東北地區(qū)稻稗對3種除草劑的多抗性

王維靜 紀明山 杜穎 孫中華 郭紅霞 李京

摘要：為明確東北地區(qū)不同稻田區(qū)稻稗對五氟磺草胺、二氯喹啉酸和唑酰草胺的抗性情況，采用整株生物測定法研究東北地區(qū)32個稻稗種群對3種除草劑的多抗性情況及抗性水平。結果表明：在32個稻稗種群中，3個種群（?HLJ4、LN1、LN24?）對3種除草劑產(chǎn)生了多抗性，其中HLJ4?種群對二氯喹啉酸產(chǎn)生了高水平的抗藥性，LN1和LN24種群對二氯喹啉酸產(chǎn)生了極高水平的抗藥性，抗性指數(shù)分別為65.85、145.21和269.60;HLJ4?和?LN1種群對唑酰草胺產(chǎn)生了高水平的抗藥性，抗性指數(shù)分別為10.64和23.59，LN24對唑酰草胺產(chǎn)生了中等水平的抗藥性，抗性指數(shù)為9.86。HLJ4、LN24、LN1分別對五氟磺草胺產(chǎn)生了低、中、高水平的抗藥性，抗性指數(shù)分別為4.80、8.66、25.67。

關鍵詞：稻稗;多抗性;五氟磺草胺;二氯喹啉酸;唑酰草胺

中圖分類號：S451文獻標志碼：A文章編號：1003-935X（2019）02-0021-07

Mutiple?Resistance?of?Echinochloa?oryzicola?Populations?from?Northeast?China?to?Herbicides?with?Three?Different?Action?Mechanisms

WANG?Weijing，JI?Mingshan，DU?Ying，SUN?zhonghua，GUO?Hongxia，LI?Jing

（College?of?Plant?Protection，Shenyang?Agricultural?University，Shenyang?110866，China）

Abstract：The?response?of?32?Echinochloa?oryzicola?（Vasing.）?Vasing?populations?from?Northeast?China?to?penoxsulam，metamifop?and?quinclorac?was?determined?in?whole-plant?bioassays.?Three?of?32?populations?had?multiple?resistance?to?the?three?herbicides.?HLJ4?was?highly?resistant?to?quinclorac?whereas?LN1?and?LN24?were?very?highly?resistant，with?resistance?indexes?（RI）?of?65.8，145.2?and?269.6，respectively.??HLJ4?and?LN1?populations?were?also?relatively?highly?resistant?to?metamifop?（RI?of?10.6?and?23.6，respectively）;?LN24?had?intermediate?resistance?（RI?=?9.9）.?HLJ4，LN24，and?LN1?expressed?low?to?high?resistance?levels?to?penoxsulam?with?RIs?of?4.8，8.7?and?25.7，respectively.

Key?words：Echinochloa?oryzicola;?multiple?resistance;?penoxsulam;?metamifop;?quinclorac

收稿日期：2019-04-25

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（編號：2018YFD0200202-3）。

作者簡介：王維靜（1995—），女，河北唐山人，碩士研究生，研究方向為雜草學。?E-mail：syauwwj@163.com。

通信作者：紀明山，博士，教授，博士生導師，主要從事生物農(nóng)藥及雜草學研究。?E-mail：jimingshan@163.com。

伴隨著除草劑的廣泛使用，雜草抗藥性已成為農(nóng)田雜草防除方面嚴峻的問題。截至2019年4月，抗藥性雜草分布于全球70個國家的86種作物田。我國共有27種抗性雜草，43個生物型，對9種不同作用機制的除草劑產(chǎn)生了抗藥性[1]。近年來，雜草抗藥性不僅僅表現(xiàn)在一種雜草生物型對某一種除草劑產(chǎn)生抗藥性，更嚴重的是可能對其他幾種除草劑產(chǎn)生交互抗性和多抗性[2]。多抗性是指雜草對2種或者2種以上不同抗性機制的除草劑產(chǎn)生抗藥性，自1980年起，世界范圍內(nèi)，多抗性雜草數(shù)量逐年增多。早在1998年，澳大利亞南部發(fā)現(xiàn)瑞士黑麥草已經(jīng)對5種不同作用機制的15種除草劑產(chǎn)生了多抗性[3]。2018年，武向文等研究發(fā)現(xiàn)，上海地區(qū)稻田稗草對3種不同機制的除草劑產(chǎn)生了多抗性[2]。

稻稗[Echinochloa?oryzicola?（Vasing）?Vasing，簡稱E.?oryzicola]為一年生禾本科稗屬雜草，是世界性惡性雜草[4-5]，是水稻伴生植物，也是稗草在稻田的一種適應類型[6]，稻稗與水稻有相近的生活習性，對逆境的適應能力又強于水稻[7]，在我國稻區(qū)的危害面積分布較為廣泛，并且防除較為困難。

五氟磺草胺由美國陶農(nóng)科公司開發(fā)，2005年在中國登記，通過抑制乙酰乳酸合成酶（ALS）而起作用。其對水稻安全性極好，該藥劑應用適期廣，能有效防除各種稗草。但早在2009年，在希臘南部就首次發(fā)現(xiàn)2個稻稗種群對五氟磺草胺產(chǎn)生了抗藥性[8]。二氯喹啉酸，是德國巴斯夫公司于1984年開發(fā)的高度選擇性的激素型除草劑，對禾本科雜草的個種和亞種都有效，其使用范圍遍布世界各地[9]。如今，我國各水稻主產(chǎn)區(qū)均出現(xiàn)了有關二氯喹啉酸產(chǎn)生抗藥性的報道[10]，據(jù)報道，50%二氯喹啉酸可濕性粉劑的推薦劑量已從最初的450?g/hm2增加到750g/hm2[11]。唑酰草胺由韓國化工技術研究院開發(fā)，通過抑制乙酰輔酶?A?羧化酶（ACCase）的活性從而阻斷脂肪酸的合成，最終殺死雜草[12]。它對大多數(shù)一年生禾本科雜草防效良好，能夠有效防除水稻田多種雜草，但是該類除草劑作用靶標位點單一，長期使用極易導致雜草種群產(chǎn)生抗藥性[13]。近年來，在我國水稻種植區(qū)，稻稗的發(fā)生和危害日趨嚴重[14-17]，五氟磺草胺、二氯喹啉酸、唑酰草胺這3種具有不同作用機制的主流藥劑也出現(xiàn)防除困難。

本研究以東北地區(qū)32個稻稗種群為研究對象，通過單劑量篩選以及整株生物測定的方法，明確不同地區(qū)稻稗種群對二氯喹啉酸、五氟磺草胺和唑酰草胺的敏感性情況以及抗藥性水平、多抗性稻稗發(fā)生情況，旨在為延長除草劑的使用壽命及稻稗的化學防除提供理論依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?儀器與試劑

1.1.1?試驗儀器?CAI?HUI?TC-108/118小型空氣壓縮機，噴筆由臺灣美事連公司生產(chǎn)，型號為F-470。

1.1.2?試劑?本研究所用除草劑及推薦最高劑量見表1。

1.1.3?供試種子?供試稻稗種子采集于2018年9月，具體地點見表2。

1.2?試驗方法

1.2.1?單劑量篩選抗性種群

將32個不同種群的稻稗種子低溫干燥儲藏5個月后，取適量放于裝有2層濾紙的直徑9?cm的培養(yǎng)皿中，置于30?℃的光照培養(yǎng)箱（光—暗周期為14?h—10?h）中催芽3?d，分別種植于直徑?7?cm×高?6?cm的塑料花盆內(nèi)，種植深度為1?cm，放置于溫室內(nèi)，生長條件為白天溫度?（25±5）?℃，夜間溫度?（14±5）?℃，相對濕度（80±5）%，光照14?h/d。出苗后每盆保留10株生長一致的植株，待其長到2～3葉期，按田間推薦最高劑量噴施藥劑，每個種群重復3次，并設3個清水對照，?21?d?后剪取每盆稗草的地上部分稱重。參照陳金奕的單劑量篩選抗性種群的方法，根據(jù)相對鮮質(zhì)量≥25%確定疑似抗藥性種群，相對鮮質(zhì)量最低的為疑似敏感性種群[18]。

相對鮮重=處理植株鮮重對照植株鮮重×100%。

1.2.2?多抗性稻稗種群抗藥性水平的測定

將篩選出的對種除草劑產(chǎn)生疑似多抗性的種群（HLJ4、LN1、LN24）和疑似敏感性種群（LN12）按“1.2.1”節(jié)的方法培養(yǎng)至2～3葉期，分別噴施表3所示藥劑系列濃度，每個處理3次重復，并設3個清水對照。

觀察施藥后的癥狀變化，在施藥后21?d，剪取地上部分，稱重。整株植物測定結果按照logistic模型進行非線性回歸分析[19]。

y=C+（D-C）/[1+（x/ED50）b]

式中：C為劑量反應下限，D為劑量反應上限，b為斜率，ED50為鮮質(zhì)量（GR50）抑制中量，x為除草劑用量，y為特定除草劑用量下所測雜草鮮質(zhì)量相對于對照的百分率?？剐猿潭雀鶕?jù)抗性指數(shù)判定，抗藥性指數(shù)（resistance?index，簡稱RI）計算公式如下。用SigmaPlot?12.5繪制標準回歸劑量曲線。

RI=抗藥性種群的GR50敏感性種群的GR50。

2?結果和分析

2.1?單劑量篩選抗性種群

試驗結果（表4）表明，在施藥后21?d，不同稻稗種群受到3種除草劑不同程度的影響。32個供試種群當中，23個種群對五氟磺草胺產(chǎn)生了抗藥性，其中LN5、LN6相對鮮質(zhì)量高達100%，LN12種群相對鮮質(zhì)量最低，為12.43%;9個種群對二氯喹啉酸產(chǎn)生了抗藥性，其中HLJ4和LN1、LN24種群的相對鮮質(zhì)量超過90%，LN12種群相對鮮質(zhì)量最低，為9.73%;17個種群對唑酰草胺產(chǎn)生了抗藥性，其中LN10種群相對鮮質(zhì)量最高，為62.71%，JL1和LN12種群相對鮮質(zhì)量較低，分別為12.25%和12.40%。

對3種除草劑單劑量篩選結果進行分析，發(fā)現(xiàn)在32個種群當中，HLJ4、LN1、LN24等3個種群出現(xiàn)了對種供試除草劑的多抗性，而LN12種群對3種除草劑均表現(xiàn)為敏感，相對鮮質(zhì)量較低。因此篩選HLJ4、LN1、LN24為疑似多抗性種群，LN12為疑似敏感種群。

2.2?多抗性稻稗種群抗藥性水平的測定

不同稻稗種群對種除草劑的抗藥性水平測定結果（圖1至圖3）表明，3個疑似多抗性種群對五氟磺草胺產(chǎn)生了低到高等水平的抗藥性，其中LN1種群抗性指數(shù)最高，為25.67，GR50為?58.27?g.a.i/hm2;3個種群均對二氯喹啉酸產(chǎn)生了高等水平以上的抗藥性，其中LN1、LN24種群抗性指數(shù)分別高達145.21、269.60，GR50分別為?2?279.73、4?232.76?g.a.i/hm2;3個種群對唑酰草胺產(chǎn)生了中到高等水平的抗藥性，其中HLJ4、LN1種群抗性指數(shù)分別高達10.64、23.59，GR50分別為91.27、202.40?g.a.i/hm2。

由表5可知，LN1種群對3種除草劑抗藥性嚴重，均產(chǎn)生了高水平及以上的抗性;HLJ4種群對五氟磺草胺產(chǎn)生了低水平的抗藥性，對二氯喹啉酸和唑酰草胺產(chǎn)生了高水平抗藥性;而?LN24?種群對二氯喹啉酸產(chǎn)生了極高的抗藥性，對五氟磺草胺和唑酰草胺產(chǎn)生了中等水平的抗藥性。

3?結論與討論

五氟磺草胺、二氯喹啉酸和唑酰草胺是不同作用機制的稻田除草劑，憑借著對水稻安全性極好、應用適期寬、對環(huán)境安全和有廣泛的可混性等優(yōu)勢，成為近年來廣泛應用于稻田稗草防除的特效藥劑。它們的出現(xiàn)加速了我國直播稻的發(fā)展，但是伴隨著連續(xù)使用，雜草產(chǎn)生抗藥性，它們的優(yōu)勢逐漸被淹沒[20-22]。本研究對2018年9月采集的32個稻稗種群采用單劑量篩選的方法，進行3種除草劑的敏感性測定，結果表明：在32個種群中，有26個種群產(chǎn)生了抗藥性，其中包括17個種群對2種不同作用機制的除草劑產(chǎn)生多抗性，3個種群對3種除草劑產(chǎn)生多抗性。

自20世紀80年代以來，全球抗藥性雜草的發(fā)展呈直線上升趨勢，其中ALS抑制劑、ACCase抑制劑、人工合成植物激素抗藥性雜草數(shù)量分別位居第1、第3、第5。此外，多抗性雜草逐年增加，引起廣泛關注。本研究發(fā)現(xiàn)，在32個種群當中，23個種群對ALS抑制劑五氟磺草胺產(chǎn)生了抗藥性，17個種群對ACCase抑制劑唑酰草胺產(chǎn)生了抗藥性，抗藥性發(fā)生率較高，這與我國東北地區(qū)對ALS抑制劑、ACCase抑制劑常年廣泛應用有關，有研究表明，ALS抑制劑類除草劑一般連續(xù)使用3～5年有可能會使雜草產(chǎn)生抗藥性[23]，ACCase抑制劑類除草劑一般連續(xù)使用6～10年，雜草就會產(chǎn)生抗藥性[13]。供試種群中有9個種群對二氯喹啉酸產(chǎn)生了抗藥性，抗藥性水平試驗結果表明，供試的3個種群對二氯喹啉酸均產(chǎn)生了很強的抗藥性，此藥劑基本失去了對其的控制能力，在8倍推薦劑量下，抗性稻稗種群依舊存活。武向文等研究了上海地區(qū)稗草對二氯喹啉酸的抗藥性水平，也得到相似的結果，藥劑基本失去了對抗性稗草的控制能力[2]。由此可見，稻稗一旦對二氯喹啉酸產(chǎn)生抗藥性，很難再用其進行防除。因此，為了預防以及控制抗藥性雜草的蔓延，應避免頻繁使用單一或同一作用機制的除草劑，提高除草劑的使用壽命[24]。要合理利用現(xiàn)有的化合物，科學混配，輪換施藥，進一步完善抗性雜草化學防除技術體系[25]。

本研究明確了東北地區(qū)32個稻稗種群對五氟磺草胺、二氯喹啉酸和唑酰草胺的敏感性，篩選出對3種除草劑的多抗性種群，并測定了抗藥性水平，為東北地區(qū)稻田惡性雜草稻稗抗藥性的監(jiān)測與治理工作提供了一定的理論依據(jù)。關于其抗藥性機制以及與其他除草劑是否存在交互抗性等，還有待進一步研究。

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