重慶地區(qū)馬唐種群對(duì)2種乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑的敏感性

摘要為高效科學(xué)防除重慶地區(qū)馬唐Digitaria sanguinalis （L.） Scop.，采用整株生物測(cè)定法，測(cè)定了不同馬唐種群對(duì)2種乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑的ED50和相對(duì)抗性倍數(shù)（RI）。結(jié)果表明，不同馬唐種群對(duì)噁唑酰草胺、烯草酮均產(chǎn)生了不同程度的抗性（相對(duì)敏感種群除外）;DJSP02對(duì)噁唑酰草胺、烯草酮分別表現(xiàn)為中抗（RI=8.78）和低抗（RI=2.10），其ED50分別為377.31 g/hm2和37.97 g/hm2;DJSP03對(duì)噁唑酰草胺、烯草酮分別表現(xiàn)為低抗（RI=3.18）和中抗（RI=7.56），其ED50分別為136.84 g/hm2和136.93 g/hm2，均已產(chǎn)生了正交互抗性。因此，在對(duì)重慶地區(qū)抗性馬唐種群進(jìn)行防除時(shí)宜與其他類型的除草劑混用或交替使用。

關(guān)鍵詞馬唐;乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑;敏感性;重慶地區(qū)

中圖分類號(hào)：S 481.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16688/j.zwbh.2023597Sensitivity of Digitaria sanguinalis population to two acetyl-CoA

carboxylase-inhibiting herbicides in Chongqing areaHUANG Qianlong，WANG Chutao，OUYANG Jie，ZHU Zichao，HE Yongxin，JIANG Gang，

GUAN Yusheng，XIONG Ying，LI Xianyong*（Chongqing Academy of Agricultural Sciences， Chongqing401329， China）AbstractTo effectively and scientifically control Digitaria sanguinalis （L.） Scop. in Chongqing area， the ED50 values and relative resistance index （RI） of different D.sanguinalis populations to two acetyl-CoA carboxylase-inhibiting herbicides were determined by whole plant dose-response method. The results showed that different D.sanguinalis populations had different degrees of resistance to metamifop and clethodim （except for relatively sensitive population）. The ED50 value of DJSP02 to metamifop and clethodim was 377.31 g/hm2 and 37.97 g/hm2， showing moderate resistance （RI=8.78） and low resistance （RI=2.10）， respectively. The ED50 values of DJSP03 to metamifop and clethodim respectively was 136.84 g/hm2 and 136.93 g/hm2， showing low resistance （RI=3.18） and moderate resistance （RI=7.56）， respectively. DJSP02 and DJSP03 have developed positive cross-resistance to metamifop and clethodim. Therefore， in order to control the resistant D.sanguinalis population in Chongqing area， it is appropriate to mix or alternate with other types of herbicides.

Key words Digitaria sanguinalis;acetyl-CoA carboxylase-inhibiting herbicide;sensitivity;Chongqing area

馬唐Digitaria sanguinalis （L.） Scop.是廣泛分布于全球熱帶、亞熱帶及溫帶地區(qū)的一年生禾本科 Gramineae馬唐屬Digitaria植物，為世界上公認(rèn)的危害玉米田、蔬菜田、棉花田、果園等作物田的18種惡性雜草之一［13］。近年來(lái)，隨著水稻直播種植方式的不斷推廣，馬唐大量侵入直播稻田，危害逐漸加重，并上升為部分地區(qū)稻田優(yōu)勢(shì)雜草［4］，成為稻田難以防除的惡性雜草之一。其不但會(huì)與水稻爭(zhēng)奪養(yǎng)分、光、水以及生長(zhǎng)空間，影響水稻正常的生長(zhǎng)發(fā)育，而且會(huì)給水稻帶來(lái)病蟲鼠害［5］;即使水稻分蘗末期，隨著前期施用的土壤封閉除草劑藥效下降，仍可大量出苗，且生長(zhǎng)迅速，嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)［6］。

乙酰輔酶A羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACCase）抑制劑類除草劑其作用機(jī)理在于抑制乙酰輔酶A羧化形成丙二酸單酰輔酶A，使脂肪酸合成受阻，進(jìn)而致使膜結(jié)構(gòu)破壞，透性增強(qiáng)，細(xì)胞破壞，逐漸死亡［78］。自發(fā)現(xiàn)乙酰輔酶A羧化酶可作為除草劑的靶標(biāo)以來(lái)，以此靶標(biāo)開(kāi)發(fā)并商品化了芳氧苯氧基丙酸酯類（aryloxyphenoxypropionates，APPs）、環(huán)己烯酮類（cyclohexanediones，CHDs）和苯基吡唑啉類（phenylpyrazolines，PPZs）三類除草劑，其中，APPs類除草劑包括高效氟吡甲禾靈（haloxyfop-R-methyl）、噁唑酰草胺（metamifop）、氰氟草酯（cyhalofop-butyl）等;CHDs類除草劑包括環(huán)苯草酮（profoxydim）、烯禾啶（sethoxydim）、烯草酮（clethodim）等，PPZs類除草劑有唑啉草酯（pinoxaden）［9］。由于它們選擇性高，可在植物體內(nèi)傳導(dǎo)，具有高效、低毒、施用期長(zhǎng)，且對(duì)后茬作物安全的特點(diǎn)［10］，被廣泛用于防治直播稻田馬唐等禾本科一年生或多年生雜草。然而，另一方面，ACCase抑制劑類除草劑作用位點(diǎn)單一，長(zhǎng)期使用容易導(dǎo)致雜草抗藥性的產(chǎn)生，據(jù)報(bào)道全球范圍內(nèi)已有51種雜草對(duì)ACCase抑制劑類除草劑產(chǎn)生了抗性［11］。蔣易凡等［4］報(bào)道江蘇地區(qū)的直播稻田馬唐種群已對(duì)該類除草劑產(chǎn)生了抗性;郭文磊等［12］研究表明氰氟草酯和噁唑酰草胺對(duì)廣州地區(qū)6～7葉齡馬唐的防效偏低。盡管尚未有重慶地區(qū)直播稻田馬唐種群對(duì)該類除草劑產(chǎn)生抗性的報(bào)道，而調(diào)研走訪發(fā)現(xiàn)直播稻田雜草防除難，尤其是馬唐等惡性雜草防除難，長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾著新型種植主體和輕簡(jiǎn)直播栽培技術(shù)的推廣。

因此，筆者以采集自重慶主要水稻生產(chǎn)區(qū)的馬唐種群為研究對(duì)象，以ACCase抑制劑類除草劑噁唑酰草胺（APPs類）和烯草酮（CHDs類）為供試藥劑，采用整株生物測(cè)定法，測(cè)定了供試藥劑推薦劑量下對(duì)不同馬唐種群的鮮重抑制率、供試藥劑的抑制中劑量（ED50）和不同馬唐種群的相對(duì)抗性倍數(shù)，明確了不同馬唐種群對(duì)乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑抗性水平，旨在為稻田馬唐高效防除和解析馬唐抗ACCase抑制劑類除草劑的分子機(jī)制提供理論依據(jù)和材料基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1材料

供試馬唐種子：于2022年8月采集自重慶水稻主要生產(chǎn)區(qū)的直播稻田、田埂以及保護(hù)性耕作地，種子自然風(fēng)干后儲(chǔ)存于室溫下。具體見(jiàn)表1。

供試藥劑：10%噁唑酰草胺EC和24%烯草酮EC，購(gòu)自重慶市巴南區(qū)界石供銷合作社南彭農(nóng)資經(jīng)營(yíng)部。

主要儀器：3WPSH-500D生測(cè)噴霧塔，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所。

1.2方法

1.2.1供試種子培養(yǎng)

將籽粒飽滿度基本一致并經(jīng)赤霉酸破除休眠的馬唐種子置于鋪有 2 層濾紙的培養(yǎng)皿中，保持濾紙濕潤(rùn)，置于光照培養(yǎng)箱中催芽24 h （催芽條件為光照30℃，黑暗25℃，光周期 L∥D=12 h∥12 h）。種子催芽完成后，均勻播種在直徑9 cm內(nèi)含營(yíng)養(yǎng)土、蛭石等體積混合均勻且吸水至飽和的塑料盆缽內(nèi)，播種完成后，均勻地撒上一層細(xì)的營(yíng)養(yǎng)土 （厚度約為0.1 cm） 將種子完全覆蓋，置于溫室大棚中培養(yǎng) （自然光照，溫度 25～35℃，相對(duì)濕度 50%～70%）。待出苗整齊后間苗，每盆保留10 株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的馬唐植株，直至馬唐生長(zhǎng)至三葉一心時(shí)供試。

1.2.2供試藥劑推薦劑量下對(duì)馬唐種群的鮮重抑制率測(cè)定采用整株生物測(cè)定法，根據(jù)不同藥劑推薦劑量，設(shè)噁唑酰草胺處理有效成分劑量0、120 g/hm2 2個(gè)處理和烯草酮處理有效成分劑量0、108 g/hm2 2個(gè)處理，每處理2盆缽，20株，重復(fù)4次。以3WPSH-500D生測(cè)噴霧塔（圓盤直徑50 cm，噴頭孔徑0.3 mm，噴霧壓力48c1170cf6bd9ff9c3e9e9f31fc6c0f90.3 MPa，霧滴直徑100 μm，噴頭流量90 mL/min）對(duì)培養(yǎng)至三葉一心期的馬唐植株進(jìn)行噴霧。21 d后，分別剪取地上部分，以萬(wàn)分之一分析天平測(cè)定地上部分鮮重，并計(jì)算鮮重抑制率。

1.2.3馬唐對(duì)供試藥劑的抗性測(cè)定

采用整株生物測(cè)定法，設(shè)噁唑酰草胺處理有效劑量0、60、120、240、480、960 g/hm2 6個(gè)處理，烯草酮處理有效劑量0、54、108、216、432、864 g/hm2 6個(gè)處理，每處理2盆缽20株，重復(fù)4次。以3WPSH-500D生測(cè)噴霧塔對(duì)培養(yǎng)至三葉一心的馬唐植株進(jìn)行噴霧。21 d后，剪取并測(cè)定地上部分鮮重，計(jì)算鮮重抑制率和抑制中劑量（ED50）。

1.2.4數(shù)據(jù)分析

以SPSS 22.0的單因素方差分析法進(jìn)行差異顯著性分析;以SigmaPlot 14.0軟件的雙邏輯非線性回歸方程計(jì)算抑制中劑量和繪制劑量反應(yīng)曲線。擬合方程如下：

Y=C+（D-C）/{1+10^［（logED₅₀-X）*b］}

式中Y為供試藥劑處理下的鮮重抑制率;X為供試藥劑劑量的對(duì)數(shù)值;C為劑量反應(yīng)的下限;D為劑量反應(yīng)的上限，b為斜率（或斜率因子）。

相對(duì)抗性倍數(shù)（RI）=待測(cè)種群的ED50/敏感種群的ED50。除草劑抗藥性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)RI＜2時(shí)為敏感;2≤RI＜5時(shí)為低抗;5≤RI＜10為中抗;RI≥10為高抗［13］。

2結(jié)果與分析

2.1供試藥劑推薦劑量下對(duì)不同馬唐種群的鮮重抑制率噁唑酰草胺在推薦劑量（120 g/hm2）處理下對(duì)不同馬唐種群鮮重抑制率不同（表2），其中，對(duì)DJSP02的鮮重抑制率為48.86%，顯著低于供試的其他種群（P＜0.05，下同），表明DJSP02對(duì)噁唑酰草胺可能產(chǎn)生了抗性;對(duì)NCDG01、DJSP05的鮮重抑制率分別為78.25%和77.60%，顯著高于其他種群，表明這2個(gè)種群可能為敏感種群。

烯草酮推薦劑量（108 g/hm2）處理對(duì)不同馬唐種群鮮重抑制率也不同（表2），其中，對(duì)DJSP03的鮮重抑制率為65.89%，顯著低于供試的其他種群，表明DJSP03對(duì)烯草酮可能產(chǎn)生了抗性;對(duì)NCDG02的鮮重抑制率為85.68%，表明其可能為敏感種群。

除DJSP03種群外，其他馬唐種群在烯草酮推薦劑量處理下的鮮重抑制率均顯著高于噁唑酰草胺推薦劑量處理（表2），表明烯草酮推薦劑量下對(duì)馬唐的田間防效優(yōu)于噁唑酰草胺推薦劑量下對(duì)馬唐的防效。

2.2不同馬唐種群對(duì)供試藥劑的敏感性

2.2.1不同馬唐種群對(duì)噁唑酰草胺的敏感性

不同馬唐種群對(duì)噁唑酰草胺的敏感性（表3）不同，NCDG01對(duì)噁唑酰草胺的ED50為42.96 g/hm2，為敏感種群;其他7個(gè)種群對(duì)噁唑酰草胺均產(chǎn)生了不同程度的抗性，噁唑酰草胺對(duì)7個(gè)種群的ED50在88.10～377.31 g/hm2之間。其中，噁唑酰草胺對(duì)DJSP02、DJSP01、NCDG02的ED50分別為377.31、310.10 g/hm2和228.14 g/hm²，相對(duì)抗性倍數(shù)大于5.0，分別為8.78、7.22、5.31，表現(xiàn)為中抗;NCHT01等 4個(gè)種群的相對(duì)抗性倍數(shù)介于2.0～5.0之間，均表現(xiàn)為低抗。

以噁唑酰草胺對(duì)馬唐種群的ED50的極值作劑量反應(yīng)曲線（圖1），NCDG01推薦劑量下鮮重抑制率高于DJSP02 4倍推薦劑量下的鮮重抑制率，亦表明DJSP02產(chǎn)生了抗性。

2.2.2不同馬唐種群對(duì)烯草酮的敏感性

不同馬唐種群對(duì)烯草酮的敏感性不同（表4），烯草酮對(duì)DJSP01的ED50為18.11 g/hm2，為敏感種群;烯草酮對(duì)NCHT01的ED50為29.04 g/hm2，相對(duì)抗性倍數(shù)為1.60，亦為敏感種群;其他6個(gè)種群對(duì)烯草酮均產(chǎn)生了不同程度的抗性，烯草酮對(duì)這些種群的ED50在37.97～136.93 g/hm2之間。其中，烯草酮對(duì)DJSP03的ED50為136.93，相對(duì)抗性倍數(shù)為7.56，表現(xiàn)為中抗; NCDG01等5個(gè)種群的相對(duì)抗性倍數(shù)介于2.0～5.0之間，均表現(xiàn)為低抗。

以烯草酮對(duì)馬唐種群的ED50的極值作劑量反應(yīng)曲線（圖2），DJSP01推薦劑量下鮮重抑制率高于DJSP03 4倍推薦劑量下的鮮重抑制率，亦表明DJSP03產(chǎn)生了抗性。

2.3馬唐種群對(duì)供試藥劑的交互抗性

從不同馬唐種群對(duì)噁唑酰草胺、烯草酮的敏感性（表3、表4）可以看出，對(duì)噁唑酰草胺相對(duì)抗性倍數(shù)分別達(dá)8.78（中抗）和3.18（低抗）的DJSP02、DJSP03種群，烯草酮對(duì)兩者的ED50分別為37.97 g/hm2和136.93 g/hm2，相對(duì)抗性倍數(shù)分別為2.10、7.56，分別表現(xiàn)為低抗和中抗，表明DJSP02、DJSP03對(duì)噁唑酰草胺、烯草酮已產(chǎn)生了正交互抗性。

3結(jié)論與討論

同乙酰乳酸合酶（ALS）、原卟啉原氧化酶（PPO）一樣，乙酰輔酶A羧化酶（ACCase）也是高效除草劑的靶標(biāo)酶，以此開(kāi)發(fā)的噁唑酰草胺（APPs類）、烯草酮（CHDs類）是重要的用于防治馬唐的高效除草劑。然而長(zhǎng)期使用單一某類除草劑，一般經(jīng)過(guò)6～10年的連續(xù)使用，雜草可能會(huì)對(duì)該類除草劑產(chǎn)生抗性［14］。本研究發(fā)現(xiàn)采自重慶地區(qū)的馬唐種群對(duì)噁唑酰草胺均產(chǎn)生了不同程度的抗性（相對(duì)敏感種群除外），其中，DJSP02、DJSP01對(duì)噁唑酰草胺已表現(xiàn)為中抗，其ED50是相對(duì)敏感種群NCDG01的8.78倍和7.22倍;采集自重慶地區(qū)的馬唐種群對(duì)烯草酮均產(chǎn)生了不同程度的抗性（相對(duì)敏感種群除外），其中，DJSP03對(duì)烯草酮已表現(xiàn)為中抗，其ED50是相對(duì)敏感種群DJSP01的7.56倍，這可能與采集地長(zhǎng)期過(guò)量使用其作為防治馬唐的主要藥劑有關(guān)，采集地具體的用藥年限和使用劑量有待進(jìn)一步走訪調(diào)研。

靶標(biāo)酶基因突變是目標(biāo)雜草對(duì)ACCase抑制劑類除草劑最常見(jiàn)的抗性機(jī)制［15］，目前已發(fā)現(xiàn)7個(gè)氨基酸位點(diǎn)的14種氨基酸突變能夠?qū)е码s草對(duì)該類除草劑產(chǎn)生抗性［1618］。Yang等［19］研究毛馬唐D.ciliaris var. chrysoblephara對(duì)ACCase抑制劑類除草劑的靶標(biāo)抗性時(shí)發(fā)現(xiàn)，毛馬唐的靶標(biāo)抗性是由第1 781位異亮氨酸（Ile）突變成亮氨酸（Leu）所致。本研究發(fā)現(xiàn)對(duì)噁唑酰草胺分別表現(xiàn)為中抗和低抗的馬唐種群DJSP02、DJSP03對(duì)烯草酮也分別表現(xiàn)為低抗和中抗，產(chǎn)生了正交互抗性，可能的原因是噁唑酰草胺、烯草酮同以ACCase作為靶標(biāo)酶，相同位點(diǎn)突變所致;其抗性產(chǎn)生的原因是否同毛馬唐一致，有待進(jìn)一步研究。

因此，在對(duì)重慶地區(qū)抗性馬唐種群，特別是已產(chǎn)生正交互抗性的馬唐種群進(jìn)行化學(xué)防除時(shí)不宜繼續(xù)長(zhǎng)期單一使用ACCase抑制劑類除草劑，宜與其他類型的除草劑混用或交替使用或使用混配藥劑，以避免抗性的持續(xù)提升。

參考文獻(xiàn)

［1］WEBSTER T H， COBLE H D. Changes in the weed species composition of the southern United States：1974 to 1995 ［J］. Weed Technology， 1997， 11（2）： 308317.

［2］LI Jian， LI Mei， GAO Xingxiang， et al. A novel amino acid substitution Trp574Arg in acetolactate synthase （ALS） confer broad resistance to ALS-inhibiting herbicides in crabgrass （Digitaria sanguinalis） ［J］. Pest Management Science， 2017， 73（12）： 25382543.

［3］ZHU Jinwen， WANG Jian， DITOMMASO A， et al. Weed research status， challenges， and opportunities in China ［J/OL］. Crop Protection， 2020， 134： 104449. DOI： 10.1016/j.cropro.2018.02.001.

［4］蔣易凡， 陳國(guó)奇， 董立堯. 稻田馬唐對(duì)稻田常用莖葉處理除草劑的抗性水平研究［J］. 雜草學(xué)報(bào)， 2017， 35（2）： 6772.

［5］MEI Yu， SI Chong， LIU Mingjie， et al. Investigation of resistance levels and mechanism to nicosulfuron conferred by non-target-site mechanism in large crabgrass （Digitaria sanguinalis L.） from China ［J］. Pesticide Biochemistry and Physiology， 2017， 141： 8489.

［6］王紅春， 徐蓬， 孫鈺晨， 等. 江蘇省稻田雜草的發(fā)生現(xiàn)狀與防控建議［J］. 雜草學(xué)報(bào)， 2019， 37（4）： 15.

［7］黃世霞， 王慶亞， 董立堯， 等. 乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑與雜草的抗藥性［J］. 雜草科學(xué)， 2003（2）： 26.

［8］靳莉， 任天瑞， 向文勝， 等. 乙酰輔酶A羧化酶抑制劑的研究進(jìn)展［J］. 農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)， 2002， 4（1）： 917.

［9］江群， 凌溪鐵， 唐兆成， 等. EMS誘變創(chuàng)制水稻抗乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑種質(zhì)［J］.江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2023， 39（2）： 305312.

［10］劉博宏， 葉非. 芳氧苯氧基丙酸酯類除草劑的應(yīng)用進(jìn)展［J］. 農(nóng)藥科學(xué)與管理， 2011， 32（2）： 2025.

［11］HEAP I M. The international survey of herbicide resistant weeds ［EB/OL］.［20231116］. http：∥www.weedsscience.org.

［12］郭文磊， 吳丹丹， 張純， 等. 5種莖葉處理除草劑對(duì)直播稻田禾本科雜草的除草活性及田間防效［J］. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2019， 50（6）： 12401246.

［13］SEEFELDT S S， JENSEN J E， FUERST E P. Log-logistic analysis of herbicide dose-response relationships ［J］. Weed Technology， 1995（9）： 218227.

［14］DEVINE M D. Mechanisms of resistance to acetyl-coenzyme A carboxylase inhibitor： a review ［J］. Pesticide Science， 1997， 51（3）： 259264.

［15］袁國(guó)徽， 田志慧， 高原， 等. 上海市水稻田千金子對(duì)3種乙酰輔酶A羧化酶抑制劑的抗性現(xiàn)狀及酶突變機(jī)制［J］. 農(nóng)藥S4ymHhY8SNiwK6AuvboVBw==學(xué)學(xué)報(bào)， 2022， 24（3）： 492500.

［16］楊浩娜， 王立峰， 鄔臘梅， 等. 稻田惡性雜草千金子的抗藥性研究進(jìn)展［J］. 農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)， 2019， 21（S1）： 772779.

［17］YUAN Guihui， TIAN Zhihui， LI Tao， et al. Cross-resistance pattern to ACCase-inhibiting herbicides in a rate Trp-2023-Ser mutation Chinese sprangletop （Leptochloa chinensis） population ［J］. Chilean Journal Agricultural Research， 2021， 81（1）： 6269.

［18］YANNICCARI M， GIGON R. Cross-resistance to acetyl-CoA carboxylase-inhibiting herbicides conferred by a target-site mutation in perennial ryegrass （Lolium perenne） from Argentina ［J］. Weeds Science， 2020， 68（2）： 116124.

［19］YANG Qian， ZHU Jinlei， YANG Xia， et al. Ile-1781-Leu target mutation and non-target-site mechanism confer resistance to acetyl-CoA carboxylase-inhibiting herbicides in Digitaria ciliaris var. chrysoblephara ［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2023， 71： 79887995.

（責(zé)任編輯：田喆）