我國部分地區水稻田鱧腸對吡嘧磺隆的抗性測定

李 丹, 李香菊, 于惠林, 崔海蘭

(中國農業科學院植物保護研究所,北京 100193)

我國部分地區水稻田鱧腸對吡嘧磺隆的抗性測定

李 丹, 李香菊, 于惠林, 崔海蘭*

(中國農業科學院植物保護研究所,北京 100193)

鱧腸EcliptaprostrataL.是我國水稻產區的主要惡性闊葉雜草之一,為了明確鱧腸對吡嘧磺隆的抗性發生情況,采用生物測定法檢測了2011-2013年從山東省、湖北省和江蘇省水稻田采集的28個鱧腸種群對吡嘧磺隆的抗性。結果表明,從山東省采集的7個種群、湖北省的17個種群和江蘇省的3個種群均能被有效劑量30 g/hm2的吡嘧磺隆控制,表現為敏感；江蘇省蘇州市吳中區鱧腸種群LC12-25在30 g/hm2劑量下仍存活,進一步以江蘇省敏感種群LC12-24為對照,對江蘇省鱧腸種群LC12-25進行抗性水平測定。敏感種群LC12-24的GR50為0.25 g/hm2,抗性種群LC12-25的GR50為16.66 g/hm2,其抗藥性指數(RI)達66.64,表明LC12-25種群對吡嘧磺隆產生了較高水平抗性。

鱧腸； 吡嘧磺?。?抗藥性

鱧腸EcliptaprostrataL.是菊科Asteraceae鱧腸屬Eclipta—年生雙子葉草本植物。鱧腸原產于亞洲,現在廣泛分布在熱帶、亞熱帶和溫帶地區,且喜濕耐旱,抗鹽耐瘠和耐陰,可生于河岸、路旁、水邊濕地等[1-3]。其主要依靠種子繁殖和傳播。種子隨著流水尤其是在雨水季節,可以在較大范圍漂移[4]。在我國長江流域,每年6月中旬至7月初為鱧腸萌發的高峰期,對水稻構成嚴重威脅[2]。鱧腸在我國山東、湖北、江蘇、重慶等稻田大面積發生,其中在江蘇多地區發生頻率達100%[5]。鱧腸不僅直接危害水稻、花生等作物,也是多種病蟲,如小核盤菌SclerotiniaminorJagg.、地老虎Agrotis、桑燈蛾AmsactamooreiButl.等病蟲的寄主[5-6],從而間接危害作物。吡嘧磺隆(pyrazosulfuron-ethyl)屬磺酰脲類除草劑,是乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase, ALS)抑制劑,其通過抑制雜草體內乙酰乳酸合成酶活性,阻礙細胞有絲分裂的正常進行,最終導致雜草死亡。吡嘧磺隆具有活性高、選擇性強、殺草譜廣及對非靶標生物安全等特點[7],是有效防控我國水稻田闊葉類雜草和莎草科雜草的主要除草劑品種之一。但是該類除草劑作用靶標單一,長期連續施用,易引起雜草產生抗藥性,影響農田生態與水稻的安全生產。

自1990年日本日產化學工業株式會社開發出吡嘧磺隆并投放市場以來,到目前為止,在我國、日本、韓國、委內瑞拉和巴西等多個國家陸續發現雨久花MonochoriakorsakowiiRegeletMaack[8-9]、Linderniadubia(L.) P.[10]、狹葉母草LinderniamicranthaD. Don[11]、異型莎草CyperusdifformisL.[12-13]、SagittariamontevidensisCham.etSchltdl.[14]和野慈姑SagittariatrifoliaL.[15-18]等24種雜草對吡嘧磺隆產生了不同程度抗性。在我國對ALS抑制劑類除草劑產生抗性的雜草有雨久花[9,19]、稗Echinochloacrus-galli(L.) P. Beauv.[20]、野慈姑[16-18]和耳葉水莧AmmanniaarenariaH. B.K.[21]等14種雜草,但目前還沒有關于鱧腸對ALS抑制劑類除草劑產生抗性的報道。

近年來,我國局部水稻產區吡嘧磺隆對鱧腸的防效在顯著下降,農藥標簽推薦劑量已不能有效控制鱧腸的危害。本研究針對這種情況,采集了山東省、湖北省、江蘇省水稻主產區成熟的鱧腸草種,采用整株生物測定法測定其對吡嘧磺隆的抗性水平,旨在為指導抗藥性鱧腸的科學治理提供依據。

1 材料和方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試鱧腸種群采集概況

2011年至2013年,作者所在研究團隊分別在山東省、湖北省和江蘇省水稻主產區,從不同用藥歷史的水稻田以及臨近的從未使用過吡嘧磺隆等ALS抑制劑的荒地采集鱧腸草種,共采集到28個鱧腸種群。樣品采集地點及用藥史詳見表1,其中LC11、LC12、LC13分別代表2011、2012、2013年采集的鱧腸種群。于2014年完成對28個鱧腸種群的抗性測定。

1.1.2 供試藥劑與施藥設備

供試藥劑:10%吡嘧磺隆可濕性粉劑,江蘇常隆農化有限公司生產。施藥設備:ASS-4型行走式噴霧塔(配備Tee Jet 8003扇形噴頭,噴霧壓力為0.275 Mpa),國家農業信息化工程技術研究中心研制。

1.1.3 供試鱧腸種群幼苗培養

將未施用除草劑的農田表層土壤過篩,并按照3∶1(表層土∶營養土)的比例加入營養土(有機質含量≥15%,氮磷鉀總含量≥0.88%,pH為7～7.5),定量裝入10.5 cm×9 cm盆缽中備用。不同種群的鱧腸種子用清水于4℃浸種15 d,打破休眠,播種并均勻覆土,保持晝夜溫度22～35℃。各種群按照試驗設計播種足夠的盆缽數,子葉展開至2葉期間苗,使每盆保留的植株分布均勻,各處理間植株生長基本一致,當鱧腸長至4葉期,按照設計劑量進行藥劑處理。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同鱧腸種群在10%吡嘧磺隆WP推薦劑量處理下的存活率測定

以28個鱧腸種群為供試材料,每個種群播種10盆,按1.1.3中方法培養幼苗,選擇其中生長基本一致的8盆,并在藥前統計每盆鱧腸株數。以10%吡嘧磺隆WP有效劑量(下同)30 g/hm2配成噴液量為367.5 L/hm2的藥液,以ASS-4型行走式噴霧塔進行莖葉噴霧。施藥后14 d記錄各種群鱧腸的存活株數,計算存活率。

存活率(%)=施藥后存活株數/施藥前總株數×100。

1.2.2 鱧腸對吡嘧磺隆的抗性水平測定

在試驗1.2.1基礎上,選用種群LC12-25和該省份的敏感種群LC12-24為試驗材料。試材培養同1.1.3,子葉展開后間苗,每盆保留長勢均勻一致的10株植株。吡嘧磺隆處理劑量為0、0.312 5、0.625、1.25、2.5、5、10、20、40、80、160、320 g/hm2,每處理3次重復。施藥方法同試驗方法1.2.1。

1.2.3 數據調查和分析

施藥后觀察藥害癥狀的變化,施藥后14 d測定不同劑量藥劑處理后地上部分鮮重,計算各處理相對于對照的鮮重比。將獲得的鮮重比數據采用Sigma Plot 12.0軟件的雙邏輯非線性回歸模型進行處理,計算鮮重抑制中量GR50。計算公式如下：

Y(%)=YX/Y0×100；

Y=C+(D-C)/[1+(X/GR50)b]。

式中,X為10%吡嘧磺隆WP用藥劑量；YX為施用劑量為X時雜草地上部分鮮重；Y0為對照雜草地上部分鮮重；Y為10%吡嘧磺隆WP施用劑量為X時雜草地上部分相對于對照的鮮重比；C為劑量反應下限；D為劑量反應上限；GR50為生長抑制中量；b為斜率。根據所得GR50值計算抗藥性指數(resistance index,RI)。

RI=抗藥性種群GR50/敏感種群GR50。

2 結果與分析

2.1 不同鱧腸種群在10%吡嘧磺隆WP作用下的存活率

施用30 g/hm210%吡嘧磺隆WP后14 d各鱧腸種群的存活率見表1。盡管不同地區采集的種群出苗時間、生長發育略有不同,但同一地區所采種群出苗時間和生長發育差異不大。噴施吡嘧磺隆后,江蘇省鱧腸種群LC12-25和其他各種群之間表現出明顯差異,LC12-25種群經30 g/hm210%吡嘧磺隆WP處理后全部存活,14 d后與對照相比雖然生長緩慢,但仍有新葉發生,繼續培養,可以逐步恢復生長,并開花、結實。而其余供試種群對吡嘧磺隆較敏感,在施藥3～4 d后,開始出現葉片萎蔫癥狀；7 d后,地上部分受到明顯抑制,葉片褪綠呈黃色,新葉生長基本被抑制,甚至死亡；14 d后,全部枯死。

根據初篩結果,采自山東省的7個種群、湖北省的17個種群和江蘇省的3個種群對吡嘧磺隆敏感,而江蘇省種群LC12-25則呈現出一定程度抗性。

表1 不同鱧腸種群經吡嘧磺隆30 g/hm2處理后14 d的存活率

Table 1 Survival rate ofEcliptaprostratapopulations against 10% pyrazosulfuron-ethyl WP at 30 g/hm2after 14 days

種群Population采集地點Collectionsite用藥背景Backgroundofherbicideapplication總株數/株Totalplants存活株數/株Survivalplants存活率/%SurvivalrateLC11-1湖北省農科院試驗基地ExperimentalbaseofHubeiAcademyofAgriculturalSciences不詳Unknown5900LC11-2湖北省武漢市江夏區金口街道紅燈村HongdengVillage,JinkouStreet,JiangxiaDistrict,WuhanCity,HubeiProvince不詳Unknown8700LC11-3湖北省咸寧市嘉魚縣潘家灣鎮羊毛岸村YangmaoanVillage,PanjiawanTown,JiayuCounty,XianningCity,HubeiProvince不詳Unknown7800LC11-4湖北省武漢市江夏區白衣庵村BaiyianVillage,JiangxiaDistrict,WuhanCity,HubeiProvince不詳Unknown9600LC11-5湖北省鄂州市華容區蒲團鄉何橋村HeqiaoVillage,PutuanTown,HuarongDistrict,EzhouCity,HubeiProvince不詳Unknown5600LC11-6湖北省黃岡市黃州區禹王街道汪家沖村WangjiachongVillage,YuwangStreet,HuangzhouDistrict,HuanggangCity,HubeiProvince不詳Unknown7100LC11-7湖北省黃岡市黃州區禹王街道王家林村WangjialinVillage,YuwangStreet,HuanggangCity,HubeiProvince不詳Unknown6600LC11-8湖北省黃岡市黃州區路口鎮謝家小灣村XiejiaxiaowanVillage,LukouTown,HuangzhouDistrict,HuanggangCity,HubeiProvince不詳Unknown7800LC11-9湖北省潛江市周磯農場ZhoujiFarm,QianjiangCity,HubeiProvince不詳Unknown4900LC11-10湖北省江漢油田荒地(敏感種群)JianghanOilfield,wastelandofSinopec,HubeiProvince(sensitivepopula-tion)未使用過除草劑Noapplicationofherbicides6700LC11-11湖北省潛江市積玉口鎮萬里鎮村WanlizhenVillage,JiyukouTown,QianjiangCity,HubeiProvince不詳Unknown5100LC11-12湖北省荊門市沙洋縣沈集鎮鄢崗村YangangVillage,ShenjiTown,ShayangCounty,JingmenCity,HubeiProvince不詳Unknown6400LC11-13湖北省荊門市子陵鋪鎮何院村HeyuanVillage,ZilingpuTown,JingmenCity,HubeiProvince不詳Unknown3900LC11-14湖北省襄陽市宜城縣孔灣鎮呂崗村LvgangVillage,KongwanTown,YichengCounty,XiangyangCity,HubeiProvince不詳Unknown8700LC11-15湖北省隨州市廣水縣長嶺鎮白果樹村BaiguoshuVillage,ChanglingTown,GuangshuiCounty,SuizhouCity,HubeiProvince不詳Unknown7700LC11-16湖北省孝感市云夢縣小灣宋村XiaowansongVillage,YunmengCounty,XiaoganCity,HubeiProvince不詳Unknown5600

續表1 Table 1(Continued)

種群Population采集地點Collectionsite用藥背景Backgroundofherbicideapplication總株數/株Totalplants存活株數/株Survivalplants存活率/%SurvivalrateLC11-17湖北省孝感市云夢縣下義堂鎮六合村LiuheVillage,YitangTown,YunmengCounty,XiaoganCity,HubeiProvince不詳Unknown4400LC12-18山東省臨沂市沂南縣界湖鎮張家營村ZhangjiayingVillage,JiehuTown,YinanCounty,LinyiCity,ShangdongProcince吡嘧磺隆使用3年Applicationofpyrazosulfuron-ethylfor3years6700LC12-20山東省濟寧市魚臺縣三里屯村SanlitunVillage,YutaiCounty,JiningCity,ShandongProvince不詳Unknown8900LC12-22山東省臨沂市郯城縣楊集鎮楊北村YangbeiVillage,YangjiTown,TanchengCounty,LinyiCity,ShandongProvince吡嘧磺隆使用5年;芐嘧磺隆使用10年Applicationofpyrazosulfuron-ethylfor5years;Applicationofbensulfuron-methylfor10years5600LC12-24江蘇省揚州市高郵市界首鎮龍祥村荒地(敏感種群)WastelandofLongxiangVillage,JieshouTown,GaoyouCity,JiangsuProvince(sensitivepopulation)未使用過除草劑Neveruseofherbicides6600LC12-25江蘇省蘇州市吳中區橫涇街道新路村XinluVillage,HengjingStreet,WuzhongDistrict,SuzhouCity,JiangsuProvince吡嘧磺隆-乙草胺混劑使用10年Applicationofmixtureofpyrazosulfuron-ethylandacetochlorfor10years6969100LC13-27山東省濟南市槐蔭區吳家堡鎮陳家莊村荒地(敏感種群)WastelandofChenjiazhuangVillage,WujiapuTown,HuaiyinDistrict,Ji’nanCity,ShandongProvince(sensitivepopulation)未使用過除草劑Noapplicationofherbicides6100LC13-29山東省淄博市高青縣常家鎮大盧村DaluVillage,ChangjiaTown,GaoqingCounty,ZiboCity,Shan-dongProvince未使用過除草劑Noapplicationofherbicides4400LC13-31山東省臨沂市郯城區楊集鎮楊北村YangbeiVillage,YangjiTown,TanchengCounty,LinyiCity, ShandongProvince吡嘧磺隆使用6年;芐嘧磺隆使用11年Applicationofpyrazosulfuron-ethylfor6years;Applicationofbensulfuron-methylfor11years6000LC13-33山東省濟寧市魚臺縣清河鎮石集農場ShijiFarm,QingheTown,YutaiCounty,JiningCity,ShandongProvince不詳Unknown4900LC13-36江蘇省揚州市高郵市界首鎮老人橋村LaorenqiaoVillage,JieshouTown,GaoyouCounty,YangzhouCity,JiangsuProvince吡嘧磺隆使用2年Applicationofpyrazosulfuron-ethylfor2years5600LC13-37江蘇省鹽城市鹽都區潘黃鎮躍馬村YuemaVillage,PanhuangTown,YanduDistrict,YanchengCity,JiangsuProvince吡嘧磺隆使用6年Applicationofpyrazosulfuron-ethylfor6years5000

2.2 江蘇省LC12-25鱧腸種群對吡嘧磺隆的抗性水平

施藥后14 d觀察不同鱧腸種群生長情況,結果表明敏感性鱧腸種群LC12-24在10%吡嘧磺隆WP處理劑量為0.312 5～1.25 g/hm2時,鱧腸葉片呈現畸形,葉緣開始枯黃；處理劑量為2.5～20 g/hm2時,葉片部分枯萎；當處理劑量為40～320 g/hm2時,葉片全部枯萎。而抗藥性鱧腸種群LC12-25在處理劑量為0.3125和0.625 g/hm2時與空白對照無明顯差異；處理劑量為1.25～20 g/hm2時,相比對照生長緩慢；處理劑量為40～320 g/hm2時,鱧腸葉片呈現畸形,葉緣枯黃(圖1)。

圖1 敏感和抗藥性鱧腸種群在施用吡嘧磺隆14 d后的藥效反應Fig.1 Injury symptoms of different Eclipta prostrata populations treated with different doses of pyrazosulfuron-ethyl for 14 days

采用整株測定法得到不同鱧腸種群對吡嘧磺隆的劑量反應曲線(圖2)。在供試劑量范圍內,隨著吡嘧磺隆處理劑量的升高,鱧腸種群的鮮重顯著降低。當處理劑量為0.312 5 g/hm2時,敏感種群LC12-24相對于對照的鮮重比為47.64%,而抗藥性種群LC12-25相對于對照的鮮重比為97.89%；當處理劑量為20 g/hm2時,LC12-24的鮮重比為5.21%,而LC12-25的鮮重比為53.43%；當處理劑量為320 g/hm2時,LC12-24的鮮重比為1.62%,而LC12-25的鮮重比為11.29%。

圖2 敏感和抗藥性鱧腸種群對10%吡嘧磺隆WP的劑量-反應曲線Fig.2 The dose-response curves of sensitive andresistant Eclipta prostrata populations to10% pyrazosulfuron-ethyl WP

根據雙邏輯非線性回歸模型計算出10%吡嘧磺隆WP對鱧腸敏感種群LC12-24和鱧腸抗藥性種群LC12-25的GR50值分別為0.25 g/hm2和16.66 g/hm2,LC12-25的抗藥性指數(RI)為66.64(表2),這表明鱧腸種群LC12-25已對吡嘧磺隆產生較高水平抗性。

表2 10%吡嘧磺隆WP對敏感和抗藥性鱧腸種群的GR50

Table 2 The GR50values of 10% pyrazosulfuron-ethyl WP to

sensitive and resistantEcliptaprostratapopulations

種群PopulationGR50±SE/g·(hm2)-1相關系數(r)Correlationcoefficient抗性指數(RI)ResistanceindexLC12-240.25±0.020.99-LC12-2516.66±4.550.9966.64

3 結論與討論

本研究從湖北省、山東省、江蘇省采集的28個鱧腸種群中,除江蘇省鱧腸種群LC12-25對吡嘧磺隆產生了一定程度抗性外,其余27個種群均表現為敏感。從其用藥背景分析,LC12-25表現抗性與其所在區域長期連續使用吡嘧磺隆密切相關。李茹等[22]研究發現,調查的10個鱧腸種群對芐嘧磺隆均敏感,GR90為25.81～71.25 g/hm2,尚未發現明顯抗性種群。而本研究中,施藥20 g/hm210%吡嘧磺隆WP對敏感種群LC12-24相對于對照的鮮重比為5.21%,與李茹的研究結果相比,LC12-24對ALS抑制劑類除草劑的敏感性差異不大；而抗藥性種群LC12-25相對于對照的鮮重比為53.43%,表現出對ALS抑制劑類除草劑敏感性降低。隨著單一或作用機制相同的除草劑使用年限的增加,抗藥性個體得以存活并不斷產生種子,使種群中抗藥性個體數量不斷增加,從而引起抗藥性雜草的蔓延,以致常規用藥劑量已不能達到預期的防除效果[23]。

單就防除對吡嘧磺隆敏感的鱧腸種群而言,目前在除草劑的選擇上還有較大空間,結合除草時期及正確施藥技術,可得到較理想的防除效果并能有效延緩抗藥性鱧腸的發生。本研究發現,江蘇省鱧腸種群LC12-25具有10年以上的吡嘧磺隆使用歷史,已產生較高水平抗性(RI=66.64)。針對這種常規劑量已不能防除的鱧腸種群而言,若盲目加大吡嘧磺隆用量,不僅不能有效防除(80 g/hm2時仍能產生種子)鱧腸,反而增加了對抗性鱧腸生物型的選擇壓力,使其種群數量不斷增加,因此宜慎用或不用ALS抑制劑類除草劑,或與其他不同作用機理的除草劑輪換使用。本試驗調查了山東省、湖北省和江蘇省水稻田鱧腸抗藥性發生情況,今后還將對我國其他水稻主產區鱧腸種群的抗藥性水平進行監測,以指導農民科學合理使用除草劑。本研究結果中江蘇省鱧腸種群LC12-25對吡嘧磺隆的敏感性降低,尚不明確其抗性機理是由靶標位點抗性還是非靶標位點抗性引起[24-27],有待進一步深入研究。

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(責任編輯:楊明麗)

Detection of resistance ofEcliptaprostrataL. to pyrazosulfuron-ethyl in some provinces of China

Li Dan, Li Xiangju, Yu Huilin, Cui Hailan

(InstituteofPlantProtection,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China)

EcliptaprostrataL. is one of the main malignant broadleaf weeds in paddy fields in China. In order to detect the resistance ofE.prostratato pyrazosulfuron-ethyl and its distribution, the seeds of 28E.prostratapopulations were collected from the main occurrence areas in Shandong, Hubei and Jiangsu rice fields from 2011 to 2013, and the resistance of these 28 populations to pyrazosulfuron-ethyl were detected. The results showed that 7 populations from Shandong, 17 from Hubei and 3 from Jiangsu Province, were susceptible to pyrazosulfuron-ethyl. The population LC12-25 collected from Jiangsu Province could survive after application with 30 g/hm2pyrazosulfuron-ethyl, showing resistance to it. Taking sensitive population LC12-24 as the control, whole-plant dose-response experiments demonstrated that the GR50value of population LC12-25 from Jiangsu Province was 16.66 g/hm2, with the resistant index of 66.64, while the GR50value of the sensitive population LC12-24 was 0.25 g/hm2, The above results indicated that the population LC12-25 had higher level of resistance to pyrazosulfuron-ethyl.

Ecliptaprostrata; pyrazosulfuron-ethyl; resistance

2016-03-21

2016-07-13

公益性行業(農業)科研專項(201303031)

S 481.4

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.02.035

* 通信作者 E-mail: cuihailan413@163.com