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。     

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。     

山东省小麦田荠菜对苯磺隆的抗性测定

为了明确山东省小麦田荠菜对苯磺隆的抗性水平及分布现状,在温室中采用整株剂量-反应测定法测定了51份荠菜样本对苯磺隆的敏感性。结果表明,山东省小麦田荠菜已普遍对苯磺隆产生抗性,所测样本中,抗性种群29个,占总样本数的56.86%,其中,中、高抗种群27个,占总样本数的52.94%。鲁南山区和鲁西北平原区采集点的荠菜对苯磺隆的抗性水平较高,胶潍河谷平原区的荠菜对苯磺隆的抗性水平则相对较低。     

河南省部分地区麦田荠菜对苯磺隆的抗性水平及抗性靶标分子机制

为明确河南省部分地区麦田荠菜Capsella bursa-pastoris对苯磺隆的抗性水平及抗性靶标分子机制,采用整株生物法测定了12个荠菜种群的抗性水平,并对乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)离体活性和ALS基因突变进行了测定分析。结果表明,商丘市民权县花园村(MQ)、周口市西华县小于楼村(XH)、平顶山市叶县穆寨村(YX)、许昌市长葛市董庄村(CG)采集的荠菜种群对苯磺隆产生了较高的抗性,GR_(50)分别为129.14、110.67、62.91和85.29 g/hm~2,抗性倍数分别为215.23、184.45、104.85和142.15倍;ALS离体活性测定所得I_(50)分别为5.85、4.87、1.38和3.83μmol/L,抗性倍数分别为83.57、69.57、19.71和54.71倍;其余8个种群的GR_(50)在0.60~2.86 g/hm~2之间,抗性倍数在1.00~4.77之间;I_(50)在0.07~0.37μmol/L之间,抗性倍数在1.00~5.29之间。荠菜种群MQ、XH的ALS基因Domain A区域第197位脯氨酸(CCT)均突变为丝氨酸(TCT),荠菜种群CG的第197位脯氨酸(CCT)突变为亮氨酸(CTT),表明靶标ALS基因突变是荠菜对苯磺隆产生抗性的重要原因之一,但荠菜种群YX的ALS基因保守区内暂未发现突变位点,其抗药性可能由其它原因造成。     

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。     

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。     

小麦田麦家公对苯磺隆的抗性机理

为明确麦田阔叶杂草麦家公Lithospermum arvense L.对苯磺隆的抗性机理,以苯磺隆抗性和敏感型麦家公为材料,比较分析这2个生物型麦家公靶标酶乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase,ALS）、解毒酶谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione-S-transferase,GST）以及保护酶过氧化物酶（peroxidase,POD）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）对苯磺隆的响应差异性。结果表明,抗性麦家公ALS对苯磺隆的敏感性较敏感型麦家公显著下降,苯磺隆的抑制中浓度分别为0.187、0.036 μmol/L。苯磺隆胁迫后,抗性和敏感型麦家公ALS活性都出现下降,但抗性麦家公ALS活性可恢复,而敏感型麦家公ALS活性则不能恢复;2个生物型麦家公GST活性都能被苯磺隆诱导,但抗性麦家公GST累计活性为29.31 U,高于敏感型麦家公（25.90 U）;抗性麦家公SOD累计活性为24.49 U,较敏感型麦家公（19.31 U）高,且具有较强的恢复能力;抗性麦家公POD和CAT累计活性分别为126.92~550.68 U和41.41~77.19 U,也高于敏感型麦家公的93.75~271.04 U、42.17~57.28 U。因此,靶标酶ALS对苯磺隆敏感性减弱是麦家公产生抗性的一个重要原因,解毒酶GST、SOD、POD和CAT活性升高可能与抗性有关。     

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。     

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。     

不同小麦品种对苯磺隆耐药性差异及其机理

室内用砂培法测定11种小麦品种对苯磺隆的相对敏感性,其敏感性有较大差异.碧玛4号、维麦8号对苯磺隆有很强的耐药性,IC50可分别达到502.6和409.3aiμg/kg,济1 3号为156.9aiμg/kg,鲁麦22号、黄县大粒对苯磺隆较为敏感,IC50低于45.0 aiμg/kg.以上5种小麦离体ALS对苯磺隆的敏感性没有明显差异,敏感品种黄县大粒IC50为154.2nmol/L,甚至较维麦8号149.3nmol/L略高.ALS活体试验表明,小麦可以很快恢复苯磺隆对ALS活性的抑制,且耐药型品种恢复能力较强,碧玛4号、维麦8号ALS恢复活性只需1.5天,敏感品种需3天.碧玛4号、维麦8号除草剂解毒酶系GSTs相对于敏感品种对苯磺隆有较大的反应幅度和较短的反应时间,第2天就分别达到1.46、1.42的峰值,而济13号、鲁麦22号、黄县大粒变化幅度较小,第3天才达到峰值,活性分别为1.39、1.33和1.32.研究表明,小麦各品种对苯磺隆的耐药能力产生差异的主要原因之一是小麦GSTs对苯磺隆的代谢所致,而与小麦ALS对苯磺隆的敏感程度无关.     

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。     

中国北方部分冬麦区猪殃殃对苯磺隆的抗性水平

采用温室盆栽法和培养皿法分别测定7省14个县市14块麦田的猪殃殃潜在抗药性生物型和临近非耕地敏感生物型对苯磺隆的抗性水平。温室盆栽法试验结果表明,除河北省石家庄、山西省太原、陕西省周至、山东省泰安采集点麦田猪殃殃生物型对苯磺隆仍处于敏感状态外,其它地区麦田猪殃殃均产生了不同程度的抗药性,抗性倍数在1.6～4.3之间,其中河南省许昌采集点抗药性最高,达4.3倍,安徽省太和、陕西省华县采集点抗药性最低,抗性倍数均为1.6;培养皿法试验结果表明,河南省许昌采集点抗药性较高,抗性倍数为2.2,而安徽省太和、陕西省华县采集点抗药性较低,抗性倍数分别为1.9和1.7。两种方法的抗性趋势基本一致。     

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。