大豆田反枝苋对除草剂多抗性及靶标抗性机理研究

黑龙江省大豆田反枝苋Amaranthus retroflexus对ALS、PPO抑制剂类除草剂产生了严重抗性, 为明确化学防除失败的反枝苋对咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚的抗性机理, 采用整株生物测定法测定了反枝苋抗性及敏感种群对除草剂的敏感性, 克隆了抗性和敏感种群的ALS、PPO基因(质体型PPX1及线粒体型PPX2), 查找突变位点, 将突变基因转入拟南芥Arabidopsis thaliana验证其功能, 明确抗性机理。结果显示:反枝苋抗性种群对咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚抗性倍数分别为55.29倍和17.51倍, 抗性植株ALS存在Ala205Val或Ser653Asn突变, PPX2存在Arg128Gly突变。将抗性种群的PPX2转入拟南芥, 可导致拟南芥对氟磺胺草醚产生高水平抗性(10.3倍)。综上, 东北大豆田反枝苋对咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚产生了高水平多抗性, ALS、PPO基因突变是导致此类抗性的主要原因之一。     

反枝苋对氟磺胺草醚的抗性机制代谢组学研究

二苯醚类除草剂氟磺胺草醚是防除大豆田杂草反枝苋Amaranthus retroflexus L.的主要除草剂,但黑龙江省大豆田反枝苋对氟磺胺草醚的抗性越来越强,严重影响大豆产量。目前尚无关于反枝苋对氟磺胺草醚抗性机制的代谢组学研究。本研究基于未处理 (CK) 以及氟磺胺草醚处理后反枝苋敏感种群 (SY)、抗性种群 (RY) 的叶组织的代谢谱,进行主成分分析 (PCA) 和正交偏最小二乘法判别分析 (OPLS-DA) ,发现RY组代谢分子表型更贴近于CK组。京都基因与基因组百科全书 (KEGG) 富集分析和拓扑分析结果发现,氟磺胺草醚的主要作用通路有3条,分别是biosynthesis of amino acids (氨基酸的生物合成)、arginine biosynthesis (精氨酸生物合成) 和2-oxocarboxylic acid metabolism (2-氧代羧酸代谢)。CK vs RY和SY vs RY有1条共有的差异通路——degradation of flavonoids (类黄酮的降解),因此,类黄酮的降解可能是RY组抗性的特异性通路。通过支持向量机 (SVM) 分析进一步发现,4-hydroxy-2-oxoglutaric acid (4-羟基2-氧化戊二酸)、citrulline (瓜氨酸) 和L-ornithine (L-鸟氨酸) 是氟磺胺草醚处理后反枝苋产生抗药性的关键代谢物。     

两种喷雾助剂对氟磺胺草醚在反枝苋上的 吸收和药效的影响

采用14C-氟磺胺草醚同位素标记法研究了喷雾助剂JFC 和ABS(十二烷基苯磺酸钠)对14C-氟磺胺草醚在反枝苋上的吸收和药效的影响。结果表明,在药液中添加2 g/L的JFC ,反枝苋对14C-氟磺胺草醚的吸收面积可增加1.4倍,吸收量增加3.2倍,药效提高28.5%;添加2 g/L的ABS ,反枝苋对14C-氟磺胺草醚的吸收面积增加1.3倍,吸收量增加1.0倍,药效提高19.2%。JFC不但具有促进药液在反枝苋叶面扩展的能力,还具有促进药剂渗透的能力,当添加2 g/L的JFC 时,反枝苋单位面积吸收强度增加75.7%;ABS基本上不能增加反枝苋单位面积的吸收强度,只具有促进药液扩展的能力。     

反枝苋对咪唑乙烟酸抗性水平及分子机制

为初步明确大豆田反枝苋对咪唑乙烟酸的抗药性水平,并从分子角度对抗药性机制进行解释,以我国四川成都和黑龙江嫩江采集的反枝苋种子为材料,通过琼脂法检测了反枝苋对咪唑乙烟酸的抗药性水平,并分别对R(嫩江抗性种群)和S(成都敏感种群)的乙酰乳酸合成酶(ALS)部分序列进行扩增和测序。皿内生测结果表明,成都种群的GI50为11.20,嫩江种群的GI50为52.26,其抗药性指数RI为4.67。分子检测结果表明,与S种群相比,R种群反枝苋ALS位于高度保守区Domain B编码574位氨基酸的基因发生突变,TGG突变为TTG,导致色氨酸被亮氨酸取代。ALS保守区域氨基酸的替换可能是嫩江反枝苋种群对咪唑乙烟酸产生抗性的重要原因之一。     

广西灵川等4地刺苋和反枝苋对草甘膦的敏感性

刺苋和反枝苋在广西各地农田均有分布,综合运用培养皿种子检测法、整株生物测定法对广西4个不同地点的刺苋和反枝苋种群进行草甘膦敏感性测定。结果表明,桂林灵川的刺苋和桂林兴安的反枝苋对草甘膦表现出敏感性下降的情况。同时,使用生化指标测定法检测的植株体内莽草酸含量变化情况与其敏感性变化趋势基本一致。     

反枝苋种子休眠解除方法研究

研究了光照和黑暗两种条件下氢氧化钠（NaoH）、盐酸（HC l）、赤霉素（GA3）和乙烯利（ETH）处理对反枝苋种子萌发的影响。结果表明,氢氧化钠、盐酸、赤霉素和乙烯利浸泡处理均可以明显提高反枝苋种子的发芽率,且随着试剂浓度的提高,发芽率表现出单峰变化曲线,浓度过低或过高均不利于种子的萌发。其中,赤霉素对解除反枝苋种子休眠最有效,且以200 mg/L浸泡处理24 h效果最好,发芽率可达90.8%,比对照提高了52.5百分点。其次为4%NaOH和6%HC l处理1 h,与800 mg/L ETH处理24 h的效果相当,发芽率在70%~75%之间。黑暗条件不利于反枝苋种子的萌发,发芽率略低于光照条件。     

温室条件下长芒苋和反枝苋对5种除草剂的敏感性差异

近年来,恶性入侵杂草长芒苋逐渐侵入农田,存在取代反枝苋成为优势杂草的风险,探究二者对常见除草剂的敏感性差异对提高防控的针对性具有重要意义。温室条件下采用剂量-反应试验的方法,研究了砜吡草唑和精异丙甲草胺2种苗前土壤处理除草剂,硝磺草酮、苯唑草酮和草甘膦3种苗后茎叶处理除草剂对长芒苋和反枝苋的药效差异。结果显示砜吡草唑和精异丙甲草胺对长芒苋ED₅₀值分别是反枝苋的0.96倍和2.33倍;硝磺草酮、苯唑草酮和草甘膦对长芒苋ED₅₀值分别是反枝苋的1.75倍、0.30倍和1.04倍。表明长芒苋和反枝苋对砜吡草唑的敏感性相当,反枝苋对精异丙甲草胺的敏感性更高,二者对草甘膦的敏感性相当,对硝磺草酮的敏感性反枝苋更高,对苯唑草酮的敏感性长芒苋更高。因此,在非耕地或玉米田等生境长芒苋的防除中,苗前土壤处理建议优先选择砜吡草唑,苗后茎叶处理应优先选择苯唑草酮,但均建议不同药剂轮换使用。     

反技苋的生物学特性及防治

反枝苋是世界性分布的一种恶性杂草,了解其生物学特性将有助于对其进行有效防治.本文从反枝苋的分布与危害、生长发育和繁殖等几个方面,详细综述了反枝苋的的生物学特性和防除措施,包括物理防治、化学防治及生物防治,并对综合治理反枝苋提出了几点建议.     

马唐和反枝苋在棉田中的竞争试验初报

利用二次通用旋转组合设计进行马唐、反枝苋竞争试验,得出两种杂草竞争的数学模型,分析了杂草的种内竞争相种间竞争的天系,并对杂草竞争试验的研究方法进行了探讨。     

玉米田反枝苋对烟嘧磺隆的抗性水平及靶标抗性分子机理

为明确玉米田主要杂草反枝苋对烟嘧磺隆的抗性水平及靶标抗性分子机理,采用整株水平测定法检测了黑龙江省玉米田反枝苋对烟嘧磺隆的抗性水平,通过靶标酶离体活性测定,分析了抗性和敏感种群反枝苋乙酰乳酸合成酶 (ALS) 对烟嘧磺隆的敏感性,并通过靶标ALS基因克隆测序进行了序列比对分析。结果显示:黑龙江省反枝苋疑似抗性种群 (HLJ-R) 对烟嘧磺隆已产生较高水平抗性,其抗性倍数达13.7;酶活性测定结果表明:烟嘧磺隆对HLJ-R种群ALS活性的抑制中浓度 (IC₅₀) 值是对敏感种群 (TA-S) IC₅₀值的43.9倍;与TA-S种群相比,HLJ-R种群ALS基因205位丙氨酸突变为缬氨酸,574位色氨酸突变为亮氨酸。研究表明,黑龙江省玉米田反枝苋对烟嘧磺隆已产生较高水平抗性,且靶标ALS基因的突变可能是其抗性产生的主要原因之一。     

Sulfometuron-resistant Amaranthus retroflexus: cross-resistance and molecular basis for resistance to acetolactate synthase-inhibiting herbicides

A biotype of Amaranthus retroflexus L. is the first weed in Israel to develop resistance to acetolactate synthase (ALS)-inhibiting herbicides. The resistant biotype (Su-R) was collected from Ganot, a site that had been treated for more than 3 consecutive years with sulfometuron-methyl + simazine. On the whole-plant basis, the resistance ratio ( ED₅₀ Su-R)/( ED₅₀ Su-S) was 6–127 for sulfonylureas, 4–63 for imidazolinones, 20–35 for triazolopyrimidines and 11 for pyrithiobac-sodium. Similar levels of resistance were found also when the herbicides were applied before emergence. Based on a root elongation bioassay, Su-R was 3240-fold more resistant to sulfometuron-methyl than Su-S. In vitro studies have shown that the Su-R biotype was resistant at the enzyme level to all ALS inhibitors tested. The nucleotide sequences of two amplified regions between the Su-S and the Su-R differed in only one nucleotide. One substitution has occurred in domain A, cytosine by thymine (C C C to C T C) at position 248, that confers an exchange of the amino acid proline in the susceptible to leucine in the Su-R. The proline to leucine change in domain A is the only difference in the amino acid primary structure of the regions sequenced, indicating that it is responsible for the ALS-inhibitor resistance observed.     

Predispersal seed predation of Amaranthus retroflexus and Chenopodium album growing in soyabean fields

Field experiments were made in 1998 and 1999 to determine the influence of tillage and soyabean (Glycine max) row width on predispersal weed seed predation in Amaranthus retroflexus L. (redroot pigweed) and Chenopodium album L. (common lambsquarters). Soyabean was planted in wide (76 cm) and narrow (19 cm) rows with conventional or conservation tillage. Additional control plots without soyabean were also established. The two objectives were to determine (1) whether predispersal seed predation occurs in A. retroflexus or C. album, and (2) whether disturbance (soil tillage) or microclimate (planting pattern) influence predation level. Mean rates of seed predation were 26% and 4% in A. retroflexus and C. album, respectively. Although these levels were low at the population level, individual plants of both species had predation levels ranging from 0% to 80%, however, very few individuals of C. album had levels of predation above 10%. Differences among tillage and row width treatments occurred for A. retroflexus, but not for C. album. Amaranthus retroflexus and C. album growing within the soyabean crop received less light than those in the no‐crop plots, and produced less above‐ground biomass, smaller terminal inflorescences, and fewer seeds per inflorescence. Plant height, terminal inflorescence weight, and total seeds were correlated with predation in both weed species.     

反枝苋活性成分的提取及其对提高小麦抗高温胁迫的作用

反枝苋提取物能够显著增强小麦植株的抗高温胁迫能力,但其中起作用的活性成分尚不清楚。本研究采用生物活性追踪法,从反枝苋根部分离到5个化合物,经核磁共振波谱及质谱分析分别被鉴定为对羟基苯甲酸 (1)、14-羟基肉豆蔻酸 (2)、对甲氧基苯甲酸 (3)、3- (羟乙酰基) 吲哚 (4) 和3-吲哚甲醛 (5)。对羟基苯甲酸、对甲氧基苯甲酸和14-羟基肉豆蔻酸均能增强小麦对高温胁迫的耐受性,其中对甲氧基苯甲酸效果最突出,在100 μg/mL剂量下,与空白对照相比,小麦植株鲜重增加了56.44%,茎叶长度增加了30.03%,根长增加了38.71%。经50 μg/mL对甲氧基苯甲酸处理小麦幼苗后,分别于40 ℃高温胁迫1、3、5和7 d,取样测定植株体内相关生理生化指标的变化。结果表明：高温胁迫1、3、5、7 d后,与空白对照相比,小麦植株体内丙二醛含量分别降低了32.59%、50.27%、57.53%、33.64%;脯氨酸含量在1、3和5 d分别增加了28.57%、50.00%、29.87%,第7天降低了5.16%;可溶性糖含量分别增加了39.76%、35.93%、41.33%、12.50%;超氧化物岐化酶活性分别增加了39.48%、41.63%、26.09%、25.27%,过氧化物酶活性分别增加了11.19%、32.05%、32.54%和26.90%,过氧化氢酶活性分别增加了35.62%、50.97%、22.82%和25.89%。综上,对甲氧基苯甲酸可显著提高小麦抗高温胁迫的能力。