对采自河南的牛繁缕种群（HN10）进行抗性机理研究。同时，重点研究该种群以及课题组前期研究中的JS17种群的代谢抗性机理，试图挖掘出两个种群中与代谢苯磺隆相关的抗性基因，以期为科学防治麦田抗性牛繁缕提供理论指导。主要研究结果如下： 1.在整株水平上，对HN10种群进行苯磺隆抗性初筛。结果表明，该种群对苯磺隆产生了抗药性。同时测定了牛繁缕HN10田间种群的抗性水平，结果显示HN10种群对苯磺隆产生中等水平抗性，抗性倍数（RI）为6.15。 2.对牛繁缕HN10种群ALS基因的保守区域进行克隆和测序，比对结果显示，在HN10种群中未发现任何已报道的可赋予杂草靶标抗性的氨基酸突变形式。 3.对抗、敏型牛繁缕的ALS活性进行测定，结果表明抗性种群HN10的ALS总提取活性低于敏感种群，但ALS对苯磺隆敏感性与敏感种群无明显差异。 4.采用qRT-PCR技术测定了HN10与HN03的ALS基因在苯磺隆使用前后的表达量。结果显示，苯磺隆可诱导ALS基因的表达，但是两个种群ALS基因表达量在苯磺隆施用前后均无明显差异。 5.采用整株测定法测定了P450s酶抑制剂马拉硫磷（Malathion）对牛繁缕抗性水平的影响。结果发现，马拉硫磷可以增强HN10种群对苯磺隆的敏感性；施用马拉硫磷后，HN10种群GR50值下降5.53倍，HN03敏感种群GR50值下降1.69倍。可见HN10种群存在更高的P450s活性。 6.利用LC-MS/MS检测方法，测定了施用苯磺隆1,3,5,7和9d后，JS17、HN10和HN03三个种群中苯磺隆的残留率。结果表明，苯磺隆在高抗种群JS17和中抗种群种群HN10中的代谢效率较快，在敏感种群HN03中代谢较慢。马拉硫磷处理可增加苯磺隆在3个种群中的残留率，与不施用马拉硫磷的处理相比，残留率增加倍数由高到低 为依次为JS17、HN10和HN03。 7.以CDNB为底物研究了HN10、JS17种群与敏感种群HN03的GSTs活性变化。结果显示，三种群GSTs活性均可以被苯磺隆诱导，HN10种群GSTs活性在施药后第2d及第3d略高于HN03种群，但是二者的总体GSTs活性变化无明显差异；JS17种群的GSTs活性始终显著高于敏感种群HN03。 8.采用单剂量甄别法，鉴定了HN10种群对其他九种除草剂的抗性情况。根据“R”抗性分级标准，HN10种群对嘧草硫醚、双氟磺草胺、氟唑磺隆以及吡氟酰草胺表现为抗性；对啶磺草胺及咪唑乙烟酸表现为有抗性风险；对2甲4氯钠盐、氯氟吡氧乙酸以及异丙隆表现为敏感。 9.利用转录组测序（RNA-Sequencing）技术，以F2代牛繁缕植株为材料，筛选与苯磺隆代谢抗性相关的差异基因，通过qRT-PCR对差异基因进行验证，筛选获得候选基因。结果表明，在MRT_ST分组中，最终的候选基因有3个P450基因，3个ABC转运子以及2个过氧化酶基因。在HRT_ST分组中，确定的候选基因有3个P450基因，2个GST基因，2个糖基转移酶基因，4个ABC转运子，2个过氧化酶基因，以及1个氧化酶基因，1个水解酶基因。 10.从HRT_ST分组的候选差异基因中选择三个分别注释到CYP86A2、GST-DHAR2和Peroxidase70的基因c36251_g1，c46086_g1和c40142_g1，通过转基因拟南芥进行功能验证。对转基因纯合拟南芥植株进行了表型鉴定，结果表明，在苯磺隆0.5μM浓度下，转CYP86A2及GST-DHAR2拟南芥与WT相比表现出了较强的苯磺隆耐受性；经苯磺隆处理24h后，GST-DHAR2、CYP86A2在拟南芥叶片中表达明显上调；GST-DHAR2在根中的表达量基本无变化，CYP86A2在拟南芥根中的表达量则相对较低。同时，转CYP86A2基因植株对0.01μM浓度的双氟磺草胺表现出一定程度的耐药性。 综上所述，本研究初步明确了牛繁缕种群HN10对苯磺隆的抗性水平及其抗性谱，明确了HN10种群存在的苯磺隆代谢抗性机理。利用RNA-seq技术，筛选获得了与苯磺隆代谢相关的差异基因，并通过qRT-PCR技术对候选基因进行了初步的表达量验证。通过农杆菌介导的遗传转化技术对其中三个候选基因（GST-DHAR2、CYP86A2和Peroxidase70）进行体外功能验证。通过对获得的阳性转基因植株进行对药剂敏感性鉴定，可以为进一步研究杂草抗性基因的功能，以及科学合理制定抗性牛繁缕的防治策略提供了理论依据。