天然芸苔素内酯缓解胺苯磺隆对后茬水稻药害的作用机理初探

通过测定天然芸苔素内酯对水稻幼苗谷胱甘肽(GSH)含量、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性以及在离体和活体条件下对水稻幼苗乙酰乳酸合成酶(ALS)活力的影响,研究天然芸苔素内酯减轻胺苯磺隆对水稻药害的作用机理。结果表明,其作用机理与水稻幼苗GSH含量、GST活性变化没有太大相关性,可能与其能间接激活水稻幼苗ALS活力有较大相关。     

水稻不同品种或组合对甲磺隆耐药性差异的机制研究

以水稻乙酰乳酸合成酶(ALS)比活力为研究对象,通过在离体和活体条件下比较其对甲磺隆的敏感性水平,探讨了水稻不同品种或组合的耐药性差异机制。结果表明,离体条件下不同水稻品种或组合ALS对甲磺隆均较敏感,当甲磺隆浓度为100 μg/L时,对ALS比活力抑制率达60%以上,且活力百分比与甲磺隆浓度对数成直线负相关关系,相关程度显著或极显著;活体条件下ALS活力均受到甲磺隆不同程度的抑制,但同一品种ALS活力不随甲磺隆浓度的变化而呈现规律性变化。在甲磺隆浓度相同时,活体条件下所有供试水稻品种ALS活力均显著高于离体条件下的ALS活力,影响程度与植株耐药性差异基本一致,说明甲磺隆在水稻体内存在较强代谢失活作用,代谢失活差异是水稻不同品种或组合对甲磺隆的耐药性差异机制。     

1,8-萘二甲酸酐对高浓度单嘧磺隆协迫下玉米的解毒作用

为避免单嘧磺隆对后茬玉米的药害、评估单嘧磺隆原药中存在的主要杂质对玉米生长的影响,利用室内毒力测定、温室栽培试验和生理生化试验,对单嘧磺隆对玉米的毒力及其高浓度协迫下1,8-萘二甲酸酐(NA)对玉米的解毒作用进行了研究。试验结果表明,单嘧磺隆对玉米掖单13和农大 3138的IC50值分别为6.42和84.38 μg/kg,对玉米生长有抑制作用;而原药中的主要杂质对玉米生长的抑制作用很小,其IC50值均大于619 μg/kg。单嘧磺隆对玉米离体乙酰乳酸合成酶(ALS)的I50值在15.15~66.73 nmol/L之间,高浓度单嘧磺隆对玉米活体ALS的活性也有抑制作用。温室盆栽试验结果表明,1 000 μg/mL 的NA对171.44 μg/kg单嘧磺隆协迫下的玉米掖单13和农大3138有解毒作用;游离辅氨酸含量和叶绿素含量测定结果表明,NA对自身抗逆性较强的玉米品种农大3138的游离辅氨酸含量和叶绿素生物合成影响不显著,但能明显提高单嘧磺隆协迫下自身抗逆性较差的玉米品种掖单13的游离辅氨酸含量,并在一定程度上提高叶绿素的含量。因此,NA对单嘧磺隆协迫下玉米的解毒作用与NA提高了玉米的抗逆性有关。     

麦田抗性生物型猪殃殃对苯磺隆的抗性机制

为探讨猪殃殃Galium aparine抗药性生物型(R)对苯磺隆的抗性机制,测定了苯磺隆对猪殃殃抗性、敏感(S)生物型体内靶标酶 、代谢酶 及抗氧化酶 影响的差异。离体试验结果表明,苯磺隆对R、S生物型猪殃殃ALS的抑制中量(IC50)分别为0.682、0.718 μg/L(有效剂量),R、S生物型猪殃殃ALS对苯磺隆的敏感性不存在差异。活体试验结果表明,苯磺隆茎叶喷雾处理后,R、S生物型ALS活力均表现为先上升,但S生物型上升幅度小,且随后快速下降,第3 d即回落至对照之下,并维持在低于对照的水平,而R生物型ALS活力在第2 d可达对照的4.10倍,第5 d 基本回落至对照水平,之后基本维持在对照水平;R生物型GSTs活力在第1 d即开始上升,最高可达对照的 2.40 倍,而S生物型则表现为先下降,然后小幅回升,最高为对照的1.61倍,两者在10 d左右均回落至对照水平;R生物型SOD活力与对照基本相同,而S生物型虽略有下降,但R、S间不存在显著差异;两者POD活力虽均有大幅提高,但亦不存在显著差异。结果表明,低水平抗药性生物型猪殃殃对苯磺隆产生抗性的原因可能是ALS过量表达及GSTs对苯磺隆的代谢作用加强,而不是由于ALS的敏感性下降,同时POD、SOD在减轻药害中也具有一定作用。     

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。     

胺苯磺隆和灭草喹对水稻及玉米幼苗生长的影响

本文应用生物测定的方法研究胺苯碘隆和灭草喹对水稻、玉米幼苗生长影响。结果表明，①胺苯磺隆抑制水稻幼苗生长的临界浓度为１０＾－２ＰＰｍ，随着药剂浓度升高，抑制作用增大。不同水稻品种对胺苯磺隆的敏感性不同。籼、糯、粳稻的ＥＣ５０值分别为１．３１８、５．４８４和７５．４３１ｐｐｍ。②当胺苯磺隆的深度在１０＾－２ｐｐｍ以下时，对幼苗的生长具促进作用。     

天然芸苔素内酯减轻胺苯磺隆对水稻药害的作用

采用土培法在室内测定了不同浓度胺苯磺隆对水稻生长的影响，不同浓度天然芸苔素内酯对胺苯磺隆的解毒效应，以及不同浓度胺苯磺隆处理下天然芸苔素内酯浸种对水稻根生长的影响。结果表明，当天然芸苔素内酯浓度在0.01-0.05mg/L范围内时，可显著缓解1.0μg/kg的胺苯磺隆对水稻的药害，用0.02mg/L的天然芸苔素内酯种可不同程度地缓解0.1-20μg/kg的胺苯磺隆对水稻的药害。     

麦田不同杂草对苯磺隆敏感性差异的分子机制

为了探讨麦田常见杂草对苯磺隆敏感性差异的分子机制,测定了苯磺隆对4种杂草活性及对杂草体内靶标酶(ALS)和代谢酶(GSTs)的影响差异。结果表明,泽漆对苯磺隆的敏感性最低,IC50为123.16gai/hm2;猪殃殃和荠菜次之,分别为8.47、1.07gai/hm2;播娘蒿最敏感,为0.29gai/hm2。离体条件下,苯磺隆对播娘蒿、泽漆ALS的IC50值分别为6.40、54.90mgai/L。活体条件下,苯磺隆处理后,播娘蒿体内ALS活力低于对照,第9天降为对照的31.20%,而敏感性低的泽漆处理后1～2天ALS活力虽略有下降,但第3天明显提高,第4天达到峰值,为对照的2.90倍,此后逐渐恢复至对照水平。4种杂草本身所含GSTs活性存在较大差异,泽漆GSTs活性最高。经苯磺隆处理后,泽漆与猪殃殃GSTs活性明显提高,第4天时达到峰值,相对活性分别为1.23和1.25,并持续在较高水平;而荠菜、播娘蒿GSTs活性虽分别在第3、5天达到峰值,但多数时间相对活性低于1。结果表明,麦田不同杂草体内ALS的敏感性差异和GSTs的代谢差异是对苯磺隆敏感性不同的两个重要原因。     

芸苔素内酯保护玉米免受胺苯磺伤害的作用及其机理

采用土培法和田间小区试验法测定了芸苔素内酯(BR)对玉米的保护作用,并对其作用机理进行了初步研究.结果表明:BR的浸种浓度在0.01～0.04mg·L-1范围内,能不同程度地缓解16.0μg·kg-1胺苯磺隆对玉米的药害,BR浓度为0.02mg·L-1时,解毒效果最好.用0.02mg·L-1的BR浸种,能不同程度地缓解2.0～32.0μg·kg-1的胺苯磺隆对玉米生长的抑制,但当胺苯磺隆浓度增加到64.0μg·kg-1时,BR浸种无解毒作用;按15g ai/hm2的剂量施用胺苯磺隆对玉米的减产率达11.8%,用BR 0.02、0.04 mg·L-1浸种处理则减产率分别为0.2%和0.1%;BR提高胺苯磺隆处理的玉米幼苗中ALS活性可能是其保护玉米免受胺苯磺隆伤害的机理之一.     

不同棉花品种对三氟啶磺隆的耐药性差异及机制

为评价三氟啶磺隆对棉花的安全性,采用温室盆栽法测定了22种棉花对三氟啶磺隆的耐药性差异及其机制。结果显示,三氟啶磺隆45 g/hm² （有效成分,余同）处理对不同棉花品种苗期鲜重及株高抑制作用差异显著,其中对鲁棉研40、银兴4、K638、创鲁1、德利农5的鲜重和株高抑制率相对较低,分别为8.60%~13.11%和10.26%~11.84%,而对鲁H498、鲁棉研36、鲁棉研28的鲜重和株高抑制率相对较高,分别为32.21%~38.26%和20.68%~22.66%。乙酰乳酸合成酶（ALS）活性测定表明,鲁棉研40、鲁H498离体ALS对三氟啶磺隆的敏感性无显著差异;在活体条件下,两棉花ALS相对活性先减小,后逐渐恢复,且鲁棉研40恢复能力强。经三氟啶磺隆处理后,鲁棉研40谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs）变化幅度较鲁H498大且反应时间短,鲁棉研40在处理后3 d达到最大值1.53,鲁H498在处理后5 d达到最大值1.45。研究表明,不同棉花品种对三氟啶磺隆耐药性的差异源于GSTs对三氟啶磺隆的代谢差异,与靶标酶ALS对三氟啶磺隆的敏感程度无关。     

三种ALS抑制剂对四类植物ALS的抑制差异

用乙酰乳酸合成酶(ALS)活性测定方法研究了双草醚、KIH-15127、苄嘧磺隆3种ALS抑制剂对水稻、稗草和油菜ALS活性的抑制差异性。体外测定结果表明，不同植物ALS对双草醚和KIH-15127的敏感性差异较大，粳稻、稗草和油菜ALS的敏感性强于籼稻，而这些植物ALS对苄嘧磺隆的敏感性差异很小。体内结果显示，双草醚和KIH-15127对稗草和油菜ALS的抑制作用较强，对粳稻ALS的抑制作用可以恢复；苄嘧磺隆对油菜ALS的抑制作用也较强，但对稗草、水稻ALS基本无抑制作用；3种ALS抑制剂对籼稻ALS抑制作用均较弱。结果表明，不同植物对ALS抑制剂的敏感性存在差异。     

Sulfonylurea herbicide-resistant Monochoria vaginalis in Korean rice culture

Nine Monochoria vaginalis Pres1 accessions from Chonnam province, Korea were tested for resistance to the sulfonylurea herbicide, imazosulfuron, in whole-plant response bioassay. All accessions were confirmed resistant (R) to imazosulfuron. The GR50 (imazosulfuron concentration that reduced shoot dry weight by 50%) values of R accessions were 1112-3172 (accession #9) times higher than that of the standard susceptible (S) accession. Accession #9 exhibited cross-resistance to other sulfonylurea herbicides, bensulfuron-methyl, cyclosulfamuron and pyrazosulfuron-ethyl, but not to the imidazolinone herbicides, imazapyr and imazaquin. The R biotype could be controlled by other herbicides with different modes of action, such as mefenacet and pyrazolate, applied to soil at recommended rates. Foliar-applied herbicides, 2,4-D and bentazone, also controlled both the R and S biotypes. Sulfonylurea-based mixtures, except ethoxysulfuron plus fentrazamide, did not control resistant M. vaginalis. Rice yield was reduced 70% by resistant M. vaginalis that escaped pyrazosulfuron-ethyl plus molinate, compared with hand weeding in direct-seeded rice culture. In contrast, rice yield was reduced 44% by resistant M. vaginalis that survived the pyrazosulfuron-ethyl plus molinate treatment, compared with pyrazolate plus butachlor in transplanted rice culture. In vitro acetolactate synthase (ALS) activity of the R biotype was 183, 35, 130 and 31 times more resistant to imazosulfuron, bensulfuron-methyl, cyclosulfamuron and pyrazosulfuron-ethyl, respectively, than the S biotype. Imidazolinone herbicides, imazapyr and imazaquin had similar effect on in vitro ALS activity of the R and S biotypes. The in vivo ALS activity of the R biotype was also less affected than the S biotype by the sulfonylurea herbicides imazosulfuron and pyrazosulfuron-ethyl. Results of in vitro and in vivo ALS assays indicate that the resistance mechanism of M. vaginalis to sulfonylurea herbicides may be due, in part, to an alteration in the target enzyme, ALS. Since the level of resistance in the enzyme assay was much lower than that in the whole-plant assay, other mechanisms of resistance, such as herbicide metabolism, may be involved.     

Cross-resistance pattern and alternative herbicides for Cyperus difformis resistant to sulfonylurea herbicides in Korea

A Cyperus difformis L accession from Chonnam province, Korea was tested for resistance to the sulfonylurea herbicide, imazosulfuron. The accession was confirmed to be resistant (R) and was cross-resistant to other sulfonylurea herbicides, bensulfuron-methyl, cyclosulfamuron and pyrazosulfuron-ethyl, the pyrimidinyl thiobenzoate herbicide, bispyribac-sodium, and the imidazolinone herbicide imazapyr, but not to imazaquin. Multiple resistance was tested using twelve herbicides with target sites other than acetolactate synthase (ALS). The R biotype could be controlled by other herbicides with different modes of action such as butachlor, carfentrazone-ethyl, clomeprop, dithiopyr, esprocarb, mefenacet, oxadiazon, pretilachlor, pyrazolate and thiobencarb, applied to soil at recommended rates. Several sulfonylurea herbicide-based mixtures can control both the R and S biotypes of C difformis, except sulfonylurea plus dimepiperate, molinate or pyriftalid, and pyrazolate plus butachlor. Although mixtures of sulfonylurea herbicides might be more effective, they should be avoided and used only in special cases. In terms of in vitro ALS activity, the R biotype was 1139-, 3583-, 1482-, 416-, 5- and 9-fold more resistant to bensulfuron-methyl, cyclosulfamuron, imazosulfuron, pyrazosulfuron-ethyl, bispyribac-sodium and imazapyr, respectively, than the S biotype. The in vivo ALS activity of the R biotype was also less affected by the sulfonylurea herbicides, imazosulfuron and pyrazosulfuron-ethyl, than the S biotype. Results of in vitro and in vivo ALS assays indicated that the resistance mechanism of C difformis to ALS inhibitor herbicides was primarily due to an alteration in the target enzyme, ALS. Greenhouse experiments showed delayed flowering and reduced seed production of the R biotype, which could possibly result in reduced fitness. This unusual observation needs to be confirmed in field situations.     

新型化合物唑嘧氯草胺的作用机制

采用培养皿法和常规生化方法,研究了新型除草剂唑嘧氯草胺(暂定名,代号:ZJ-2725)的作用机制。结果显示,同时添加20mg/L浓度的缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸能完全恢复唑嘧氯草胺对苘麻芽的生长抑制作用,而添加相同浓度的单一支链氨基酸只能部分消除其抑制作用。离体条件下,随着唑嘧氯草胺浓度的增大,对乙酰乳酸合成酶(ALS)活性的抑制率增加,ALS活性随反应时间的延长而增加,且两者之间符合Michaelis-Meten方程;活体条件下,唑嘧氯草胺对苘麻的ALS也表现出明显的抑制作用,ALS活性明显下降。表明唑嘧氯草胺在植物体内抑制了3种支链氨基酸的生物合成,进而导致植物蛋白质合成受阻而使植物生长受到抑制,ALS即为唑嘧氯草胺的作用靶标。     

不同小麦品种对双氟磺草胺的耐药性差异及机理

室内采用平皿法和酶活力测定法探讨了不同小麦品种对双氟磺草胺的耐药性差异及其机理。结果表明,不同小麦品种根对双氟磺草胺的耐药性差异较大,其中济宁13对该药剂最为敏感,IC50值仅为0.221 2 μg/mL,烟农15、枣20-28、济南17与之相当(耐药性倍数为1.09~1.99),泰山9818、山农6号和潍麦8号耐药性较强(耐药性倍数为10.33~13.92)。酶活力测定结果表明:虽然耐药型品种潍麦8号和敏感型品种济南17对双氟磺草胺的耐药性差异显著,但其靶标酶乙酰乳酸合成酶(ALS)在离体条件下对该药剂的敏感性却无显著差异;在活体条件下,二者ALS活力均可很快恢复,其中潍麦8号恢复较快。经双氟磺草胺处理后,与济南17相比,潍麦8号的代谢酶谷胱甘肽- S -转移酶(GSTs)相对活力变化幅度较大且反应时间较短,在第2 d即可达到峰值1.460,而济南17在第3 d才达到峰值1.398。研究表明,不同小麦品种对双氟磺草胺的耐药性存在差异 的原因之一可能是由于GSTs对双氟磺草胺的代谢差异,而与靶标酶ALS对药剂的敏感程度无关。     

新型除草剂丙酯草醚的作用机理

采用常规的室内生测和生化方法,开展新型除草剂丙酯草醚的作用机理研究.试验结果表明:同时添加5mg/L浓度的三种支链氨基酸即缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸能完全恢复丙酯草醚对高粱茎的生长抑制作用,而添加相同浓度的单一支链氨基酸只能部分消除其抑制作用.离体条件下,丙酯草醚IC50＞100mg/L,而双草醚IC50值为10-5～10-4mg/L,说明丙酯草醚对离体ALS没有抑制作用;活体条件下,丙酯草醚对ALS有一定的抑制作用,且随着处理时间的延长,酶活力降低,对ALS的抑制作用增加.因此,丙酯草醚使植物体内必需的支链氨基酸合成受阻,仍然属于ALS抑制剂,但其作用方式不同于磺酰脲类和嘧啶水杨酸类除草剂等典型的ALS抑制剂,它类似于前体农药,即在植物体内通过代谢活化来发挥作用.