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。     

小麦田大穗看麦娘对精噁唑禾草灵的抗性

为明确小麦田大穗看麦娘对精噁唑禾草灵的抗性水平及产生抗性的机理,采用整株法测定了河南省小麦田大穗看麦娘种群对精噁唑禾草灵的抗性水平,以及细胞色素P450s抑制剂胡椒基丁醚(PBO)对精噁唑禾草灵的增效作用,并通过基因测序技术研究了其靶标ACCase基因的突变位点。结果显示:与敏感种群HN-06相比,抗性种群HN-05对精噁唑禾草灵的抗性倍数为52.2,其ACCase基因存在Ile-2041-Asn和Gly-2096-Ala位点突变;喷施PBO后,精噁唑禾草灵对大穗看麦娘的GR50值(有效成分)为5.4 g/hm^2,表现出明显的增效作用,与未喷施PBO处理的差异倍数为161.3。研究表明,抗性种群HN-05对精噁唑禾草灵已产生高水平抗性,该抗性的产生可能是由于其靶标基因突变和P450s介导的代谢增强同时导致的,即表现出了靶标抗性和非靶标抗性共存的现象。     

耿氏硬草对乙酰辅酶A羧化酶类除草剂抗性水平及分子机制初探

为明确耿氏硬草Pseudosclerochloa kengiana(Ohwi)Tzvel潜在抗性种群对不同乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)类除草剂的抗性水平及其靶标抗性的分子机制,采用剂量-反应曲线法测定了耿氏硬草对精鰁唑禾草灵、炔草酯、烯禾啶、烯草酮和唑啉草酯5种ACCase类除草剂的抗性水平,扩增并比对了耿氏硬草抗性和敏感种群间ACCase基因的差异。结果显示:与敏感种群SD-6相比,耿氏硬草种群SD-32对精鰁唑禾草灵、炔草酯、烯禾啶、烯草酮和唑啉草酯产生了不同水平的抗性,抗性倍数分别为16.5、7.5、15.0、4.4和5.7;SD-32种群ACCase基因CT区域的2078位氨基酸基因由GAT突变为GGT,导致天冬氨酸(Asp)被甘氨酸(Gly)取代。分析表明,ACCase基因2078位氨基酸的突变可能是导致耿氏硬草对ACCase类除草剂产生抗性的重要原因之一。     

安徽省部分地区冬小麦田日本看麦娘Alopecurus japonicus对精噁唑禾草灵的抗性发生现状及ACCase基因突变研究

日本看麦娘Alopecurus japonicus是中国冬小麦田和油菜田主要恶性禾本科杂草之一。为了明确安徽省部分地区日本看麦娘对精齅唑禾草灵抗性发生情况及可能存在的抗性机制，本研究在安徽省天长市日本看麦娘发生严重区域冬小麦田共采集10个种群，采用温室盆栽法在整株水平上测定了不同种群对精齅唑禾草灵的抗性水平，扩增并比对了抗性和敏感种群之间靶标酶乙酰辅酶A羧化酶 (Acetyl-CoA carboxylase，ACCase) 基因部分序列的差异。结果显示，与敏感种群相比，10个抗性种群对精齅唑禾草灵均产生了高水平抗性，抗性指数在30.50~58.55之间。不同抗性种群均发生了ACCase基因突变，其中8个种群发生了第1 781位异亮氨酸 (Ile) 到亮氨酸 (Leu) 突变，2个种群发生了第2 027位色氨酸 (Trp) 到半胱氨酸 (Cys) 突变。此外，各种群均具有较高的ACCase基因突变频率 (≥80%)。研究表明，抗性日本看麦娘在安徽省部分地区发生较为严重，ACCase基因突变是导致不同日本看麦娘种群对精齅唑禾草灵产生抗性的重要原因之一。相对于第2 027位，日本看麦娘ACCase基因更倾向于在第1 781位产生突变以表现靶标抗性。     

安徽省部分地区冬小麦田日本看麦娘Alopecurus japonicus对精鰁唑禾草灵的抗性发生现状及ACCase基因突变研究

日本看麦娘Alopecurus japonicus是中国冬小麦田和油菜田主要恶性禾本科杂草之一。为了明确安徽省部分地区日本看麦娘对精齅唑禾草灵抗性发生情况及可能存在的抗性机制,本研究在安徽省天长市日本看麦娘发生严重区域冬小麦田共采集10个种群,采用温室盆栽法在整株水平上测定了不同种群对精齅唑禾草灵的抗性水平,扩增并比对了抗性和敏感种群之间靶标酶乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-CoA carboxylase,ACCase)基因部分序列的差异。结果显示,与敏感种群相比, 1 0个抗性种群对精齅唑禾草灵均产生了高水平抗性,抗性指数在30.50～58.55之间。不同抗性种群均发生了ACCase基因突变,其中8个种群发生了第1 781位异亮氨酸(Ile)到亮氨酸(Leu)突变,2个种群发生了第2 027位色氨酸(Trp)到半胱氨酸(Cys)突变。此外,各种群均具有较高的ACCase基因突变频率(≥80%)。研究表明,抗性日本看麦娘在安徽省部分地区发生较为严重,ACCase基因突变是导致不同日本看麦娘种群对精齅唑禾草灵产生抗性的重要原因之一。相对于第2 027位,日本看麦娘ACCase基因更倾向于在第1 781位产生突变以表现靶标抗性。     

直播稻田牛筋草对乙酰辅酶A羧化酶类除草剂抗性水平及其分子机制

为明确直播稻田牛筋草对乙酰辅酶A羧化酶 (ACCase) 类除草剂的抗药性水平及其抗性产生的分子机制，采用整株生物测定法测定了牛筋草对6种ACCase类除草剂的抗性水平，并分别对抗性种群和敏感种群的ACCase基因部分片段进行了扩增和测序。结果表明:疑似抗性种群SJ-1对唑酰草胺、氰氟草酯、精唑禾草灵、高效氟吡甲禾灵和烯禾啶产生了高水平抗性，其抗性倍数分别为56.6、62.5、128、52.0和16.3；对烯草酮产生了低水平抗性，相对抗性倍数为4.86。将抗性种群和敏感种群的ACCase基因片段序列进行比对分析发现，SJ-1种群ACCase基因2078位氨基酸由天冬氨酸 (GAT) 突变为甘氨酸 (GGT)，该位点氨基酸突变可能是其对ACCase类除草剂产生抗药性的主要原因之一。     

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...     

安徽省稻田千金子对氰氟草酯和噁唑酰草胺的抗性及其靶标分子机制

为明确安徽省稻田杂草千金子Leptochloa chinensis对氰氟草酯和噁唑酰草胺的抗性，从安徽省12个市38个县（市、区）稻区千金子发生较严重的田块中共采集72个千金子种群，采用整株生物测定法检测其对氰氟草酯和噁唑酰草胺的抗性，筛选同时对噁唑酰草胺和氰氟草酯有疑似抗性的千金子种群并测定其对这2种药剂的抗性水平，同时利用分子生物学技术检测千金子高抗种群的乙酰辅酶A羧化酶（acetyl-CoA carboxylase,ACCase）基因是否发生抗性位点氨基酸突变。结果显示，在72个千金子种群中，13个千金子种群已对氰氟草酯产生抗性，5个千金子种群已对噁唑酰草胺产生抗性；AH-1、AH-3、AH-7、AH-34和AH-72这5个千金子种群同时高抗氰氟草酯和噁唑酰草胺，其中对氰氟草酯的抗性指数介于21.98～65.52之间，对噁唑酰草胺的抗性指数介于11.76～27.19之间；这5个种群的ACCase基因片段均在2 027位点发生氨基酸突变，色氨酸突变为半胱氨酸；此外AH-3和AH-72这2个种群在1 999位点也由色氨酸突变为半胱氨酸，表明安徽省千金子已经对氰氟草酯和噁唑酰草胺产生交...     

安徽省部分稻茬麦田看麦娘种群对常用ACCase类抑制剂的抗性现状及茎叶处理混用配方筛选

为明确看麦娘对乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂类除草剂的抗性现状，在安徽省看麦娘发生严重的稻茬麦田共采集30个种群，采用整株生物测定法分别测定了其对精噁唑禾草灵、炔草酯和唑啉草酯3种ACCase类除草剂的抗性水平。另选择三甲苯草酮、啶磺草胺等7种茎叶处理剂针对发现的高抗种群AHCZ-2进行了生物活性测定，同时将5种药剂与异丙隆混用开展了田间药效评价。结果显示：供试30个田间看麦娘种群中，26个种群对精噁唑禾草灵表现为高水平抗性，占供试种群总数的86.67%,GR50值(有效成分，下同)在230.93～1755.54 g/hm²之间，抗性指数(RI)达12.58～95.66;21个种群对炔草酯表现为高水平抗性，占种群总数的70.00%,GR50值在147.18～1213.44 g/hm²之间，RI达11.93～98.36;19个种群对唑啉草酯表现为高水平抗性，占种群总数的63.33%,GR₅₀值在107.63～614.18 g/hm²之间，RI达12.21～69.69；此外，采自相同地区的看麦娘...     

小麦田精噁唑禾草灵抗性杂草的田间监测与防控

田间监测试验表明,69g/L精噁唑禾草灵EW在小麦田疑似抗性杂草种群试验区对看麦娘、野燕麦、菵草等一年生禾本科杂草防效较差,综合株防效只有58.21%,综合鲜重防效也只有67.67%;69g/L精噁唑禾草灵EW在小麦田敏感杂草种群试验区对看麦娘、野燕麦、菵草等一年生禾本科杂草防效较好,综合株防效87.61%,综合鲜重防效88.48%。表明多年使用精噁唑禾草灵的小麦田看麦娘、野燕麦、菵草等种群均已对精噁唑禾草灵产生了抗药性。     

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。     

Mechanism of resistance to fenoxaprop in Japanese foxtail (Alopecurus japonicus) from China

Japanese foxtail is one of the most common and troublesome weeds infesting cereal and oilseed rape fields in China. Repeated use during the last three decades of the ACCase-inhibiting herbicide fenoxaprop-P-ethyl to control this weed has resulted in the occurrence of resistance. Dose–response tests established that a population (AHFD-1) from eastern China had evolved high-level resistance to fenoxaprop-P-ethyl. Based on the resistance index, this resistant population of A. japonicus is 60.31-fold resistant to fenoxaprop-P-ethyl. Subsequently, only a tryptophan to cysteine substitution was identified to confer resistance to fenoxaprop-P-ethyl in this resistant population. ACCase activity tests further confirmed this substitution was linked to resistance. This is the first report of the occurrence of Trp-2027-Cys substitution of ACCase in A. japonicus. From whole-plant pot dose–response tests, we confirmed that this population conferred resistance to other APP herbicides, including clodinafop-propargyl, fluazifop-P-butyl, quizalofop-P-ethyl, haloxyfop-R-methyl, cyhalofop-butyl, metamifop, DEN herbicide pinoxaden, but not to CHD herbicides clethodim, sethoxydim. There was also no resistance observed to ALS-inhibiting herbicides sulfosulfuron, mesosulfuron-methyl, flucarbazone-sodium, pyroxsulam, Triazine herbicide prometryne and glyphosate. However, this resistant population was likely to confer slightly (or no) resistant to Urea herbicides chlortoluron and isoproturon.     

八种除草剂对小麦田三种抗精噁唑禾草灵杂草的生物活性

为筛选能有效防除抗精噁唑禾草灵杂草的除草剂,采用温室盆栽法测定菵草(敏感S_w、抗性R_w)、日本看麦娘(敏感S_r、抗性R_r)、耿氏硬草(敏感S_y、抗性R_y)对精噁唑禾草灵的抗性水平,并研究了8种除草剂对这3种抗性杂草的生物活性。结果显示,3种杂草抗性种群对精噁唑禾草灵的抗性指数均大于33.7,已达高抗水平。3种杂草抗性种群均对同类乙酰辅酶A羧化酶类抑制剂唑啉草酯和炔草酯产生了11.6~56.5倍不等的高水平抗性。对部分乙酰乳酸合成酶类抑制剂产生了2.0~4.8倍的低水平抗性,氟唑磺隆对3种杂草抗性种群防效较差,GR_(90)为67.31~114.39g(a.i.)/hm~2;啶磺草胺仅对Rr种群防效较好,GR_(90)为4.67 g(a.i.)/hm~2;甲基二磺隆对3种杂草抗性种群防效均较好,但对Rr种群存在抗性风险,已出现2.0倍低水平抗性;磺酰磺隆对Ry和Rr种群防效较好;丙苯磺隆对Rr种群防效好。细胞分裂抑制剂氟噻草胺对3种杂草抗性种群防效均最好,在田间推荐剂量120 g(a.i.)/hm~2下可达90%以上的防效。     

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。     

Evolution of ACCase-inhibitor resistance in Chloris virgata is conferred by a Trp2027Cys mutation in the herbicide target site

BACKGROUND

Chloris virgata is a troublesome weed in tropical regions. With the evolution of glyphosate resistance in key grass species, acetyl CoA carboxylase (ACCase) inhibitors have become a commonly used tool in soybean production areas in Brazil. We assessed if suspected resistant populations exhibited cross resistance to the different classes of ACCase inhibitors and investigated the resistance mechanisms in C. virgata.

RESULTS

Dose–response experiments revealed resistance to haloxyfop-methyl and pinoxaden, with 432- and 3-fold resistance, respectively, compared to susceptible populations. Due to the lack of genetic resources for C. virgata, we sequenced, assembled, and annotated the genome using short-read Illumina technology. The k-mer analysis estimated a genome size of approximately 336 Mbp, with BUSCO completeness of 97%, and over 36 000 gene models were annotated. We examined if ACCase copy number variation and increased gene expression were involved in the resistance phenotype and found no difference when compared to a susceptible population. A mutation was detected in ACCase that encodes for amino acid position 2027, resulting in a tryptophan-to-cysteine (Trp2027Cys) substitution. We found the resistant population absorbed 11.4% less herbicide and retained 21% more herbicide on the treated leaf compared to the susceptible population. We developed a genotyping assay targeting the resistance-endowing Trp2027Cys substitution for quick resistance diagnosis.

CONCLUSION

A Trp2027Cys amino acid substitution in ACCase confers resistance to haloxyfop and pinoxaden in C. virgata. We provide important insights into the evolutionary history of C. virgata and a draft genome as a useful resource to further our understanding of the biology in the genus Chloris. © 2023 The Authors. Pest Management Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.