萤蔺的萌发特性及对苄嘧磺隆的抗药性研究

发布时间：2020-07-22 01:48

【摘要】：水稻在我国粮食生产中占主要地位,水稻产量的保证对我国粮食丰收具有重大意义。苄嘧磺隆作为磺酰脲类除草剂,可有效防除稻田杂草,但因其长年连续使用,部分稻田杂草已经对苄嘧磺隆产生了抗药性。其中稻田萤蔺具有旺盛的生命力、惊人的繁殖能力、顽强的低抗力和再生能力,适应干燥、耐涝、严寒、盐碱等恶劣环境,并与水稻竞争生态环境,对水稻的危害极其严重,因此检测萤蔺对苄嘧磺隆是否产生抗药性、明确其抗药性发生情况和抗药性水平,以及探索其产生抗药性的机理尤为重要,为我国的水稻产量提出保障。本试验采集了20个萤蔺种群R和1个敏感性种群S的种子作为研究材料,进行了萤蔺的萌发特性及对苄嘧磺隆的抗药性研究。本试验通过不同药剂处理和不同环境处理解除萤蔺种子休眠,结果表明,乙醇、浓硫酸、Na OH、Na Cl和赤霉酸5种药剂处理不能有效解除萤蔺种子的休眠,摩擦处理和越冬处理可打破部分萤蔺种子休眠,但操作不便且耗时长,不建议实际使用。将萤蔺种子置于5℃冰箱清水浸泡48 h之后,50℃恒温浸泡12 h后洗净进行萌发试验,发芽率高达93.32%以上,但随着浸泡时间增加,种子萌发率降低,当恒温浸泡24 h后,萤蔺种子失去生物活性。因此试验过程中,要严格控制温度和时间。通过整株水平测定法测定了东北地区不同萤蔺种群对苄嘧磺隆的抗药性水平表明,稻田萤蔺种群不同,对苄嘧磺隆的抗性水平不同,其中辽宁丹东东港宣城(R-7)、辽宁沈阳浑南刘付村(R-17)和黑龙江佳木斯莲江口镇(R-18)抗药性水平高,GR50值分别为221.86、224.04和209.89 g a.i./hm~2,抗性指数分别为95.22、96.15和90.08。而R-2、R-4、R-10种群对苄嘧磺隆抗药性相对较低,抗性指数小于10,R-8、R-13、R-14、R-19种群对苄嘧磺隆抗药性的是中等水平的,抗性指数在10-20之间;其他种群对苄嘧磺隆均产生较高水平的抗药性。ALS离体活性测定表明,未使用苄嘧磺隆,抗药性萤蔺种群并非都有高水平的ALS活性,因此是否产生抗药性可能与ALS活性水平高低无关。使用苄嘧磺隆,对不同萤蔺种群ALS活性的I_(50)值差别很大,R-17、R-17和R-18种群的I_(50)值最大,为24.35、30.48和24.88μmol/L,抗性指数分别为为98.03、122.71和100.15;R-2、R-4、R-8和R-10种群的I_(50)值相对较小,分别为2.07、2.96、2.67、2.55μmol/L,抗性指数分别为8.35、11.94、10.74和10.25;敏感性种群S的I_(50)最小,为0.25μmol/L;其余抗药性种群的I_(50)值在4.45-22.96μmol/L之间,抗药性指数在17.90-92.43之间。苄嘧磺隆对抗药性萤蔺ALS活性的抑制程度要小于对敏感性的抑制程度,与整株生物测定趋势一致,因此萤蔺产生抗药性可能是由于ALS活性降低所导致。基因克隆和测序获得了不同萤蔺种群的ALS1基因和ALS2基因,包含与抗药性相关8个突变位点区域,序列没有内含子。序列对比分析表明,与敏感性萤蔺种群S的ALS基因比较,R2、R4、R8、R10、R13、R14、R19未发现突变;ALS1编码区克隆出的基因片段发现五个基因突变即Ala-122-Asp、Pro-197-Ala、Pro-197-Ser、Trp-574-Leu和Ser-653-Arg;ALS2编码区克隆出的基因片段发现一个突变即Pro-197-Ala。并且在已经报道的Ala205、Asp376、Arg377、Gly654位点均没有产生突变。ALS1基因的突变可能是萤蔺种群对苄嘧磺隆产生抗药性的主要原因。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S451.21
【图文】：

稻田,种子,土层,种子发芽率

沈阳农业大学硕士学位论文繁殖为主，其种子具有休眠期，需要光照和高温解除休眠。何锦豪等（1989）研究报道在0-1厘米土层中，萤蔺种子发芽率为76.7％，在1-1.5厘米土层中，萤蔺种子发芽率16.7％，在1.5-2厘米土层中，萤蔺种子发芽率为5.0％，在2-3厘米土层中，萤蔺种子芽率只为1.6％，而在3厘米以下土层，萤蔺种子没有发芽。稻田萤蔺种子早期萌芽时气温较低，生长缓慢，当气温达到30℃时，生长速度加（李威，2014）。萤蔺的实生苗只长4叶，抽出花茎之后，其叶片将退化为叶鞘，花抽出6天左右，茎叶以每天平均伸长1.07厘米速度快速生长，当花茎达到30厘米左右时萤蔺开始抽穗，种子成熟后将自行脱落。萤蔺种子生命力顽强，极易蔓延，因其种子眠解除时期不同，萌芽生长时期也不同，致使萤蔺在稻田的危害时间期延长。（李杨汉1998；何锦豪，1989；张玉聚等，2010；李威，2014）。

全球,杂草,ALS抑制剂,野胡萝卜

20世纪50年代，加拿大报道了抗2,4-D的野胡萝卜（Daucus carota Linn.），美国报道了抗2,4-D的铺散鸭跖草（Commelina diffusa N. L. Burm.）（李建，2016）。80年代之后，全球抗药性杂草的上升趋势几乎呈直线（图1-3）。除草剂不同，其抗药性原理和情况也不同，磺酰脲类除草剂作用位点单一，杂草产生抗药性的问题更为突出，并难以防除。Heap（1982）发现第一个对ALS抑制剂产生抗药性的杂草，是澳大利亚瑞士黑麦草（Lolium rigidum），之后，陆续发现抗ALS抑制剂的杂草生物型，其数量持续急剧攀升（图1-4）。图 1-3 全球抗药性杂草的发生趋势（www.weedscience.com, 2019）Fig. 1-3 Chronological increase in resistant weeds globally年份 Year

杂草,生物型

第一章稻田杂草的防除及其抗药性研究进展12图1-4 产生抗药性的杂草生物型（www.weedscience.com, 2019）Fig. 1-4 Resistant of weed biotypes （www.weedscience.com, 2019）2019 年 3 月，国际抗药性杂草调查网站发布最新数据，全球已有 255 种杂草(148双子叶和 107 单子叶)共 499 个生物型杂草产生了抗药性，其针对了已知的 23 类作用位点共 167 种化学除草剂。据报道，70 个国家的 92 种作物都有抗除草剂杂草。从杂草发生的作物分布来看（图1-5），小麦田产生抗药性的杂草有 77 种，玉米田产生抗药性的杂草有 61 种，水稻田产生抗药性的杂草有 51 种，大豆田产生抗药性的杂草有 48 种

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