异型莎草（Cyperus difformis）对乙酰羟酸合酶抑制剂的抗性及靶标机制
发布时间：2021-08-30 22:19
异型莎草（Cyperus difformis L.）是莎草科（Cyperaceae）莎草属（Cyperus）一年生杂草,分布在我国东北、华北、华中、华东、宁夏、甘肃等,主要危害水稻生产。AHAS抑制剂可以有效防除稻田异型莎草,但因其作用位点单一,连续多年使用,导致严重的抗药性问题。本研究以采自湖北、湖南、江西、江苏、安徽、辽宁和黑龙江共7个省水稻田的38个异型莎草种群为研究对象,采用单剂量甄别法初步明确了这38个异型莎草种群对吡嘧磺隆的抗性;克隆异型莎草AHAS全长,并比对分析了不同抗药性种群AHAS突变位点;在此基础上,提取和比较了不同突变类型AHAS在离体条件下对4类AHAS抑制剂的敏感性差异;并通过整株生物测定明确了不同突变生物型对4类AHAS抑制剂的抗性水平差异。主要研究结果如下:（1）通过吡嘧磺隆单剂量甄别法测定异型莎草抗药性情况,结果显示,采自7个省的38个异型莎草种群中,采自湖南、江苏、江西和安徽4个省的16个种群在30 g a.i.ha-1吡嘧磺隆推荐剂量处理下有植株存活,存活率在25%-100%,初步确定了这些种群已对吡嘧磺隆产生抗性。（2）通过...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1支链氨基酸的合成路径（www.kegg.jp）
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论4图1-2五类AHAS抑制剂的基本化学结构（TRANELetal.,2002）Fig.1-2ThebasicchemicalstructureoffivefamiliesofAHASinhibitorsAHAS抑制剂可以结合在AHAS通道的某些氨基酸位点上，阻断底物进出AHAS的通道，进而破坏支链氨基酸的合成途径，使植物不能进行细胞分裂而死亡（PANGetal.,2002）。20世纪70年代，美国学者首次发现了磺酰脲类（Sulfonylureas,SU）化合物具有阻止植物生长的作用。美国DuPont公司于1978年开发了首个磺酰脲类除草剂—氯磺隆，同时期，该公司还开发了磺酰胺羰基三唑啉酮类除草剂（Sulfonymino-carbonyl-triazolinones,SCT）。随后，美国氰胺公司、陶氏益农公司和日本组合化学公司相继创制出咪唑啉酮类除草剂（Imidazolinones,IMI）、三唑并嘧啶类除草剂（Triazolopyrimidines,TP）以及嘧啶硫代苯甲酸类除草剂（Pyrimidinylthiobenzoates,PTB）（图1-2）（CHALEFFetal.,1984;SHANERetal.,1984;GERWICKetal.,1990;WHITCOMB,1999）。AHAS抑制剂具有微量高效、对作物安全等特点，在全球范围内迅速被推广。目前，用于稻田杂草防除的AHAS抑制剂主要包括以下几种（表1-2）。表1-2稻田主要AHAS抑制剂种类Table1-2ThemaintypesofAHASinhibitorsinpaddyfieldsAHAS抑制剂种类AHASinhibitorsclassification除草剂名称Herbicides上市时间Time-to-market磺酰脲类（SU）苄嘧磺隆1984吡嘧磺隆1990醚磺隆1990氯吡嘧磺隆1994嗪吡嘧磺隆2004丙嗪嘧磺隆2008三唑并嘧啶类（TP）五氟磺草胺2004嘧啶硫代苯甲酸酯类（PTB）嘧啶肟草醚1996嘧草醚1996双草醚1997环酯草醚2002
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论7图1-3植物AHAS六个保守区域中八个与抗AHAS抑制剂相关的氨基酸位点Fig.1-3SixhighconserveddomainsandeightendowingAHAS-inhibitingherbicidesresistantmutationsite图1-4AHAS突变种类以及不同突变类型的杂草数量（www.weedscience.org,2020）Fig.1-4NumberofweedspecieswithdifferentAHASmutation(www.weedscience.org,2020)此外，靶标基因过量表达使相关酶浓度及活性增加，除草剂的相对有效浓度减少，杂草对其产生抗性（DEWAELEetal.,1997;POWLESetal.,2010）。有研究报道，在施用苄嘧磺隆后，抗药性耳叶水苋AHAS最高表达量是敏感性的1.86倍，这可能是导致其对苄嘧磺隆产生抗性的原因（刘冰，2015）。相比于对抗草甘膦杂草靶标基因过量表达的研究，有关对AHAS基因过度表达而产生抗药性的报道比较少（GAINESetal.,2010;POWLESetal.,2010）。1.3.2杂草对AHAS抑制剂非靶标抗性机制非靶标抗性通过多种基因调控杂草生理代谢过程，使杂草对除草剂产生抗性。相对于靶标抗性，非靶标抗性发生的范围更广，危害严重（张武，2011;BARMANetal.,2014;DELYE,2013;GARDINetal.,2015）。非靶标抗性主要分为三个方面：杂草对除草剂的吸收和传导减少、代谢解毒能力增强以及屏蔽和隔离作用（GARDINetal.,2015）。介导杂草代谢抗药性的酶包括谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）、糖基转移酶（GTs）、过氧化物酶（POD）、细胞色素P450单加氧酶（P450s）氨基酸突变
【参考文献】：
期刊论文
[1]磺酰脲类除草剂的发展评析[J]. 徐磊. 农药市场信息. 2020(05)
[2]我国水稻田杂草抗药性研究进展[J]. 董立尧,高原,房加鹏,陈国奇. 植物保护. 2018(05)
[3]上海稻田稗草对3种除草剂的抗药性[J]. 武向文,李平生,郭玉人. 世界农药. 2018(04)
[4]抗苄嘧磺隆野慈姑乙酰乳酸合成酶的突变研究[J]. 付丹妮,赵铂锤,孙中华,纪明山. 植物保护. 2018(03)
[5]不同栽培方式稻田杂草发生特点及防控措施[J]. 徐志红,李俊凯. 长江大学学报(自科版). 2016(33)
[6]水稻田杂草防除技术要点[J]. 高彩霞. 农业与技术. 2016(21)
[7]五氟磺草胺(中国)专利分析[J]. 王廷廷,汤怀武. 农药市场信息. 2016(11)
[8]中国水稻高产栽培技术创新与实践[J]. 朱德峰,张玉屏,陈惠哲,向镜,张义凯. 中国农业科学. 2015(17)
[9]我国水稻除草剂发展趋势[J]. 张为农. 农药市场信息. 2014(06)
[10]湖南省稻田杂草发生情况及防除技术[J]. 郑和斌. 湖南农业科学. 2013(22)
博士论文
[1]野慈姑Sagittaria trifolia L.对苄嘧磺隆抗药性机理及适合度代价的初步研究[D]. 付丹妮.沈阳农业大学 2017
[2]抗苯磺隆播娘蒿抗性机理及抗性突变对乙酰乳酸合成酶功能影响[D]. 邓维.中国农业大学 2017
硕士论文
[1]黑龙江省部分稻作区萤蔺对丙嗪嘧磺隆抗药性的相关研究[D]. 李庚.东北农业大学 2019
[2]砜嘧磺隆等6种除草剂防除玉米田杂草的研究[D]. 刘琳.沈阳农业大学 2017
[3]水稻田千金子（Leptochloa chinensis）对氰氟草酯抗药性及其靶标酶机理研究[D]. 于佳星.南京农业大学 2017
[4]耳叶水苋对ALS抑制剂的抗性及其ALS基因表达研究[D]. 刘冰.东北农业大学 2015
[5]异型莎草对AHAS抑制剂的抗性及其防除药剂筛选[D]. 高陆思.海南大学 2015
[6]吉林省主要稻区慈姑、雨久花发生状况及慈姑抗药性ALS基因突变位点的研究[D]. 徐凤.延边大学 2014
[7]稻田耳叶水苋对苄嘧磺隆的抗药性及其分子机制的初步研究[D]. 王兴国.东北农业大学 2013
[8]外显子连接序列与连接处内含子序列的相互作用[D]. 张强.内蒙古大学 2013
[9]抗磺酰脲类除草剂节节菜（Rotala indica）的检测及其抗性分布、抗药性分子机理研究[D]. 金圣务（Seong-Mu Kim）.南京农业大学 2012
[10]内含子与基因间隔序列长度及基因表达量间关系的研究[D]. 单耀军.河北大学 2007
本文编号：3373603
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1支链氨基酸的合成路径（www.kegg.jp）
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论4图1-2五类AHAS抑制剂的基本化学结构（TRANELetal.,2002）Fig.1-2ThebasicchemicalstructureoffivefamiliesofAHASinhibitorsAHAS抑制剂可以结合在AHAS通道的某些氨基酸位点上，阻断底物进出AHAS的通道，进而破坏支链氨基酸的合成途径，使植物不能进行细胞分裂而死亡（PANGetal.,2002）。20世纪70年代，美国学者首次发现了磺酰脲类（Sulfonylureas,SU）化合物具有阻止植物生长的作用。美国DuPont公司于1978年开发了首个磺酰脲类除草剂—氯磺隆，同时期，该公司还开发了磺酰胺羰基三唑啉酮类除草剂（Sulfonymino-carbonyl-triazolinones,SCT）。随后，美国氰胺公司、陶氏益农公司和日本组合化学公司相继创制出咪唑啉酮类除草剂（Imidazolinones,IMI）、三唑并嘧啶类除草剂（Triazolopyrimidines,TP）以及嘧啶硫代苯甲酸类除草剂（Pyrimidinylthiobenzoates,PTB）（图1-2）（CHALEFFetal.,1984;SHANERetal.,1984;GERWICKetal.,1990;WHITCOMB,1999）。AHAS抑制剂具有微量高效、对作物安全等特点，在全球范围内迅速被推广。目前，用于稻田杂草防除的AHAS抑制剂主要包括以下几种（表1-2）。表1-2稻田主要AHAS抑制剂种类Table1-2ThemaintypesofAHASinhibitorsinpaddyfieldsAHAS抑制剂种类AHASinhibitorsclassification除草剂名称Herbicides上市时间Time-to-market磺酰脲类（SU）苄嘧磺隆1984吡嘧磺隆1990醚磺隆1990氯吡嘧磺隆1994嗪吡嘧磺隆2004丙嗪嘧磺隆2008三唑并嘧啶类（TP）五氟磺草胺2004嘧啶硫代苯甲酸酯类（PTB）嘧啶肟草醚1996嘧草醚1996双草醚1997环酯草醚2002
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论7图1-3植物AHAS六个保守区域中八个与抗AHAS抑制剂相关的氨基酸位点Fig.1-3SixhighconserveddomainsandeightendowingAHAS-inhibitingherbicidesresistantmutationsite图1-4AHAS突变种类以及不同突变类型的杂草数量（www.weedscience.org,2020）Fig.1-4NumberofweedspecieswithdifferentAHASmutation(www.weedscience.org,2020)此外，靶标基因过量表达使相关酶浓度及活性增加，除草剂的相对有效浓度减少，杂草对其产生抗性（DEWAELEetal.,1997;POWLESetal.,2010）。有研究报道，在施用苄嘧磺隆后，抗药性耳叶水苋AHAS最高表达量是敏感性的1.86倍，这可能是导致其对苄嘧磺隆产生抗性的原因（刘冰，2015）。相比于对抗草甘膦杂草靶标基因过量表达的研究，有关对AHAS基因过度表达而产生抗药性的报道比较少（GAINESetal.,2010;POWLESetal.,2010）。1.3.2杂草对AHAS抑制剂非靶标抗性机制非靶标抗性通过多种基因调控杂草生理代谢过程，使杂草对除草剂产生抗性。相对于靶标抗性，非靶标抗性发生的范围更广，危害严重（张武，2011;BARMANetal.,2014;DELYE,2013;GARDINetal.,2015）。非靶标抗性主要分为三个方面：杂草对除草剂的吸收和传导减少、代谢解毒能力增强以及屏蔽和隔离作用（GARDINetal.,2015）。介导杂草代谢抗药性的酶包括谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）、糖基转移酶（GTs）、过氧化物酶（POD）、细胞色素P450单加氧酶（P450s）氨基酸突变
【参考文献】：
期刊论文
[1]磺酰脲类除草剂的发展评析[J]. 徐磊. 农药市场信息. 2020(05)
[2]我国水稻田杂草抗药性研究进展[J]. 董立尧,高原,房加鹏,陈国奇. 植物保护. 2018(05)
[3]上海稻田稗草对3种除草剂的抗药性[J]. 武向文,李平生,郭玉人. 世界农药. 2018(04)
[4]抗苄嘧磺隆野慈姑乙酰乳酸合成酶的突变研究[J]. 付丹妮,赵铂锤,孙中华,纪明山. 植物保护. 2018(03)
[5]不同栽培方式稻田杂草发生特点及防控措施[J]. 徐志红,李俊凯. 长江大学学报(自科版). 2016(33)
[6]水稻田杂草防除技术要点[J]. 高彩霞. 农业与技术. 2016(21)
[7]五氟磺草胺(中国)专利分析[J]. 王廷廷,汤怀武. 农药市场信息. 2016(11)
[8]中国水稻高产栽培技术创新与实践[J]. 朱德峰,张玉屏,陈惠哲,向镜,张义凯. 中国农业科学. 2015(17)
[9]我国水稻除草剂发展趋势[J]. 张为农. 农药市场信息. 2014(06)
[10]湖南省稻田杂草发生情况及防除技术[J]. 郑和斌. 湖南农业科学. 2013(22)
博士论文
[1]野慈姑Sagittaria trifolia L.对苄嘧磺隆抗药性机理及适合度代价的初步研究[D]. 付丹妮.沈阳农业大学 2017
[2]抗苯磺隆播娘蒿抗性机理及抗性突变对乙酰乳酸合成酶功能影响[D]. 邓维.中国农业大学 2017
硕士论文
[1]黑龙江省部分稻作区萤蔺对丙嗪嘧磺隆抗药性的相关研究[D]. 李庚.东北农业大学 2019
[2]砜嘧磺隆等6种除草剂防除玉米田杂草的研究[D]. 刘琳.沈阳农业大学 2017
[3]水稻田千金子（Leptochloa chinensis）对氰氟草酯抗药性及其靶标酶机理研究[D]. 于佳星.南京农业大学 2017
[4]耳叶水苋对ALS抑制剂的抗性及其ALS基因表达研究[D]. 刘冰.东北农业大学 2015
[5]异型莎草对AHAS抑制剂的抗性及其防除药剂筛选[D]. 高陆思.海南大学 2015
[6]吉林省主要稻区慈姑、雨久花发生状况及慈姑抗药性ALS基因突变位点的研究[D]. 徐凤.延边大学 2014
[7]稻田耳叶水苋对苄嘧磺隆的抗药性及其分子机制的初步研究[D]. 王兴国.东北农业大学 2013
[8]外显子连接序列与连接处内含子序列的相互作用[D]. 张强.内蒙古大学 2013
[9]抗磺酰脲类除草剂节节菜（Rotala indica）的检测及其抗性分布、抗药性分子机理研究[D]. 金圣务（Seong-Mu Kim）.南京农业大学 2012
[10]内含子与基因间隔序列长度及基因表达量间关系的研究[D]. 单耀军.河北大学 2007
本文编号：3373603
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/dzwbhlw/3373603.html
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