播娘蒿对苯磺隆抗性水平差异机理研究

发布时间：2017-11-22 22:13

  本文关键词：播娘蒿对苯磺隆抗性水平差异机理研究

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【摘要】：播娘蒿是小麦田常见恶性杂草之一,已经对常用乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类除草剂苯磺隆产生了抗药性。目前研究表明,播娘蒿ALS的197位氨基酸由脯氨酸(P)突变为丝氨酸(S)、苏氨酸(T)、丙氨酸(A)、组氨酸(H)、亮氨酸(L)和酪氨酸(Y)及ALS相对活性增高是造成其对苯磺隆产生抗性的原因。本研究发现,播娘蒿对苯磺隆的抗性水平存在显著差异,关于这种差异产生的机理还没有相关报道。本研究从ALS保守区氨基酸突变情况、ALS基因拷贝数、ALS基因表达量的大小、ALS相对活性大小、及谷胱甘肽硫转移酶(GSTs)活性大小等方面来研究播娘蒿对苯磺隆抗性水平差异产生的机理。主要研究结果如下： 1、根据采集的播娘蒿种群对苯磺隆的抗性水平的预试盆栽实验结果,从154个播娘蒿种群中挑选出31个不同抗性水平的种群,采用单株套袋方式进行繁种,测定单株繁种后代对苯磺隆的抗性水平。测定结果表明,单株繁种的后代群体对苯磺隆的反应一致,而不同抗性种群对苯磺隆的抗性水平存在差异。 2、检测到播娘蒿ALS196位由缬氨酸(V)突变为了A、197位由P突变为了S、T、H、L、199位由精氨酸(R)突变为了L、200位由蛋氨酸(M)突变为了V、376位由天冬氨酸(D)突变为了谷氨酸(E),574位的由色氨酸(W)突变为了R或L,上述氨基酸突变位点与播娘蒿对苯磺隆的抗性产生有关,其中196位与200位氨基酸突变需进一步验证,199位氨基酸突变首次在抗性杂草中发现,376位和574位氨基酸突变首次在抗性播娘蒿体内发现,574由W突变为R首次在抗性杂草中发现。 3、采用Southern杂交法及结合ALS基因同源克隆结果,初步确定播娘蒿体内ALS基因有2个拷贝,编码区长度分别为1998bp和2004bp,在抗性种群中只检测到其中之一发生突变与播娘蒿对苯磺隆的抗性产生有关。 4、采用荧光定量PCR技术,经geNorm、NormFinder和BestKeeper3个统计软件进行数据分析,成功开发了18SrRNA、UBC和ACT7三个适用于研究播娘蒿基因表达水平变化的内参基因。 5、播娘蒿对苯磺隆的抗性水平与ALS突变位点、突变氨基酸数量、ALS相对活性大小有关,与GSTs活性及ALS基因表达量无关；当ALS574位或ALS在保守区发生双突变时,其抗性水平较高,抗性倍数均在5000以上；而当ALS197位突变为S或T,或ALS376位突变为E时,抗性水平低于ALS574突变或ALS发生双突变的种群；发生突变的播娘蒿种群的抗性水平有大有小,且抗性水平大小与ALS相对活性大小呈正相关；ALS没有发生突变的抗性种群,播娘蒿的抗性水平大小同样与ALS相对活性大小呈正相关。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S451.2

【参考文献】

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本文编号：1216226