內(nèi)生菌對稗草抗藥性影響

曾曉宇　龍地兵　呂雅婷　胡　奇

內(nèi)生菌對稗草抗藥性影響

曾曉宇龍地兵呂雅婷胡奇

（湖南交通工程學(xué)院湖南衡陽421000）

在水稻種植中，如何清除稗草，以避免對水稻的產(chǎn)量與質(zhì)量的影響，成為科研人員所面臨的重點(diǎn)問題。此前，科研人員不斷增加除草劑的劑量與濃度，但使用過量除草劑會影響水稻的產(chǎn)量，也會使稗草產(chǎn)生一定的抗藥性。文章對內(nèi)生菌對稗草的抗藥性影響進(jìn)行了研究。

內(nèi)生菌；稗草；抗藥性

現(xiàn)階段，我們已經(jīng)清楚地認(rèn)識到，要從根本上解決稗草問題，不僅僅是發(fā)明新的除草劑這么簡單，因?yàn)榘薏輹a(chǎn)生抗藥性，一味地發(fā)明除草劑是治標(biāo)不治本的，還應(yīng)該用科學(xué)的方法進(jìn)行解決[1]。內(nèi)生菌在自然界中的數(shù)量較為龐大，可以與植物一起共生、腐爛，與植物生長的每個(gè)階段緊密相連。內(nèi)生菌的發(fā)現(xiàn)，則可以讓相關(guān)研究人員使用科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)農(nóng)民解決稗草抗藥性問題。

1 稗草的分布特點(diǎn)

我國的稗草主要生長在鹽分較高的稻田地區(qū)，稗草的適應(yīng)能力較強(qiáng)，繁殖能力較快，在旱地或較為空曠的地區(qū)會大量繁殖，不僅會吸收稻田的營養(yǎng)，影響稻田的產(chǎn)量與質(zhì)量，還會給常見的農(nóng)作物如玉米、高粱等帶來較大的負(fù)面影響。毛鞘稗一般長在地質(zhì)較好的老稻田里，而穿心稗一般生長在老稻田和深水田里，其生長發(fā)育的周期較長，不易脫落，其種子經(jīng)?；烊氲咎镏?，進(jìn)行大面積繁殖[2]。

稗草對生長條件的要求較低，一般當(dāng)外界的平均溫度在12 ℃以上，就可以正常生長，但稗草生長最合適的溫度為25 ℃～30 ℃。這就說明，如果外部溫度不適合稗草生長，稗草的種子就不能發(fā)芽。稗草所在土壤保持濕潤時(shí)，稗草的生長情況最佳，但是當(dāng)土壤深度較大，稗草的種子就會進(jìn)入二次休眠的狀態(tài)。稗草的發(fā)育周期較長，一般在4月份生長發(fā)芽，但是等到7月份才可以開花，一般稗草的生育期可以達(dá)到80 d～150 d。

2 稗草抗藥性的危害

因?yàn)榘薏葜泻锌梢耘c農(nóng)作物爭奪營養(yǎng)的物質(zhì)，所以若農(nóng)田中有大量稗草，就會與農(nóng)作物競爭營養(yǎng)[3]。光頭稗和無芒稗中都會含有C4途徑，C4途徑具有較強(qiáng)的吸水能力、養(yǎng)分競爭能力，因此，即使在很惡劣的環(huán)境中，稗草都可以生存，而且會不斷吸收農(nóng)作物的營養(yǎng)與水分，導(dǎo)致農(nóng)作物的質(zhì)量變差與產(chǎn)量降低。在我國的傳統(tǒng)稻田中，由于除草劑等農(nóng)藥的大量使用，稗草已經(jīng)產(chǎn)生了不同程度的耐藥性。并且隨著時(shí)間的推移，具有抗藥性的稗草種類也在不斷地增加。稗草在稻田雜草的種子庫占比為20%，具有較強(qiáng)的繁殖能力，而且隨著時(shí)間的推移，還會有病變的可能，病變時(shí)種子的多倍體會被繼續(xù)傳播。若大量稗草具有抗藥性，則無法用普通除草劑除去稗草[4]。由于稗草的繁殖能力較強(qiáng)，還會與其他的雜草進(jìn)行雜交，使生物種群發(fā)生一定的變化，導(dǎo)致農(nóng)作物的平衡被打破，不僅會給農(nóng)業(yè)造成巨大的損失，還會給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)帶來不小的波動。

3 稗草抗藥性的研究進(jìn)展

根據(jù)稗草的抗藥性，相關(guān)科研人員研究了一系列的除草劑，根據(jù)不同品種稗草的化學(xué)成分，具有針對性地進(jìn)行除草劑的研究，不僅可以使稗草的進(jìn)化方向變得單一，還可以控制稗草的繁殖速度[5]。

近年來，隨著全球污染越發(fā)嚴(yán)重，如何去除稗草也成為科研人員必須面對的問題。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，我國的稗草類型已經(jīng)達(dá)到一百二十多種，其中絕大多數(shù)的稗草對化學(xué)除草劑已經(jīng)產(chǎn)生了一定的耐藥性。在我國目前的農(nóng)業(yè)種植中，稗草已經(jīng)嚴(yán)重影響到了農(nóng)作物的發(fā)展，雜草防除成了重大問題。由于稗草對環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，目前我國去除稗草的方式還是使用化學(xué)試劑。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)表明，稗草已經(jīng)對以下藥物產(chǎn)生耐藥性：乙酰乳酸合成酶類、酰胺類、硫代氨基甲酸酯、二硝基苯胺類、羧化酶類、合成激素類、三唑類等[6]。

4 稗草內(nèi)生菌對抗藥水平的影響

4.1 材料與方法

4.1.1 材料

材料包括待檢測的稗草。收集稗草種子，在收集的過程中，應(yīng)該選擇顆粒較為飽滿的種子。種子收集完成后，放在室溫下進(jìn)行自然晾干，使用信封進(jìn)行保存，放在儲藏柜里進(jìn)行運(yùn)輸。還應(yīng)準(zhǔn)備具體的檢測試劑：2.5%的五氟磺草胺可分散油懸浮劑、94%五氟磺草胺原藥、32%丙環(huán)·嘧菌酯懸浮劑、6%春雷霉素可濕性粉劑[7]。

4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法

前期應(yīng)該先進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果將兩種殺菌劑分為5 個(gè)濃度梯度。具體方法如下。首先，按照實(shí)驗(yàn)方案將殺菌劑配成適當(dāng)?shù)哪敢?，將除草劑按一定的比例進(jìn)行稀釋，再配合相應(yīng)的培養(yǎng)基，將稀釋后的溶液放入培養(yǎng)基中，進(jìn)行混勻。同時(shí)，將每個(gè)試劑分成3 個(gè)濃度梯度，并設(shè)置對照組，對照組選擇無菌水進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。將菌種平板進(jìn)行活化，再使用直徑為7 mm的打孔器進(jìn)行打孔，則可得到適量大小的菌餅。然后對菌餅進(jìn)行冷卻凝固，放置在含藥培養(yǎng)皿的中心。將恒溫箱調(diào)制為26 ℃，在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7 d后，再進(jìn)行觀察。

在對稗草進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)盡量選擇長勢相同的稗草作為研究對象。每個(gè)盆種植10 棵稗草。配置溶液：將32%丙環(huán)·嘧菌酯懸浮劑配置成有效濃度為40 g/hm2的藥液，再次將6%春雷霉素可濕性粉劑配置為有效濃度為58 g/hm2的藥液，再使用生物噴霧對植物進(jìn)行噴霧。對每種濃度的樣品進(jìn)行挑選，分別進(jìn)行處理，觀察與對照組的區(qū)別。在噴藥后的15 d，將稗草中剩余的新鮮莖葉進(jìn)行測重，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

4.2 結(jié)果分析

4.2.1 殺菌劑對內(nèi)生菌的抑制作用

對稗草進(jìn)行一段時(shí)間的培養(yǎng)，我們可以發(fā)現(xiàn)殺菌劑春雷霉素和丙環(huán)·嘧菌酯對稗草都具有一定的生長抑制作用，尤其對稗草中的內(nèi)生降菌株ZK1C、ZK2C的生長具有較強(qiáng)的抑制性。

4.2.2 殺菌劑對稗草抗性的影響

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，使用春雷霉素殺菌劑進(jìn)行殺菌，可以有效制止稗草的生長活性。通過五氟磺草胺對抗性稗草的GR50進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，在對稗草使用丙環(huán)·嘧菌酯進(jìn)行處理時(shí)，丙環(huán)·嘧菌酯的處理效果優(yōu)于春雷霉素的處理結(jié)果。

5 內(nèi)生降解菌ZK1C、ZK2C對稗草的影響

5.1 材料與方法

5.1.1 材料

材料包括待檢測的稗草，收集稗草種子，在收集的過程中，應(yīng)該選擇顆粒較為飽滿的種子。將種子收集完成后，放在室溫下進(jìn)行自然晾干，使用信封進(jìn)行保存，放在儲藏柜里進(jìn)行運(yùn)輸。還應(yīng)準(zhǔn)備具體的檢測試劑：2.5%的五氟磺草胺可分散油懸浮劑。

5.1.2 方法

將保存好的ZK1C、ZK2C菌株分別放入培養(yǎng)皿中，調(diào)整培養(yǎng)箱的溫度為26 ℃，培養(yǎng)時(shí)長為7d。使用血球計(jì)數(shù)法將對照的無菌水進(jìn)行處理，制成濃度適當(dāng)?shù)膽覞嵋?，放入培養(yǎng)箱中進(jìn)行保存。

再將ZK1C、ZK2C分別接種與馬鈴薯培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)7 d后再使用血球技術(shù)辦法使用無菌水對菌株進(jìn)行懸濁液的制作，并加入5%的吐溫20。

當(dāng)稗草長成至2葉期時(shí)，應(yīng)選擇長勢相同的稗草進(jìn)行研究，在每盆中種植10 棵稗草。再使用之前制作好的菌液噴灑在植株的莖葉中，與對照組進(jìn)行對照，使用回收菌株法檢測定植是否成功。繼續(xù)觀察稗草的生長情況，當(dāng)稗草生長為2葉期時(shí)，應(yīng)選擇長勢相同的稗草進(jìn)行研究，在每盆中種植10 棵。配制2.5%五氟磺草胺可分散油懸浮劑，然后用水進(jìn)行梯度稀釋，將懸浮劑配置成不同的濃度梯度，再進(jìn)行急性噴霧處理。放入培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，測量稗草新鮮莖葉的重量，代入相關(guān)回歸方程[8]。

5.2 結(jié)果分析

從抗五氟磺草胺的稗草中分離兩株內(nèi)生菌，分別為ZK1C、ZK2C，再將五氟黃草胺作為唯一的碳源放入無機(jī)鹽培養(yǎng)皿中，等到培養(yǎng)第四天時(shí)，使用高效液相色譜法進(jìn)行檢測，檢測五氟黃草胺的降解率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，ZK1C的降解率為44%，ZK2C的降解率為42%。

經(jīng)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，內(nèi)生菌對多種作物的病癥具有良好的抑制效果。感染內(nèi)生菌的草本植物，當(dāng)受到外界環(huán)境的脅迫時(shí)，適應(yīng)能力會逐漸增強(qiáng)。感染內(nèi)生菌的稗草在受到除草劑的脅迫時(shí)的抗藥性增強(qiáng)，說明稗草內(nèi)的內(nèi)生菌可以有效降解五氟磺草胺，不僅可以提升稗草的抗藥性，還可以促進(jìn)稗草的大量繁殖，嚴(yán)重威脅農(nóng)作物的質(zhì)量與產(chǎn)量。但是內(nèi)生菌內(nèi)部是如何降解五氟磺草胺，以及如何提升稗草的抗藥性的，則需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。本次實(shí)驗(yàn)僅僅是對內(nèi)生菌對稗草對抗五氟磺草胺的影響進(jìn)行探究，了解內(nèi)生菌和抗藥性之間的關(guān)系，為防止稗草的繁殖提供一定的根據(jù)。

6 結(jié)束語

在目前的農(nóng)業(yè)除草試劑中，最常使用的是五氟磺草胺。但經(jīng)長時(shí)間觀察發(fā)現(xiàn)，稗草對五氟磺草胺已經(jīng)產(chǎn)生了一定的耐藥性。本次實(shí)驗(yàn)對稗草產(chǎn)生耐藥性的原因進(jìn)行探討，由結(jié)果可知，主要原因?yàn)榘薏輧?nèi)含有內(nèi)生菌。因此，應(yīng)重點(diǎn)對內(nèi)生菌抗藥性的原理和機(jī)制進(jìn)行研究，找到可以除去稗草的方法，以更好地控制稗草的繁殖，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，提升農(nóng)作物的質(zhì)量。

[1]劉圣越,王躍飛,何永志,等.內(nèi)生真菌對宿主植物生長和次級代謝產(chǎn)物影響研究進(jìn)展[J].天津中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào),2021,40(1):128-136.

[2]宋娜麗,張葦,張毅,等.山豆根內(nèi)生菌發(fā)酵苦參的化學(xué)成分研究[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生,2020,58(33):48-54.

[3]楊鑫,郎德休,廖勇,等.微進(jìn)化對阿薩希毛孢子菌生物膜相關(guān)表型及耐藥性的影響研究[J].中華皮膚科雜志,2021,54(1):68-73.

[4]杜巧麗,杜昌廷,楊健,等.2016-2018年中國西部地區(qū)結(jié)核分枝桿菌耐藥率及影響因素分析[J].疾病監(jiān)測,2021,36(5):499-504.

[5]蔣希峰,宋偉豐.水稻田耐性生物型稗草對二氯喹啉酸的耐藥性機(jī)制研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,48(5):154-156.

[6]陳頤輝,滕斌,羅志祥,等.化感水稻6173內(nèi)生真菌發(fā)酵產(chǎn)物對水稻和稗草苗期生長及生理生化特性的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2017,5(31):124-131.

[7]Abdul Latif KHAN,Syed Abdullah GILANI,Muhammad WAQAS,et al.藥用植物內(nèi)生菌對作物生長及氧化應(yīng)激的作用[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào):B卷英文版,2017,18(2):125-137,186-197.

[8]曾曉宇.內(nèi)生菌對稗草抗五氟磺草胺的影響[D].長沙:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2017.

S451.21

A

2095-1205(2021)08-37-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.08.17

2020年度湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目“探究內(nèi)生菌對稗草抗藥性的影響”（20C0734）