异型莎草(CyperusdifformisL.)是莎草科(Cyperaceae)莎草属(Cyperus)一年生杂草,适生于水田或水边湿地,在我国分布广,全国各地均有分布,主要危害水稻生产。
图1异型莎草种子图2水稻田异型莎草
上世纪80年代末和90年代初,苄嘧磺隆和吡嘧磺隆在我国水稻田相继登记使用,可有效防除异型莎草。这两种除草剂属于乙酰羟酸合酶(Acetohydroxyacidsynthase,AHAS)抑制剂类,也称乙酰乳酸合成酶(Acetolactatesynthase,ALS)抑制剂。AHAS是植物或微生物体内缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸三种支链氨基酸生物合成过程的第一阶段的关键酶。AHAS抑制剂可以结合在AHAS通道的某些氨基酸位点上,阻断底物进入AHAS的通道,进而使支链氨基酸的合成途径受阻,导致植物不能进行细胞分裂而死亡。但随着这两种除草剂使用年限的增加,防除效果已大不如前。
为了明确田间异型莎草对吡嘧磺隆等AHAS抑制剂抗性水平,-年我们在湖北、湖南、江西、江苏、安徽、辽宁和黑龙江共7个省水稻田采集了38个异型莎草种群。经生物测定发现,其中采自湖南、江西、安徽、江苏的16个种群对吡嘧磺隆产生不同程度抗性(图3),在30ga.i./ha吡嘧磺隆处理下存活率为25%-%。
图3异型莎草种群采集地点及抗性种群分布
通过染色体步移等技术克隆异型莎草AHAS全序列,比对抗性与敏感种群保守区位点的差异。结果显示,与敏感种群相比,16个抗药性种群AHAS保守区域均有突变发生,突变类型分别为位脯氨酸(Pro)突变为精氨酸(Arg)、丝氨酸(Ser)、亮氨酸(Leu),位天冬氨酸(Asp)突变为谷氨酸(Glu),位色氨酸(Trp)突变为亮氨酸(Leu);在同一种群中发现有多种突变类型,如种群YX12-14(湖南安乡)中包括Pro--Arg和Asp--Glu突变类型,YX12-15(湖南桃源)中包括Pro--Arg和Trp--Leu突变类型,YX15-22(安徽宣州)中包括Pro--Arg、Ser、Leu突变类型,YX15-32(江苏杨舍)中包括Pro--Ser和Trp--Leu突变类型。图4展示了不同突变类型占总检测种群数量的比例。
图4异型莎草AHAS基因不同突变型所占比例
整株生物测定结果显示,位发生突变的种群对几种AHAS抑制剂的交互抗性水平高于位突变的种群,位发生突变的种群交互抗性水平最低。与敏感种群相比,抗性水平最低的种群对吡嘧磺隆的抗性倍数(Ri)依然能达到倍以上,而位发生突变的种群抗性倍数高达0倍以上,同时位发生突变的种群对水稻田另外几种AHAS抑制剂如苄嘧磺隆、五氟磺草胺、双草醚也有较高水平的抗性。
在生产上按登记标签的推荐剂量施用相应的AHAS抑制剂类除草剂对异型莎草防效较差时,应该选用酰胺类、苯氧羧酸类等其他作用机制的除草剂轮换使用或混用进行防治,以提高除草效果,延缓杂草抗性发展。
详细研究结果见作者在近期《PesticideBiochemistryandPhysiology》Volume,June,发表的文章。
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