荠菜对乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂的抗性水平及其分子机制

为明确荠菜种群对苯磺隆的抗性水平及其靶标抗性产生的分子机制,采用整株水平测定法测定了荠菜对苯磺隆及其他5种乙酰乳酸合成酶（ALS）抑制剂类除草剂的抗性水平,同时扩增和比对了荠菜抗性和敏感种群之间ALS基因的差异。结果显示:与敏感种群15-ZMD-1相比,抗性种群15-ZMD-5对苯磺隆产生了高水平抗性,抗性倍数为219.6;15-ZMD-5种群不同单株中共存在3种突变方式,分别为ALS基因197位点脯氨酸（CCT）突变为亮氨酸（CTT）、574位点色氨酸（TGG）突变为亮氨酸（TTG）以及单株同时发生上述197和574位点的氨基酸突变。15-ZMD-5抗苯磺隆种群对嘧草硫醚、啶磺草胺和氟唑磺隆均产生了高水平的交互抗性,抗性倍数分别为41.2、79.3和87.8;对双氟磺草胺和咪唑乙烟酸产生了低水平的交互抗性,抗性倍数分别为8.5和5.6。分析表明,荠菜抗性种群ALS基因发生的氨基酸突变可能是导致其对ALS抑制剂类除草剂产生抗性的重要原因之一。     

河南省麦田荠菜对苯磺隆的抗性及其交互抗性

为明确河南省荠菜Capsella bursa-pastoris种群对苯磺隆的抗性水平及其可能存在的抗性机理,应用整株法测定了采自驻马店及南阳等6个荠菜发生严重市的10个荠菜种群对苯磺隆的抗性,扩增和比对了荠菜苯磺隆抗性种群及敏感种群之间靶标酶乙酰乳酸合成酶基因ALS的差异,并使用单剂量法测定了以上种群对双氟磺草胺、啶磺草胺及氟唑磺隆等ALS抑制剂类除草剂的交互抗性。结果表明,驻马店市的汝南县冯湾村(ZMD-1)及平舆县五里路村(ZMD-3)荠菜种群对苯磺隆的抗性倍数分别为3.1和2.5,表现出低水平抗性;驻马店市汝南县赖楼村(ZMD-2)和周口市川汇区文庄村(ZK-1)荠菜种群对苯磺隆的抗性倍数分别为21.7和57.8,表现出高水平抗性;南阳市唐河县上屯村(NY-2)荠菜种群对苯磺隆的抗性倍数为116.5,表现出极高水平抗性,其它种群对苯磺隆仍然较敏感。NY-2、ZMD-2和ZK-1种群的ALS基因第197位氨基酸由脯氨酸(CCT)分别突变为丝氨酸(TCT)、丙氨酸(GCT)和亮氨酸(CTT),其它种群中均未发现有突变产生;这3个种群在氟唑磺隆推荐剂量处理下,死亡率仅为18.9%、23.3%和11.1%,说明已对氟唑磺隆产生了较高水平的交互抗性,其中NY-2种群对双氟磺草胺和啶磺草胺产生了低水平交互抗性,推荐剂量下死亡率分别为82.2%和83.1%。表明ALS基因突变很可能是导致荠菜种群对苯磺隆等ALS抑制剂类除草剂产生抗性的重要原因。     

天津市小麦田荠菜对双氟磺草胺的抗性及其乙酰乳酸合成酶基因突变

为明确天津市小麦田荠菜种群对双氟磺草胺的抗性情况及可能的抗性机理,本研究在天津市静海区、武清区、宝坻区及蓟州区等荠菜发生严重地区的小麦田共采集到6个荠菜种群,采用整株水平测定法测定了6个荠菜种群对双氟磺草胺的抗性水平,并扩增、比对了其靶标乙酰乳酸合成酶 (ALS) 基因部分片段的差异。结果表明:6个荠菜种群对双氟磺草胺均产生了高抗性,抗性倍数在11.4~47.2之间。对抗性和敏感种群的ALS基因片段进行测定比对发现,6个荠菜种群ALS基因197位氨基酸均由脯氨酸 (CCT) 突变为丝氨酸 (TCT),该突变可能是导致荠菜种群对双氟磺草胺产生抗性的重要原因之一。     

中国北方部分地区麦田荠菜对苯磺隆的抗性水平

为明确北方地区冬小麦田荠菜对苯磺隆的抗性水平,运用培养皿法和温室盆栽法分别测定了山东、山西、河南、河北、陕西5省13个地区采集点麦田潜在抗药性生物型对苯磺隆的抗性水平,并分别测定了驻马店梁祝镇采集点荠菜潜在抗药性生物型和敏感生物型乙酰乳酸合成酶(ALS)对苯磺隆的敏感性。培养皿法测定结果表明:驻马店梁祝镇采集点荠菜抗药性生物型对苯磺隆的抗性水平最高,抗性倍数为6.17倍,其他采集点荠菜抗性倍数在0.94～2.04倍之间,仍处于较为敏感状态。温室盆栽法测定结果表明:驻马店梁祝镇采集点荠菜抗性倍数仍为最高,达到233倍, 其他地区采集点荠菜抗性倍数在1.23～3.73倍之间,尚未产生明显的抗药性。离体条件下,苯磺隆对荠菜抗药性和敏感生物型ALS的抑制中浓度(IC50)分别为0.664 μmol/L和0.053 3 μmol/L,抗药性生物型的抗性倍数达12.5倍。结果表明,驻马店梁祝镇采集点荠菜已对苯磺隆产生了较高水平的抗药性,而其体内ALS敏感性降低可能是抗药性产生的原因之一。     

山东省冬小麦田猪殃殃抗药性水平及ASL靶标抗性机理分析

为明确山东省冬小麦田猪殃殃Galium aparine对常规除草剂氯氟吡氧乙酸、苯磺隆及双氟磺草胺的抗性水平和抗性种群的乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)靶标抗性机理,在温室内采用整株生物测定法测定21个猪殃殃种群对氯氟吡氧乙酸、苯磺隆和双氟磺草胺的抗性水平,同时根据猪殃殃ALS基因序列设计引物,提取猪殃殃高抗种群单株基因组DNA进行测序,并与拟南芥Arabidopsis thaliana敏感型ALS基因进行比对,查找突变位点分析其抗性机理。结果表明,21个猪殃殃种群对氯氟吡氧乙酸均敏感,尚未产生抗性;90.48%的猪殃殃种群已对苯磺隆产生了抗性,其中低抗、中抗和高抗种群分别占总种群数的23.81%、23.81%和42.86%,相对抗性指数最高为1 134.82;71.43%的猪殃殃种群已对双氟磺草胺产生了抗性,其中低抗、中抗和高抗种群分别占总种群数的19.05%、9.52%和38.10%,相对抗性指数最高为87.05。高抗苯磺隆种群XZ-1和LW均发生了ALS基因第197位氨基酸功能位点的突变,其中XZ-1种群发生了CCC(脯氨酸)到TCC(丝氨酸)...     

麦田抗性生物型荠菜对苯磺隆的抗性机制研究

为明确抗性生物型荠菜对苯磺隆的抗性机制,分别测定了苯磺隆对抗性和敏感生物型荠菜体内乙酰乳酸合成酶(ALS)、谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的影响。结果表明:离体条件下,抗性生物型荠菜体内ALS对苯磺隆的敏感性明显降低,苯磺隆对荠菜抗性和敏感生物型ALS的抑制中浓度(I50)分别为0.722 8和0.052 1 μmol/L,抗性与敏感生物型I50的比值为13.87;活体条件下,施用苯磺隆后,抗性和敏感生物型荠菜ALS活性均受到一定程度的抑制,但抗性生物型ALS活性受到抑制后能逐渐恢复,而敏感生物型则不能恢复;经苯磺隆处理后,抗性生物型GSTs相对活力明显高于敏感生物型,而抗性和敏感生物型体内POD、SOD和CAT相对活力无明显差异。研究表明,抗性生物型荠菜体内ALS对苯磺隆敏感性降低是其抗药性产生的原因之一,而GSTs对苯磺隆代谢能力的差异也可能与荠菜对苯磺隆的抗性有关。     

黑龙江省稻田野慈姑对丙嗪嘧磺隆抗性相关研究

通过整株盆栽法研究黑龙江省佳木斯市汤原县(种群R1)、856农场(种群R2)、密山市(种群R3)3个水稻田野慈姑种群对丙嗪嘧磺隆的抗性水平,采用分子生物学技术分析3个野慈姑种群在靶标酶基因上的差异,确定3个野慈姑种群对丙嗪嘧磺隆和苄嘧磺隆是否存在交互抗性。结果显示,黑龙江R1、R2、R3种群抗性指数(RI)分别为11.92、22.68、35.99。与敏感的七台河种群S相比,R1、R2、R3的ALS基因均在Pro_(197)位发生不同突变。R1种群为Thr_(197)取代了Pro_(197);R2、R3种群为Ser_(197)取代了Pro_(197),ALS基因的突变是其产生抗性的主要原因。3个野慈姑种群对丙嗪嘧磺隆和苄嘧磺隆存在交互抗性。     

抗精噁唑禾草灵和甲基二磺隆看麦娘ACCase和ALS基因突变

为明确看麦娘Alopecurus aequalis抗性种群YL的靶标抗性机制,采用基因克隆法对看麦娘抗性和敏感种群间乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)和乙酰乳酸合成酶(ALS)基因序列进行扩增、克隆和测序,比对二者ACCase和ALS基因序列的差异,探寻其产生抗药性突变的基因位点,同时测定该突变型抗性种群YL对不同ACCase和ALS抑制剂类除草剂的交互抗性。结果显示,与看麦娘敏感种群TL相比,抗性种群YL的ACCase基因CT区域第2 041位氨基酸由异亮氨酸(ATT)突变为天冬酰胺酸(AAT),ALS基因Domain A区域第197位氨基酸由脯氨酸(CCC)突变为精氨酸(CGC)。看麦娘抗性种群YL对ACCase抑制剂炔草酯产生了高水平抗性,抗性倍数为43.96,对高效氟吡甲禾灵和精喹禾灵产生了中等水平抗性,抗性倍数分别为18.33和15.87,对唑啉草酯、烯草酮和烯禾啶较敏感;对ALS抑制剂氟唑磺隆产生了低水平抗性,抗性倍数为8.39,对啶磺草胺和咪唑乙烟酸较敏感。表明ACCase基因第2 041位和ALS基因第197位氨基酸突变是导致看麦娘抗性种群YL对精噁唑禾草灵和甲基二磺隆同时产生抗性的重要原因之一。     

野慈姑对吡嘧磺隆抗性的分子机理

野慈姑是我国稻田危害最严重的杂草之一。以黑龙江稻田采集的野慈姑(Sagittaria trifolia Linn.)为研究对象,通过室内生物测定和分子克隆技术,对野慈姑的吡嘧磺隆抗性水平进行检测,并从靶标位点突变的角度解释抗性产生原因。结果表明,采自哈尔滨稻田的2个野慈姑种群N03及N06均为高抗种群,抗性达到4倍剂量以上。经比对2个抗性种群的靶标酶ALS基因发现,Pro197的脯氨酸分别被亮氨酸、丝氨酸取代,该位点的突变可能是野慈姑种群对磺酰脲类除草剂产生抗药性的主要原因。     

河南省多花黑麦草对ACCase和ALS抑制剂的抗性及其靶标基因突变分析

为明确河南省部分地区的多花黑麦草Lolium multiflorum种群对乙酰辅酶A羧化酶（acetylCoA carboxylase,ACCase）和乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase,ALS）抑制剂类除草剂的抗性水平和抗性机理,采用整株生物测定法测定采自新乡市和驻马店市的多花黑麦草种群对ACCase抑制剂类除草剂精噁唑禾草灵、炔草酯、唑啉草酯和ALS抑制剂类除草剂甲基二磺隆、氟唑磺隆、啶磺草胺的抗性水平,并对多花黑麦草ACCase和ALS靶标酶编码基因进行克隆及氨基酸序列比对,分析其靶标抗性机理。结果显示,与多花黑麦草敏感种群HNXX01相比,HNZMD04和HNXX05种群对6种除草剂均产生了抗性,HNZMD04种群对精噁唑禾草灵和啶磺草胺的相对抗性倍数分别为44.65和40.31,对炔草酯和氟唑磺隆的相对抗性倍数分别为11.91和11.93;HNXX05种群对精噁唑禾草灵和氟唑磺隆的相对抗性倍数分别为27.70和25.67。HNZMD04和HNXX05抗性种群的ACCase基因均发生了D2078G突变,2个种群的突变率分别为55%和70%;HNZMD04...     

山东省部分市县麦田杂草麦家公Lithospermum arvense对苯磺隆的抗药性

采用温室盆栽法和培养皿法测定了山东省部分市县冬小麦田杂草麦家公Lithospermum arvense L.对苯磺隆的抗药性水平,以及其抗药性生物型乙酰乳酸合成酶(ALS)对苯磺隆的敏感性。温室盆栽结果显示,供试杂草对苯磺隆产生了不同程度的抗药性,其中胶州麦家公生物型抗性水平最高,抗性倍数为12.8倍;培养皿法测定结果也显示胶州麦家公生物型抗性水平最高,但抗性倍数为3.89倍。交互抗性测定结果表明,胶州抗性麦家公生物型对其他ALS抑制剂噻吩磺隆和苄嘧磺隆已产生不同程度的交互抗性,其中对噻吩磺隆的抗性倍数达到3.11倍。离体条件下,与敏感生物型ALS活力的抑制中浓度(IC50)相比较,胶州抗性麦家公生物型的IC50值是敏感麦家公的 2.65倍。表明ALS敏感性降低可能是山东部分市县麦家公对苯磺隆产生抗药性的重要原因之一。     

河南省猪殃殃对苯磺隆的抗性检测

为了明确河南省猪殃殃对苯磺隆的抗性水平及分布现状,通过温室整株生物测定法,测定了河南省境内36个猪殃殃种群对苯磺隆的敏感性。结果表明,河南省大部分猪殃殃种群已经对苯磺隆产生了不同程度的抗性,所测样品中,高抗种群3个,中抗种群9个,低抗种群13个,共25个,占总采样数的69.44%;敏感种群11个,占30.56%。说明苯磺隆在河南多地存在高抗性风险,同类乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂需科学施用。     

有效防除麦田抗性杂草荠菜的新型除草剂——双唑草酮

双唑草酮为中国创制的新型对羟基苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)抑制剂类除草剂，已于2018年取得中国农药登记。为了测定其对麦田抗性杂草荠菜的除草效果，共采集了36个荠菜种群，其中1个敏感种群采自未施用过除草剂的路边，其他35个疑似抗性种群均采自于中国苯磺隆使用历史超过20年的冬小麦田。在温室中采用整株盆栽法测定了荠菜种群对双唑草酮、苯磺隆、双氟磺草胺、甲基二磺隆、唑草酮和2甲4氯的抗性水平。结果表明，有28个种群对苯磺隆产生了抗性，其中种群K16009、K17005、15053和17003表现出高水平抗性。这4个种群对其他除草剂的交互抗性检测试验表明:种群K16009、K17005和15053对双氟磺草胺和甲基二磺隆表现出高水平交互抗性，其抗性指数范围为25-321，其GR₅₀值远高于供试药剂登记的田间推荐剂量；而上述4个抗性种群对双唑草酮、唑草酮和2甲4氯均较为敏感，其GR₅₀值均低于供试药剂登记的田间推荐剂量。唑草酮和2甲4氯也可用于小麦田抗性荠菜种群的防治，但该类药剂对施药时间要求较为严格。本研究结果表明，双唑草酮可有效防除对乙酰羟基酸合成酶（AHAS）类除草剂已经产生抗性的荠菜。     

我国部分地区水稻田鳢肠对吡嘧磺隆的抗性测定

鳢肠Eclipta prostrata L.是我国水稻产区的主要恶性阔叶杂草之一,为了明确鳢肠对吡嘧磺隆的抗性发生情况,采用生物测定法检测了2011-2013年从山东省、湖北省和江苏省水稻田采集的28个鳢肠种群对吡嘧磺隆的抗性。结果表明,从山东省采集的7个种群、湖北省的17个种群和江苏省的3个种群均能被有效剂量30g/hm~2的吡嘧磺隆控制,表现为敏感;江苏省苏州市吴中区鳢肠种群LC12-25在30g/hm~2剂量下仍存活,进一步以江苏省敏感种群LC12-24为对照,对江苏省鳢肠种群LC12-25进行抗性水平测定。敏感种群LC12-24的GR50为0.25g/hm~2,抗性种群LC12-25的GR50为16.66g/hm~2,其抗药性指数(RI)达66.64,表明LC12-25种群对吡嘧磺隆产生了较高水平抗性。     

玉米田两种阔叶杂草藜及苍耳对草甘膦的敏感性测定

苍耳Xanthium strumarium和藜Chenopodium album是常见的两种阔叶杂草,其在玉米田发生严重,影响了玉米的生长和产量。本文利用整株生物测定法对我国东北及黄淮海玉米产区采集到的苍耳及藜种群对草甘膦的敏感性进行了测定。种子室内培养至5~6叶期,喷施草甘膦后14 d称量鲜重,计算抑制杂草种群50%个体生长的草甘膦剂量(GR 50)。草甘膦对10个苍耳种群GR 50在54.87~249.75 g/hm^2,平均值为(111.53±20.02)g/hm^2,均低于450 g/hm^2(1/2倍推荐剂量),表明10个苍耳种群均对草甘膦敏感;草甘膦对33个藜种群GR 50范围在97.05~920.86 g/hm^2,平均值为(313.88±24.70)g/hm^2,93%的种群GR 50低于450 g/hm^2,表明绝大多数藜种群对草甘膦比较敏感,仅发现一个藜种群GR 50大于900 g/hm^2(田间推荐剂量),表明其对草甘膦具有一定耐受性。