稻稗對(duì)唑酰草胺的非靶標(biāo)抗藥性和對(duì)氰氟草酯的交互抗藥性

左平春++臧曉霞+陳仕紅++紀(jì)明山

摘要：為明確稻稗對(duì)[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的非靶標(biāo)抗藥性和對(duì)氰氟草酯的交互抗藥性水平，通過(guò)劑量反應(yīng)試驗(yàn)測(cè)定遼寧新民（R1）、黑龍江虎林（R2）和黑龍江哈爾濱（R3）3個(gè)稻稗種群對(duì)[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的非靶標(biāo)抗藥性和對(duì)氰氟草酯的交互抗藥性水平。結(jié)果顯示，R1、R2、R3在噴施細(xì)胞色素P450抑制劑殺草強(qiáng)后對(duì)[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的抗性指數(shù)比分別為1.14、1.71、2.38，表明R1對(duì)[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的抗藥性與非靶標(biāo)P450的活性無(wú)關(guān)，R2和R3對(duì)[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的抗藥性可能是靶標(biāo)與非靶標(biāo)的共同作用。3個(gè)稻稗種群對(duì)氰氟草酯的抗性指數(shù)分別為2573、12.79、10.29，表明3個(gè)稻稗種群都對(duì)氰氟草酯產(chǎn)生了交互抗藥性。

關(guān)鍵詞：稻稗；[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺；氰氟草酯；P450；交互抗藥性

中圖分類(lèi)號(hào)：S451文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003-935X（2016）04-0028-05[KH+7mmD]

Non-target Resistance to Metamifop and Cross-Resistance to [JZ]Cyhalofop-Butyl in Echinochloa phyllopogon （Stapf） Koss.

[KH+7mmD][WT5BZ][JZ（]ZUO Pingchun，ZANG Xiaoxia，CHEN Shihong，JI Mingshan

[WT5”BZ]（College of Plant Protection，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866）

[JZ）][KH+7mmD][WT5”HZ]Abstract：

[WT5”BZ]Non-target resistance to metamifop and cross-resistance to cyhalofop-butyl in Echinochloa phyllopogon was evaluated dose-response experiments using populations from Xinming in Liaoning Province （R1），Hulin in Heilongjiang Province （R2） and Haerbing in Heilongjiang Province （R3）. The resistance index to metamifop of R1，R2，R3 decreased 1.14，1.71and 2.38 times，respectively after exposure to the cytochrome P450-inhibiting herbicide，amitrole，indicating that resistance of R2 and R3 to metamifop is associated with the activity of P450 enzymes whereas that of R1 is not. The resistance index to cyhalofop-butyl of R1，R2，R3 populations was 25.7，12.8 and 10.3，which indicates that all of the three populations had a cross-resistance to cyhalofop-butyl.

[XCY1.tif]唑酰草胺和氰氟草酯屬于乙酰輔酶A羧化酶（acetyl co-enzyme A carboxylase，簡(jiǎn)稱(chēng)ACCase）抑制劑，對(duì)稻田稗草具有較好的防治效果，是目前水稻田用來(lái)防治稗草的常用除草劑[1]。ACCase能夠催化生成脂肪酸合成中的一種關(guān)鍵代謝產(chǎn)物——丙二酸單酰輔酶 A，是植物體內(nèi)脂肪酸合成途徑的關(guān)鍵酶。ACCase抑制劑通過(guò)抑制 ACCase 的活性從而阻斷脂肪酸的合成，最終殺死雜草。由于ACCase類(lèi)除草劑對(duì)非禾本科雜草具有高度的選擇性，所以在全球范圍內(nèi)被廣泛用來(lái)防治禾本科雜草。但是該類(lèi)除草劑作用靶標(biāo)位點(diǎn)單一，長(zhǎng)期使用極易導(dǎo)致雜草種群抗藥性的產(chǎn)生和發(fā)展[2-3]。至今，全球已有47種抗此類(lèi)除草劑的雜草生物型，我國(guó)正式報(bào)道的有7種[4]。研究表明，雜草對(duì)ACCase產(chǎn)生抗藥性及機(jī)制主要有2種：靶標(biāo)基因突變和非靶標(biāo)作用。目前已經(jīng)報(bào)道編碼ACCase靶標(biāo)基因上有8個(gè)氨基位點(diǎn)發(fā)生突變[5]。

雜草對(duì)ACCase抑制劑的抗藥性除了與靶標(biāo)基因有關(guān)外，還與非靶標(biāo)作用有關(guān)。非靶標(biāo)作用包括細(xì)胞色素P450代謝作用的提高、膜的效應(yīng)和對(duì)除草作用的屏蔽作用。其中P450代謝作用的增強(qiáng)是最常見(jiàn)的作用方式。P450 是一類(lèi)以其還原態(tài)與一氧化碳結(jié)合的含血紅素鐵硫蛋白，具有很強(qiáng)的活性和親水性，在植物體內(nèi)P450可以作為關(guān)鍵酶通過(guò)代謝外源化合物參與除草劑的解毒過(guò)程。1969年Frear等首次報(bào)道了棉花幼苗微粒體中的混合功能氧化酶對(duì)滅草?。╩onuron）的代謝作用。大量研究表明，植物體內(nèi)過(guò)量表達(dá)的細(xì)胞色素P450可以提高對(duì)除草劑的抗性，并且可以對(duì)多種不同作用機(jī)制的除草劑產(chǎn)生抗性。P450參與除草劑代謝主要的作用方式主要有脫烷基化作用、環(huán)甲基羥基化作用、芳環(huán)的羥基化作用、脫硫氧化作用和催化酯鍵斷裂[6-8]。

稻稗[Echinochloa phyllopogon （Stapf） Koss.]屬于稗屬，是稻田里主要危害的雜草之一，由于其生長(zhǎng)習(xí)性與水稻相似，是水稻田里很難防治的一種雜草。ACCase類(lèi)抑制劑在對(duì)稻稗的防治中起到了重要作用，但長(zhǎng)期大量的使用已經(jīng)導(dǎo)致稻稗對(duì)ACCase類(lèi)抑制劑產(chǎn)生了抗藥性。本研究通過(guò)室內(nèi)盆栽法，測(cè)定R1、R2和R3體內(nèi)細(xì)胞色素P450的活性和對(duì)氰氟草酯的交互抗藥性，以期明確3個(gè)稻稗種群對(duì)[XCY1.tif]唑酰草胺的非靶標(biāo)抗藥性和對(duì)氰氟草酯的交互抗藥性水平，為指導(dǎo)科學(xué)合理用藥和抗ACCase抑制劑類(lèi)雜草的治理提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

疑似抗性稻稗種子于2015年10月采自遼寧省新民市（R1）、黑龍江省虎林市（R2）和哈爾濱市（R3）；疑似敏感性稻稗種子采自沈陽(yáng)市東陵公園湖邊（S）。種子在陰冷干燥處保存。

藥劑：10%[XCY1.tif]唑酰草胺乳油，蘇州富美實(shí)植物保護(hù)劑有限公司；15%氰氟草酯水乳劑，江蘇輝豐農(nóng)化股份有限公司；97%殺草強(qiáng)（amitrole）標(biāo)準(zhǔn)品，德國(guó) Bolling Range（BR）公司；75%赤霉酸結(jié)晶粉，上海通瑞生物科技有限公司。

1.2試驗(yàn)方法

將不同種群的稻稗種子用200 mg/L赤霉酸催芽24 h后，將其放于帶有2層濾紙的直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中，然后將培養(yǎng)皿置于27 ℃光照培養(yǎng)箱中催芽3 d后，分別種植于直徑 11 cm×高9 cm的塑料花盆內(nèi)，種植深度 2 cm，然后放置于溫室，生長(zhǎng)溫度條件為白天（25±5） ℃，夜間（14±5） ℃。出苗后人工間苗，每盆保留10株生長(zhǎng)一致的植株，待其長(zhǎng)到3～5葉期施藥。

非靶標(biāo)抗藥性測(cè)定。預(yù)試驗(yàn)表明，噴施殺草強(qiáng)200 g a.i./hm2對(duì)稻稗種群的生長(zhǎng)具有輕微的影響，本試驗(yàn)中殺草強(qiáng)的施用濃度為 200 g a.i./hm2。對(duì)稻稗種群R1、R2、R3和S噴施殺草強(qiáng) 200 g a.i./hm2 6 h后，對(duì)R1、R2和R3稻稗種群噴施[XCY1.tif]唑酰草胺60、120、240、480、960、1 920 g a.i./hm2，對(duì)S稻稗種群噴施[XCY1.tif]唑酰草胺375、7.5、15、30、60、120 g a.i./hm2，分別以不施用殺草強(qiáng)的同種[XCY1.tif]唑酰草胺系列濃度處理作對(duì)照[9]。

交互抗藥性測(cè)定：對(duì)稻稗種群R1、R2和R3噴[JP3]施氰氟草酯53、106、212、424、848、1 696 g a.i./hm2，[JP]S噴施氰氟草酯3.31、6.62、13.25、26.5、53、106 g a.i./hm2。

以上每個(gè)處理設(shè)清水對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)3次，施藥后21 d，剪去每盆全部地上部分稱(chēng)其鮮質(zhì)量。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

整株植物測(cè)定按下列公式進(jìn)行非線性回歸分析[10]：

式中：y為特定除草劑用量下所測(cè)雜草鮮質(zhì)量的相對(duì)百分比，x為除草劑用量，C為劑量反應(yīng)下限，D為劑量反應(yīng)上限，GR50為鮮質(zhì)量抑制中量，b為斜率。數(shù)據(jù)用Sigmaplot 12.5處理。

2結(jié)果與分析

2.1稻稗對(duì)[XCZ43.tif]唑酰草胺的非靶標(biāo)抗藥性

由圖1、表1可見(jiàn)，單獨(dú)噴施200 g a.i./hm2殺草強(qiáng)對(duì)稻稗的生長(zhǎng)有輕微的影響，但是施用殺草強(qiáng)對(duì)敏感性種群S的影響不大。隨著[XCY1.tif]唑酰草胺濃度的增大，單獨(dú)噴施[XCY1.tif]唑酰草胺（圖1-a）和噴施[XCY1.tif]唑酰草胺+殺草強(qiáng)（圖1-b）2組稻稗種群的相對(duì)鮮質(zhì)量都表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，種群R2和R3相比不噴施殺草強(qiáng)時(shí)下降速率明顯變快。S種群對(duì)[XCY1.tif]唑酰草胺的GR50為1995 g a.i./hm2，當(dāng)噴施殺草強(qiáng)后施用相同系列濃度的[XCY1.tif]唑酰草胺時(shí)GR50為 21.38 g a.i./hm2；而種群R1、R2和R3在只噴施[XCY1.tif]唑酰草胺時(shí)的GR50分別為674.88、599.99和 296.75 g a.i./hm2，抗性指數(shù)分別為33.87、30.07和14.87，當(dāng)噴施[XCY1.tif]唑酰草胺+殺草強(qiáng)后[FK（W1。2]GR50[FK）]分別為634.73、375.05和13363 g a.i./hm2，抗性指數(shù)分別為29.69、17.54和6.25，與只噴施[XCY1.tif]唑酰草胺相比抗性指數(shù)比分別為1.14、1.71和2.38（表1）。結(jié)果表明，R1對(duì)[XCY1.tif]唑酰草胺的抗藥性與P450的活性關(guān)系不大，R2、R3對(duì)[XCY1.tif]唑酰草胺的抗藥性可能與P450活性的增強(qiáng)有關(guān)。

2.2稻稗對(duì)氰氟草酯的交互抗藥性

按田間推薦劑量噴施氰氟草酯106 g a.i./hm2后，種群S相對(duì)鮮質(zhì)量不足10%，種群R1、R2和R3的相對(duì)鮮質(zhì)量分別為87.66%、7449%和62.95%；隨著氰氟草酯濃度的增大，各種群相對(duì)鮮質(zhì)量都表現(xiàn)出下降趨勢(shì)（圖2）。R1、R2和R3 GR50分別為401.08、191.39和160.47 g a.i./hm2，抗性指數(shù)分別為25.73、12.79和10.29（表2），3個(gè)稻稗種群對(duì)氰氟草酯的抗藥性排序依次為R1>R2>R3。結(jié)果表明，R1、R2和R3都對(duì)氰氟草酯產(chǎn)生了交互抗藥性，且都為高抗性。

3結(jié)論與討論

險(xiǎn)分級(jí)的高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，一般連續(xù)使用該類(lèi)除草劑 6～10年，雜草就會(huì)產(chǎn)生抗藥性[11]。除草劑在防除雜草時(shí)除了會(huì)導(dǎo)致雜草對(duì)靶標(biāo)位點(diǎn)產(chǎn)生抗藥性之外，同時(shí)也會(huì)給非靶標(biāo)雜草造成一定的壓力，在壓力脅迫下雜草通過(guò)提升特定的協(xié)同防御機(jī)制以便在不利的生長(zhǎng)條件下生存。現(xiàn)已有大量的證據(jù)證明細(xì)胞色素P450酶系參與了對(duì)多種除草劑的代謝和解毒作用[12]。Yu等在研究硬直黑麥草（Lolium rigidum Gaud.）對(duì)ACCase抑制劑的抗藥性時(shí)認(rèn)為其抗藥性可能是靶標(biāo)與非靶標(biāo)的共同作用[13]；畢亞玲在研究日本看麥娘（Alopecurus japonicus Steud.）對(duì)精[XCY1.tif]唑禾草靈的抗藥性時(shí)發(fā)現(xiàn)其抗藥性也與P450的活性有關(guān)[14]。本試驗(yàn)通過(guò)室內(nèi)盆栽法測(cè)定了稻稗體內(nèi)細(xì)胞色素P450的活性，發(fā)現(xiàn)R2和R3稻稗對(duì)[XCY1.tif]唑酰草胺的抗藥性不僅與靶標(biāo)有關(guān)，還與細(xì)胞色素P450代謝的增強(qiáng)有一定的關(guān)系，這也與以上研究結(jié)論一致。

雜草的交互抗性是指一種雜草在某種除草劑選擇壓力的作用下，以相同的抗性機(jī)制對(duì)2種或多種作用機(jī)制相同的除草劑表現(xiàn)抗藥性[15]。本試驗(yàn)通過(guò)室內(nèi)盆栽法測(cè)定后發(fā)現(xiàn)稻稗對(duì)在ACCase抑制劑[XCY1.tif]唑酰草胺產(chǎn)生抗藥性后對(duì)氰氟草酯也產(chǎn)生了抗藥性。

因此，為了預(yù)防以及控制抗藥性雜草的擴(kuò)散、蔓延，應(yīng)避免大量頻繁使用單一或同一作用機(jī)制除草劑。本研究首次明確了稻稗對(duì)[XCY1.tif]唑酰草胺的非靶標(biāo)抗藥性以及對(duì)氰氟草酯的交互抗藥性，為稻田稻稗抗藥性的監(jiān)測(cè)與治理工作提供了一定的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李永豐，張自常，楊霞，等. 稻田稗屬雜草對(duì)芳氧苯氧丙酸酯類(lèi)除草劑的差異敏感性及其機(jī)理[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，31（3）：543-551.

[2]黃世霞，王慶亞，董立堯，等. 乙酰輔酶 A 羧化酶抑制劑類(lèi)除草劑與雜草的抗藥性[J]. 雜草科學(xué)，2003（2）：1-6.

[3]郭峰，張朝賢，黃紅娟，等. 雜草對(duì)ACCase抑制劑的抗性[J]. 雜草科學(xué)，2011，29（3）：1-6.

[4]Heap I. International survey of herbicide resistant weeds：annual report Internet[EB/OL]. [2016-08-25]. http：//www.weedscience.org.

[5]Li L X，Bi Y L，Liu W T，et al. Molecular basis for resistance to fenoxaprop-p-ethyl in American sloughgrass （Beckmannia syzigachne Steud.）[J]. Pesticide Biochemistry and Physiology，2013，105（2）：118-121.

[6]胡利鋒，廖曉蘭，周小毛，等. 細(xì)胞色素P450對(duì)除草劑代謝作用的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（24）：238-243.

[7]吳翠霞，吳小虎，張曉芳，等. 細(xì)胞色素P450 酶系對(duì)除草劑代謝作用的研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)藥研究與應(yīng)用，2008，12（6）：8-12.

[8]Frear D S，Swanson H R，Tanaka F S. N-demethylastion of substituted 3-（phenyl）-1-methylureas：isolation and characterization of a microsomal mixed function oxidase from cotton[J]. Phytochemistry，1969（8）：2157-2169.

[9]Pan L，Li J，Zhang T. Cross-resistance patterns to acetyl coenzyme A carboxylase（ACCase） inhibitors associated with different ACCase mutations in Beckmannia syzigachne[J]. Weed Research，2015，55（6）：609-620.

[10]Seefeld S S，Jensen J E，F(xiàn)uerst E P. Log-logistic analysis of herbicides dose response relationships[J]. Weed Technology，1995，9（2）：218-227.

[11]Devine M D. Mechanisms of resistance to acetyl-coenzyme A carboxylase inhibitors：a review[J]. Pesticide Science，1997，51（3）：259-264.

[12]Werck-Reichhart D，Hehn A，Didierjean L. Cytochromes P450 for engineering herbicide tolerance[J]. Trends in Plant Science，2000，5（3）：116-123.

[13]Yu Q，Abdallah I，Han H P，et al. Distinct non-target site mechanisms endow resistance to glyphosate，ACCase and ALS-inhibiting herbicides in multiple herbicide-resistant Lolium rigidum[J]. Planta，2009，230（4）：713-723.

[14]畢亞玲. 小麥田日本看麥娘對(duì)精[XCZ1.tif]唑禾草靈和甲基二磺隆的抗性研究[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[15]張朝賢，倪漢文，魏守輝，等. 雜草抗藥性研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（4）：1274-1289.[HT][HJ][FL）]