不同地區田旋花種群對草甘膦耐受水平的差異

張 猛， 張朝賢， 房 鋒， 劉瑋瑋， 郭 峰

(中國農業科學院植物保護研究所/雜草鼠害生物學與治理重點開放實驗室,北京 100193)

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不同地區田旋花種群對草甘膦耐受水平的差異

張 猛， 張朝賢， 房 鋒， 劉瑋瑋， 郭 峰

(中國農業科學院植物保護研究所/雜草鼠害生物學與治理重點開放實驗室,北京 100193)

在溫室條件下，研究了草甘膦對北京、河北等地田旋花種群生長及其莽草酸含量變化的影響。結果表明，不同地區田旋花種群對草甘膦具有普遍的耐受能力，其中河北元氏的田旋花種群對草甘膦的耐受能力最強，GR50值為4 014.92 g a.i./hm2；北京海淀田旋花種群對草甘膦相對敏感，GR50值為957.65 g a.i./hm2。經922.5 g a.i./hm2草甘膦處理后，耐藥性最高的河北元氏田旋花種群體內莽草酸含量累積緩慢，處理后14 d所受傷害能自行恢復并保持正常生長；敏感的北京海淀田旋花種群體內莽草酸迅速積累，在處理后7 d莽草酸含量達到最高值，植株生長受到一定程度的抑制。田旋花體內莽草酸含量與其耐藥性高低呈負相關，因此可以通過檢測田旋花經草甘膦處理后體內莽草酸的含量來明確不同地區田旋花對草甘膦耐受水平的高低。

田旋花； 草甘膦； 耐藥性； 莽草酸

田旋花(ConvolvulusarvensisL.)屬旋花科，是一種頑固性多年生惡性雜草，其繁殖和再生能力極強，可通過根芽或種子快速繁殖，是華北地區小麥、玉米、大豆等旱作物田的重要雜草[1]。目前對于田旋花的防除方法基本上是人工拔除和化學防除。

草甘膦屬有機膦類滅生性除草劑,是全球范圍內防除多年生雜草的主要藥劑，具有殺草譜廣、毒性低、在水體環境中易于降解等特點。草甘膦是內吸傳導型除草劑，作用機理主要是競爭性抑制莽草酸途徑中的5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶,導致植物體內莽草酸積累過量，致使苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸合成受阻而死亡[2]。莽草酸含量水平是經草甘膦處理后植物最早出現變化的生理指標，經草甘膦處理后，抗性雜草體內莽草酸的積累較少，敏感雜草體內的莽草酸則積累到較高水平，因此可以通過檢測雜草體內莽草酸含量來監測抗草甘膦雜草的發生[3]。

本實驗室研究發現,草甘膦對田旋花防除效果較差。國外雖有研究表明 ,自然界中存在著天然對草甘膦有耐藥性的田旋花種群[2],但目前我國關于田旋花對草甘膦的耐受水平尚未有報道。本試驗通過測定草甘膦對田旋花生長抑制及體內莽草酸積累水平的影響,以明確北京、河北等地田旋花種群對草甘膦的耐受水平。

1 材料與方法

1.1 供試材料與除草劑

1.1.1 植物材料 供試的田旋花種子分別采自北京房山、海淀荒地，河北石家莊元氏縣路邊、承德下板城荒地、保定徐水荒地、廊坊路邊荒地。

1.1.2 藥劑 供試的除草劑為41%草甘膦異丙胺鹽水劑(商品名為農達，美國孟山都公司生產)。

1.2 試驗方法

1.2.1 草甘膦對不同地區田旋花種群室內生物測定 田旋花種子經80%硫酸浸泡30 min，洗凈后清水浸泡24 h，恒溫箱中28 ℃催芽12 h。選長度相同的芽種，每個塑料盆(8 cm×10 cm)中播種8粒，置于溫室內培養[白天溫度(25±5) ℃，夜間溫度(20±5) ℃，相對濕度(60±5)%，光強15 000～23 500 lx，光照12 h，非特殊說明本文中所有植物材料培養條件相同]。待出苗后，每盆保留4株長勢均勻的田旋花。待植株長至6～8 葉(約30 d)， 進行莖葉

噴霧處理。草甘膦處理濃度為0、461.25、922.5、1 845.0、3 690.0、7 780.0 g a.i./hm2，4次重復。噴藥后放在暗處吸收6 h，然后光暗交替12 h繼續培養。14 d后分別剪取植株地上部分，測鮮重抑制率，求GR50值。

鮮重抑制率=(對照植株鮮重 - 處理植株鮮重)/對照植株鮮重×100%

1.2.2 莽草酸提取及含量測定

1.2.2.1 莽草酸提取 待田旋花長至6～8 葉(約30 d)時，進行莖葉噴霧，草甘膦處理劑量為922.5 g a.i./hm2。分別于處理后1、2、3、5、7、9、11、13 d取樣，剪取田旋花地上莖葉，洗凈晾干，各取樣品0.5 g左右，剪碎于研缽中液氮研磨，加入1.0 mL的HCl，在4 ℃、12 000 r/min下離心10 min，取上清液，4 ℃保存待測。3次重復。

1.2.2.2 莽草酸標準曲線制作 將莽草酸標準樣品10 mg溶于0.25 mol/L HCl 1.0 mL中，分別取0、1、5、10、50、100 μL，加0.25 mol/L HCl至1.0 mL。與莽草酸含量的測定相同步驟測定吸光度OA值。

1.2.2.3 莽草酸含量測定 參考婁遠來等方法[4]，取200 μL上清液，加入2.0 mL 1%過碘酸溶液，3 h后加入2.0 mL 1.0 mol/L的NaOH并混勻，然后加入1.2 mL的0.1 mol/L甘氨酸混勻，靜置5 min，于380 nm比色，記錄OA值。

2 結果與分析

2.1 草甘膦對不同地區田旋花種群生物測定

草甘膦對不同地區田旋花種群生物測定結果表明，草甘膦對不同地區田旋花種群生長抑制存在較大差異，即不同地區田旋花種群對草甘膦的耐受能力不同。由表1可見，所測田旋花種群中，河北元氏的田旋花種群對草甘膦的耐受能力最強，GR50值為4 014.92 g a.i./hm2。北京海淀田旋花種群對草甘膦相對敏感，GR50值為957.65 g a.i./hm2，河北元氏田旋花種群GR50是北京海淀的4.19倍。其余4地區田旋花種群對草甘膦表現出中等的耐受能力，其GR50值在1 789.56～2 834.04 g a.i./hm2之間，高于草甘膦在玉米田的推薦用量(922.5～1 230 g a.i./hm2)。

表1 草甘膦對不同地區田旋花種群生物測定結果

2.2 莽草酸提取及含量測定

草甘膦處理后，雜草體內莽草酸含量發生變化。由圖1可以看出，經草甘膦處理后不同地區田旋花種群體內莽草酸水平明顯高于空白對照，且呈現先升高再降低趨勢。其中以對草甘膦較為敏感的北京海淀的田旋花種群表現最為顯著，草甘膦處理后體內莽草酸的含量迅速升高，處理后7 d達到峰值，莽草酸含量為362.03 μg/g，處理后13 d體內莽草酸含量下降為110.77 μg/g，但仍明顯高于同期空白對照莽草酸的含量(48.14 μg/g)。對草甘膦耐受能力最強的河北元氏田旋花種群經處理后，體內莽草酸含量緩慢升高，處理后5 d達到峰值141.00 μg/g，隨后莽草酸含量下降，處理后13 d，體內莽草酸含量降為39.24 μg/g，與空白對照田旋花體內莽草酸含量35.06 μg/g相近。具中等耐藥性的北京房山、河北徐水、河北廊坊、河北承德田旋花種群經處理后，體內莽草酸積累變化趨勢相似，莽草酸積累最大值介于河北元氏和北京海淀田旋花種群之間。

3 結論與討論

通過草甘膦對不同地區田旋花種群的生物測定及田旋花體內莽草酸含量變化的研究結果，表明田旋花對草甘膦具有普遍的耐受能力，且不同地區田旋花種群對草甘膦的耐受能力存在差異。經草甘膦處理后，田旋花體內莽草酸含量的積累水平與其耐藥性高低呈負相關，因此可以通過檢測不同地區田旋花經草甘膦處理后體內莽草酸的含量來明確其對草甘膦的耐受水平。

[1]劉 延,張朝賢,黃紅娟,等. 草甘膦對田旋花和打碗花體內莽草酸含量的影響[J]. 雜草科學，2008(2):10-12.

[2]Westwood J H，Weller S C. Cellular mechanisms influence differential glyphosate sensitivity in field bindweed (Convolvulusarvensis) biotypes[J]. Weed Sci,1997,45:2-17.

[3]鄧淵鈺. 草甘膦藥害的檢測及其應用[J]. 雜草科學,2000(2):37-38.

[4]婁遠來,鄧淵鈺,沈晉良,等. 甲磺隆和草甘膦對空心蓮子草乙酰乳酸合酶活性和莽草酸含量的影響[J]. 植物保護學報,2005,32(2):185-188.

張 彬，李 俊，董立堯. 抗高效氟吡甲禾靈日本看麥娘生長速率與生長密度研究[J]. 雜草科學，2011，29(2)：43-46.

Glyphosate Tolerance Comparision of Field Bindweed (Convolvulusarvensis) Population from Different Areas

ZHANG Meng, ZHANG Chao-xian, FANG Feng, LIU Wei-wei, GUO Feng

(Institute of Plant Protection of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Key Laboratory of Weed and Rodent Biology and Management Beijing 100193,China)

Effects of glyphosate on growth and shikimiac acid content of field bindweed(Convolvulusarvensis) in Beijing and Hebei province population were studied under greenhouse. Field bindweed populations in different areas presented a widely tolerance to glyphosate. Hebei yuanshi population presented the maximal tolerance to glynhosate with a GR50value of 957.65 g a.i./hm2,while Beijing haidian population presented a relatively sensitivety to glyphosate with a GR50value of 957.65 g a.i./hm2. Shikimic acid accumulation in hebei yuanshi population was slow and the plants could be recorered to maintain normal growth after 14 days for glyphosate treatment with a dosage of 922.5 g a.i./hm2; nevertheless,that of Beijing haidian population rapidly reached to maximum value after 7 days for glyphosate treatment and the plant growth was inhibited to some extent. Shikimic acid content and accumulation and tolearance to glyphosate in field bindweed presented a negative relationship,so the level of glyphosate tolerance of field bindweed in different population could be determined by detecting the content of shikimic acid after glyphosate treatment.

Convolvulus arvensis; glyphosate; tolerance; shikimic acid

2011-04-01

國家轉基因生物新品種培育重大專項(編號：2009ZX08012-025B)。

張 猛(1982—)，男，山東人，博士研究生，從事雜草抗藥性方面的研究，E-mail:z320m320@163.com。

張朝賢，研究員，博士生導師，主要從事雜草抗藥性方面的研究。E-mail:cxzhang@wssc.org.cn。

S451

A

1003-935X(2011)02-0040-03