稻稗對唑酰草胺的非靶標抗藥性和對氰氟草酯的交互抗藥性

左平春++臧曉霞+陳仕紅++紀明山

摘要：為明確稻稗對[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的非靶標抗藥性和對氰氟草酯的交互抗藥性水平，通過劑量反應試驗測定遼寧新民（R1）、黑龍江虎林（R2）和黑龍江哈爾濱（R3）3個稻稗種群對[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的非靶標抗藥性和對氰氟草酯的交互抗藥性水平。結果顯示，R1、R2、R3在噴施細胞色素P450抑制劑殺草強后對[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的抗性指數比分別為1.14、1.71、2.38，表明R1對[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的抗藥性與非靶標P450的活性無關，R2和R3對[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺的抗藥性可能是靶標與非靶標的共同作用。3個稻稗種群對氰氟草酯的抗性指數分別為2573、12.79、10.29，表明3個稻稗種群都對氰氟草酯產生了交互抗藥性。

關鍵詞：稻稗；[XCZ1.tif；%95%95，JZ]唑酰草胺；氰氟草酯；P450；交互抗藥性

中圖分類號：S451文獻標志碼：A文章編號：1003-935X（2016）04-0028-05[KH+7mmD]

Non-target Resistance to Metamifop and Cross-Resistance to [JZ]Cyhalofop-Butyl in Echinochloa phyllopogon （Stapf） Koss.

[KH+7mmD][WT5BZ][JZ（]ZUO Pingchun，ZANG Xiaoxia，CHEN Shihong，JI Mingshan

[WT5”BZ]（College of Plant Protection，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866）

[JZ）][KH+7mmD][WT5”HZ]Abstract：

[WT5”BZ]Non-target resistance to metamifop and cross-resistance to cyhalofop-butyl in Echinochloa phyllopogon was evaluated dose-response experiments using populations from Xinming in Liaoning Province （R1），Hulin in Heilongjiang Province （R2） and Haerbing in Heilongjiang Province （R3）. The resistance index to metamifop of R1，R2，R3 decreased 1.14，1.71and 2.38 times，respectively after exposure to the cytochrome P450-inhibiting herbicide，amitrole，indicating that resistance of R2 and R3 to metamifop is associated with the activity of P450 enzymes whereas that of R1 is not. The resistance index to cyhalofop-butyl of R1，R2，R3 populations was 25.7，12.8 and 10.3，which indicates that all of the three populations had a cross-resistance to cyhalofop-butyl.

[XCY1.tif]唑酰草胺和氰氟草酯屬于乙酰輔酶A羧化酶（acetyl co-enzyme A carboxylase，簡稱ACCase）抑制劑，對稻田稗草具有較好的防治效果，是目前水稻田用來防治稗草的常用除草劑[1]。ACCase能夠催化生成脂肪酸合成中的一種關鍵代謝產物——丙二酸單酰輔酶 A，是植物體內脂肪酸合成途徑的關鍵酶。ACCase抑制劑通過抑制 ACCase 的活性從而阻斷脂肪酸的合成，最終殺死雜草。由于ACCase類除草劑對非禾本科雜草具有高度的選擇性，所以在全球范圍內被廣泛用來防治禾本科雜草。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抗藥性的產生和發展[2-3]。至今，全球已有47種抗此類除草劑的雜草生物型，我國正式報道的有7種[4]。研究表明，雜草對ACCase產生抗藥性及機制主要有2種：靶標基因突變和非靶標作用。目前已經報道編碼ACCase靶標基因上有8個氨基位點發生突變[5]。

雜草對ACCase抑制劑的抗藥性除了與靶標基因有關外，還與非靶標作用有關。非靶標作用包括細胞色素P450代謝作用的提高、膜的效應和對除草作用的屏蔽作用。其中P450代謝作用的增強是最常見的作用方式。P450 是一類以其還原態與一氧化碳結合的含血紅素鐵硫蛋白，具有很強的活性和親水性，在植物體內P450可以作為關鍵酶通過代謝外源化合物參與除草劑的解毒過程。1969年Frear等首次報道了棉花幼苗微粒體中的混合功能氧化酶對滅草隆（monuron）的代謝作用。大量研究表明，植物體內過量表達的細胞色素P450可以提高對除草劑的抗性，并且可以對多種不同作用機制的除草劑產生抗性。P450參與除草劑代謝主要的作用方式主要有脫烷基化作用、環甲基羥基化作用、芳環的羥基化作用、脫硫氧化作用和催化酯鍵斷裂[6-8]。

稻稗[Echinochloa phyllopogon （Stapf） Koss.]屬于稗屬，是稻田里主要危害的雜草之一，由于其生長習性與水稻相似，是水稻田里很難防治的一種雜草。ACCase類抑制劑在對稻稗的防治中起到了重要作用，但長期大量的使用已經導致稻稗對ACCase類抑制劑產生了抗藥性。本研究通過室內盆栽法，測定R1、R2和R3體內細胞色素P450的活性和對氰氟草酯的交互抗藥性，以期明確3個稻稗種群對[XCY1.tif]唑酰草胺的非靶標抗藥性和對氰氟草酯的交互抗藥性水平，為指導科學合理用藥和抗ACCase抑制劑類雜草的治理提供理論依據。

1材料與方法

1.1供試材料

疑似抗性稻稗種子于2015年10月采自遼寧省新民市（R1）、黑龍江省虎林市（R2）和哈爾濱市（R3）；疑似敏感性稻稗種子采自沈陽市東陵公園湖邊（S）。種子在陰冷干燥處保存。

藥劑：10%[XCY1.tif]唑酰草胺乳油，蘇州富美實植物保護劑有限公司；15%氰氟草酯水乳劑，江蘇輝豐農化股份有限公司；97%殺草強（amitrole）標準品，德國 Bolling Range（BR）公司；75%赤霉酸結晶粉，上海通瑞生物科技有限公司。

1.2試驗方法

將不同種群的稻稗種子用200 mg/L赤霉酸催芽24 h后，將其放于帶有2層濾紙的直徑為9 cm的培養皿中，然后將培養皿置于27 ℃光照培養箱中催芽3 d后，分別種植于直徑 11 cm×高9 cm的塑料花盆內，種植深度 2 cm，然后放置于溫室，生長溫度條件為白天（25±5） ℃，夜間（14±5） ℃。出苗后人工間苗，每盆保留10株生長一致的植株，待其長到3～5葉期施藥。

非靶標抗藥性測定。預試驗表明，噴施殺草強200 g a.i./hm2對稻稗種群的生長具有輕微的影響，本試驗中殺草強的施用濃度為 200 g a.i./hm2。對稻稗種群R1、R2、R3和S噴施殺草強 200 g a.i./hm2 6 h后，對R1、R2和R3稻稗種群噴施[XCY1.tif]唑酰草胺60、120、240、480、960、1 920 g a.i./hm2，對S稻稗種群噴施[XCY1.tif]唑酰草胺375、7.5、15、30、60、120 g a.i./hm2，分別以不施用殺草強的同種[XCY1.tif]唑酰草胺系列濃度處理作對照[9]。

交互抗藥性測定：對稻稗種群R1、R2和R3噴[JP3]施氰氟草酯53、106、212、424、848、1 696 g a.i./hm2，[JP]S噴施氰氟草酯3.31、6.62、13.25、26.5、53、106 g a.i./hm2。

以上每個處理設清水對照，每個處理重復3次，施藥后21 d，剪去每盆全部地上部分稱其鮮質量。

1.3統計分析

整株植物測定按下列公式進行非線性回歸分析[10]：

式中：y為特定除草劑用量下所測雜草鮮質量的相對百分比，x為除草劑用量，C為劑量反應下限，D為劑量反應上限，GR50為鮮質量抑制中量，b為斜率。數據用Sigmaplot 12.5處理。

2結果與分析

2.1稻稗對[XCZ43.tif]唑酰草胺的非靶標抗藥性

由圖1、表1可見，單獨噴施200 g a.i./hm2殺草強對稻稗的生長有輕微的影響，但是施用殺草強對敏感性種群S的影響不大。隨著[XCY1.tif]唑酰草胺濃度的增大，單獨噴施[XCY1.tif]唑酰草胺（圖1-a）和噴施[XCY1.tif]唑酰草胺+殺草強（圖1-b）2組稻稗種群的相對鮮質量都表現出下降的趨勢，種群R2和R3相比不噴施殺草強時下降速率明顯變快。S種群對[XCY1.tif]唑酰草胺的GR50為1995 g a.i./hm2，當噴施殺草強后施用相同系列濃度的[XCY1.tif]唑酰草胺時GR50為 21.38 g a.i./hm2；而種群R1、R2和R3在只噴施[XCY1.tif]唑酰草胺時的GR50分別為674.88、599.99和 296.75 g a.i./hm2，抗性指數分別為33.87、30.07和14.87，當噴施[XCY1.tif]唑酰草胺+殺草強后[FK（W1。2]GR50[FK）]分別為634.73、375.05和13363 g a.i./hm2，抗性指數分別為29.69、17.54和6.25，與只噴施[XCY1.tif]唑酰草胺相比抗性指數比分別為1.14、1.71和2.38（表1）。結果表明，R1對[XCY1.tif]唑酰草胺的抗藥性與P450的活性關系不大，R2、R3對[XCY1.tif]唑酰草胺的抗藥性可能與P450活性的增強有關。

2.2稻稗對氰氟草酯的交互抗藥性

按田間推薦劑量噴施氰氟草酯106 g a.i./hm2后，種群S相對鮮質量不足10%，種群R1、R2和R3的相對鮮質量分別為87.66%、7449%和62.95%；隨著氰氟草酯濃度的增大，各種群相對鮮質量都表現出下降趨勢（圖2）。R1、R2和R3 GR50分別為401.08、191.39和160.47 g a.i./hm2，抗性指數分別為25.73、12.79和10.29（表2），3個稻稗種群對氰氟草酯的抗藥性排序依次為R1>R2>R3。結果表明，R1、R2和R3都對氰氟草酯產生了交互抗藥性，且都為高抗性。

3結論與討論

險分級的高風險級別，一般連續使用該類除草劑 6～10年，雜草就會產生抗藥性[11]。除草劑在防除雜草時除了會導致雜草對靶標位點產生抗藥性之外，同時也會給非靶標雜草造成一定的壓力，在壓力脅迫下雜草通過提升特定的協同防御機制以便在不利的生長條件下生存。現已有大量的證據證明細胞色素P450酶系參與了對多種除草劑的代謝和解毒作用[12]。Yu等在研究硬直黑麥草（Lolium rigidum Gaud.）對ACCase抑制劑的抗藥性時認為其抗藥性可能是靶標與非靶標的共同作用[13]；畢亞玲在研究日本看麥娘（Alopecurus japonicus Steud.）對精[XCY1.tif]唑禾草靈的抗藥性時發現其抗藥性也與P450的活性有關[14]。本試驗通過室內盆栽法測定了稻稗體內細胞色素P450的活性，發現R2和R3稻稗對[XCY1.tif]唑酰草胺的抗藥性不僅與靶標有關，還與細胞色素P450代謝的增強有一定的關系，這也與以上研究結論一致。

雜草的交互抗性是指一種雜草在某種除草劑選擇壓力的作用下，以相同的抗性機制對2種或多種作用機制相同的除草劑表現抗藥性[15]。本試驗通過室內盆栽法測定后發現稻稗對在ACCase抑制劑[XCY1.tif]唑酰草胺產生抗藥性后對氰氟草酯也產生了抗藥性。

因此，為了預防以及控制抗藥性雜草的擴散、蔓延，應避免大量頻繁使用單一或同一作用機制除草劑。本研究首次明確了稻稗對[XCY1.tif]唑酰草胺的非靶標抗藥性以及對氰氟草酯的交互抗藥性，為稻田稻稗抗藥性的監測與治理工作提供了一定的理論依據。

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