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硬稃稗（Echinochloa glabrescens）,广泛分布在安徽、江苏、上海等长江中下游地区,属于水稻田稗属恶性杂草。ALS抑制剂类除草剂五氟磺草胺,是水稻田防除稗属杂草的重要除草剂,近年来有研究报道硬稃稗对五氟磺草胺逐渐产生了抗药性。细胞色素P450氧化酶介导的代谢抗性,日益成为抗性杂草研究所关注的焦点。为明确细胞色素P450氧化酶所介导的硬稃稗对五氟磺草胺的抗性机理,本文以抗性种群SHQP-6和敏感种群JYJD-3为研究对象,通过P450抑制剂PBO、马拉硫磷、ABT验证SHQP-6种群中存在由细胞色素P450氧化酶介导的代谢抗性,同时对P450氧化酶系的含量、活性进行了研究。随后对硬稃稗进行转录组测序,挖掘与抗性相关的P450基因,并进行qPCR验证,从中选择CYP71C2进行功能验证。对以上内容设计一系列试验,得到了如下结果与结论:1.硬稃稗对五氟磺草胺的抗药性与细胞色素P450氧化酶系的关系研究通过采用整株生物测定法对P450s抑制剂PBO、马拉硫磷和ABT预处理后的硬稃稗对五氟磺草胺的敏感性进行测定。研究发现,与敏感种群相比,细胞色素P450氧化酶系抑制剂PBO、马拉硫磷和ABT均可不同程度提高SHQP-6对五氟磺草胺的敏感性。结果表明在PBO、马拉硫磷和ABT预处理后五氟磺草胺对抗性硬稃稗种群SHQP-6的GR50值从25.59 g a.i.·ha-1分别降至5.00、6.16和6.69 g a.i.·ha-1,但是对敏感种群JYJD-3却几乎没有影响。通过采用差光度法对施用五氟磺草胺前后抗性及敏感硬稃稗种群相关酶含量进行测定。测定结果显示,五氟磺草胺处理后,抗性种群SHQP-6细胞色素P450含量在0-3d呈现上升趋势,在第3d达到最高值为1.2251 nmol·mg-1pro,3d-7d逐渐恢复至未施药水平。敏感种群总体呈现下降趋势,第三天下降到最低值0.6866 nmol·mg-1pro,且药后1-7d抗性种群各值均高于敏感种群;抗性种群SHQP-6与敏感种群JYJD-3细胞色素b5含量在0-7d呈现总体上升趋势,在第3d达到最高值时抗性种群为 0.8994 nmol·mg-1pro,敏感种群则为 0.3005nmol·mg-1pro。通过对施用五氟磺草胺前后抗性及敏感硬稃稗种群相关酶活性进行测定。结果显示,五氟磺草胺处理后,抗性种群与敏感种群的NADPH-细胞色素P450还原酶活性在0-3d呈现上升趋势,在第3d达到最高值时抗性种群为0.1623 nmol·mg-1pro,显著高于（P>0.05）敏感种群0.1459 nmol·min-1mg-1pro;抗性种群的对硝基苯甲醚-O-脱甲基酶活性（PNOD）在0-3d呈现上升趋势,在第3d达到最高值为0.8886 nmol·min-1mg-1 pro,而敏感种群药剂处理后呈下降趋势。2.抗五氟磺草胺硬稃稗相关细胞色素P450基因为研究P450s介导硬稃稗对五氟磺草胺代谢抗性的分子机制,本研究使用转录组测序的方法成功得到21077个表达差异基因（15114个上调,5963个下调）。从中筛选出参与硬稃稗代谢五氟磺草胺的233个P450表达差异基因。其中包括157个表达量上调基因,76个表达量下调基因。GO及KEGG分析发现差异基因主要富集到代谢进程上。基于在6大数据库Nr,KO,SwissProt,PFAM,GO,和KOG的基因功能注释结果,我们得到了 27个与代谢相关的P450表达差异基因。为了进一步探索这27个基因的表达模式,我们选择与转录组测序一致的时间点对其进行了 qPCR验证。结果表明23个P450基因（18个来自 CYP72A-71C-74A-96A-734A亚家族、及5个CYP81E1-94C1-94B3-714C1-714C2）的相对表达量出现上调。4个P450基因（CYP724B1-711A1-707A7-97B2）的相对表达量出现下调。本章研究中首次在硬稃稗中进行转录组测序,且充分挖掘了与抗五氟磺草胺相关的P450基因。3.抗五氟磺草胺硬稃稗CYP71C2的功能本实验通过在野生型拟南芥中过表达CYP71C2,将构建好的pCambia-CYP71C2GFP载体,转化到农杆菌菌株GV3101,再通过花序侵染法侵染拟南芥。将转化的拟南芥株系进行蛋白质SDS-PAGE电泳及Western blot检测,结果发现CYP71C2在拟南芥中能正常表达,qPCR结果表明CYP71C2在拟南芥中的相对表达量与对照相比上调了 24倍多,将转化成功的拟南芥株系培养2代后进行培养皿种子生物测定实验,发现转基因拟南芥株系对五氟磺草胺的敏感性较野生型拟南芥株系下降。同时,在本氏烟草上进行该基因的亚细胞定位,共聚焦激光扫描显微镜下观察发现CYP71C2基因主要定位在细胞核上。综上所述,本研究明确了采自上海青浦的硬稃稗种群SHQP-6对五氟磺草胺存在由P450s介导的代谢抗性。并通过相关基因的挖掘、功能验证等一系列实验系统深入研究了其抗药性机理,为水稻田防除硬稃稗等稗属杂草提供了理论指导。