麥田要草薺菜對苯磺隆抗性分子機制的研究.pdf

1、小麥是中國的主要糧食作物之一，種植面積僅次于水稻。薺菜是影響小麥產(chǎn)量的重要闊葉雜草之一，而苯磺隆是用于防除麥田闊葉雜草的常用磺酰脲類除草劑。當苯磺隆在小麥主產(chǎn)區(qū)連續(xù)使用15年以后，在推薦劑量(11.25ga.i.ha-1)下，已不能有效地防除麥田中的薺菜。為了明確麥田雜草薺菜對苯磺隆產(chǎn)生抗藥性的分子機制，以采自河南省駐馬店市不同地區(qū)薺菜種子的后代為研究材料，采用整株法測定供試種群的抗性水平。根據(jù)生物測定結(jié)果，以河南駐馬店常興鎮(zhèn)薺菜抗性種

2、群后代(Cx-R1)和敏感種群后代(Cx-S1)為試材，通過對靶標酶(ALS)離體活性研究、ALS編碼基因差異研究、以及ALS基因表達差異研究來探討薺菜抗性種群對苯磺隆產(chǎn)生抗藥性的分子機制。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)抗性水平測定結(jié)果：整株法測定表明，采自河南駐馬店地區(qū)麥田中的薺菜后代都具有高水平的抗藥性，其中河南駐馬店常興鎮(zhèn)抗性種群薺菜后代(Cx-R1)對苯磺隆的抗性倍數(shù)最高，達359.3倍；梁祝鎮(zhèn)薺菜抗性種群后代(Lz-

3、R1)對苯磺隆的抗性倍數(shù)為236.6倍。
　　 (2)ALS離體測定結(jié)果：抗性種群ALS對苯磺隆的敏感性降低。薺菜抗性種群(Cx-R1)和敏感種群(Cx-S1)ALS對苯磺隆的抑制中濃度(IC50)分別為0.996μM和0.055μM，抗性倍數(shù)達18.1。說明薺菜體內(nèi)ALS敏感性降低是抗藥性產(chǎn)生的原因之一。
　　 (3)擴增出抗性種群(Cx-R1)和敏感種群(Cx-S1)ALScDNA全長各約2249bp，開放性閱讀框(

4、ORF)1644bp，5’非翻譯區(qū)(UTR)406bp，3’非翻譯區(qū)(UTR)199bp，各編碼547個氨基酸。這兩個序列已在GenBank上注冊，登錄號分別為HQ880661和HQ880660。經(jīng)比對Cx-R1和Cx-S1型薺菜ALScDNA全長序列，發(fā)現(xiàn)抗性種群(Cx-R1)DomainA區(qū)域第197位(相對于擬南芥氨基酸序列)的脯氨酸(CCT)突變?yōu)榻z氨酸(TCT)，分析表明該位點突變與薺菜抗性種群(Cx-R1)體內(nèi)ALS敏感性降

5、低相關(guān)。
　　 (4)通過SYBRGreenⅠ實時熒光定量PCR試驗，測定抗性種群(Cx-R1)與敏感種群(Cx-S1)在噴施11.25gaiha-1的苯磺隆后，ALS基因的表達情況，結(jié)果表明，在噴施0d，2d，4d，6d，8d后，Cx-R1和Cx-S1ALS基因表達表現(xiàn)相同的趨勢，都是先升高然后逐漸恢復(fù)。Cx-R1的ALS表達量在處理后第2天出現(xiàn)輕微升高，到第4天達到峰值，相對表達量為同期對照的4.69倍，而且很快就恢復(fù)到對照

6、組的水平，而Cx-S1的ALS表達量在處理后第2天呈現(xiàn)輕微下降，但是到了第4天也達到峰值，相對表達量為同期對照的2.96倍，然后緩慢的降低。結(jié)果表明靶標酶ALS基因在轉(zhuǎn)錄水平上的表達存在差異，這差異可能是薺菜不同種群對苯磺隆敏感性存在差異的原因之一。
　　 綜上所述，薺菜抗性種群(Cx-R1)對苯磺隆產(chǎn)生高水平的抗藥性，是由抗性種群(Cx-R1)體內(nèi)ALS敏感性降低及其過量表達引起的，而薺菜抗性種群(Cx-R1)體內(nèi)ALS敏感性