東北地區稻稗對3種除草劑的多抗性

王維靜 紀明山 杜穎 孫中華 郭紅霞 李京

摘要：為明確東北地區不同稻田區稻稗對五氟磺草胺、二氯喹啉酸和唑酰草胺的抗性情況，采用整株生物測定法研究東北地區32個稻稗種群對3種除草劑的多抗性情況及抗性水平。結果表明：在32個稻稗種群中，3個種群（?HLJ4、LN1、LN24?）對3種除草劑產生了多抗性，其中HLJ4?種群對二氯喹啉酸產生了高水平的抗藥性，LN1和LN24種群對二氯喹啉酸產生了極高水平的抗藥性，抗性指數分別為65.85、145.21和269.60;HLJ4?和?LN1種群對唑酰草胺產生了高水平的抗藥性，抗性指數分別為10.64和23.59，LN24對唑酰草胺產生了中等水平的抗藥性，抗性指數為9.86。HLJ4、LN24、LN1分別對五氟磺草胺產生了低、中、高水平的抗藥性，抗性指數分別為4.80、8.66、25.67。

關鍵詞：稻稗;多抗性;五氟磺草胺;二氯喹啉酸;唑酰草胺

中圖分類號：S451文獻標志碼：A文章編號：1003-935X（2019）02-0021-07

Mutiple?Resistance?of?Echinochloa?oryzicola?Populations?from?Northeast?China?to?Herbicides?with?Three?Different?Action?Mechanisms

WANG?Weijing，JI?Mingshan，DU?Ying，SUN?zhonghua，GUO?Hongxia，LI?Jing

（College?of?Plant?Protection，Shenyang?Agricultural?University，Shenyang?110866，China）

Abstract：The?response?of?32?Echinochloa?oryzicola?（Vasing.）?Vasing?populations?from?Northeast?China?to?penoxsulam，metamifop?and?quinclorac?was?determined?in?whole-plant?bioassays.?Three?of?32?populations?had?multiple?resistance?to?the?three?herbicides.?HLJ4?was?highly?resistant?to?quinclorac?whereas?LN1?and?LN24?were?very?highly?resistant，with?resistance?indexes?（RI）?of?65.8，145.2?and?269.6，respectively.??HLJ4?and?LN1?populations?were?also?relatively?highly?resistant?to?metamifop?（RI?of?10.6?and?23.6，respectively）;?LN24?had?intermediate?resistance?（RI?=?9.9）.?HLJ4，LN24，and?LN1?expressed?low?to?high?resistance?levels?to?penoxsulam?with?RIs?of?4.8，8.7?and?25.7，respectively.

Key?words：Echinochloa?oryzicola;?multiple?resistance;?penoxsulam;?metamifop;?quinclorac

收稿日期：2019-04-25

基金項目：國家重點研發計劃（編號：2018YFD0200202-3）。

作者簡介：王維靜（1995—），女，河北唐山人，碩士研究生，研究方向為雜草學。?E-mail：syauwwj@163.com。

通信作者：紀明山，博士，教授，博士生導師，主要從事生物農藥及雜草學研究。?E-mail：jimingshan@163.com。

伴隨著除草劑的廣泛使用，雜草抗藥性已成為農田雜草防除方面嚴峻的問題。截至2019年4月，抗藥性雜草分布于全球70個國家的86種作物田。我國共有27種抗性雜草，43個生物型，對9種不同作用機制的除草劑產生了抗藥性[1]。近年來，雜草抗藥性不僅僅表現在一種雜草生物型對某一種除草劑產生抗藥性，更嚴重的是可能對其他幾種除草劑產生交互抗性和多抗性[2]。多抗性是指雜草對2種或者2種以上不同抗性機制的除草劑產生抗藥性，自1980年起，世界范圍內，多抗性雜草數量逐年增多。早在1998年，澳大利亞南部發現瑞士黑麥草已經對5種不同作用機制的15種除草劑產生了多抗性[3]。2018年，武向文等研究發現，上海地區稻田稗草對3種不同機制的除草劑產生了多抗性[2]。

稻稗[Echinochloa?oryzicola?（Vasing）?Vasing，簡稱E.?oryzicola]為一年生禾本科稗屬雜草，是世界性惡性雜草[4-5]，是水稻伴生植物，也是稗草在稻田的一種適應類型[6]，稻稗與水稻有相近的生活習性，對逆境的適應能力又強于水稻[7]，在我國稻區的危害面積分布較為廣泛，并且防除較為困難。

五氟磺草胺由美國陶農科公司開發，2005年在中國登記，通過抑制乙酰乳酸合成酶（ALS）而起作用。其對水稻安全性極好，該藥劑應用適期廣，能有效防除各種稗草。但早在2009年，在希臘南部就首次發現2個稻稗種群對五氟磺草胺產生了抗藥性[8]。二氯喹啉酸，是德國巴斯夫公司于1984年開發的高度選擇性的激素型除草劑，對禾本科雜草的個種和亞種都有效，其使用范圍遍布世界各地[9]。如今，我國各水稻主產區均出現了有關二氯喹啉酸產生抗藥性的報道[10]，據報道，50%二氯喹啉酸可濕性粉劑的推薦劑量已從最初的450?g/hm2增加到750g/hm2[11]。唑酰草胺由韓國化工技術研究院開發，通過抑制乙酰輔酶?A?羧化酶（ACCase）的活性從而阻斷脂肪酸的合成，最終殺死雜草[12]。它對大多數一年生禾本科雜草防效良好，能夠有效防除水稻田多種雜草，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產生抗藥性[13]。近年來，在我國水稻種植區，稻稗的發生和危害日趨嚴重[14-17]，五氟磺草胺、二氯喹啉酸、唑酰草胺這3種具有不同作用機制的主流藥劑也出現防除困難。

本研究以東北地區32個稻稗種群為研究對象，通過單劑量篩選以及整株生物測定的方法，明確不同地區稻稗種群對二氯喹啉酸、五氟磺草胺和唑酰草胺的敏感性情況以及抗藥性水平、多抗性稻稗發生情況，旨在為延長除草劑的使用壽命及稻稗的化學防除提供理論依據。

1?材料與方法

1.1?儀器與試劑

1.1.1?試驗儀器?CAI?HUI?TC-108/118小型空氣壓縮機，噴筆由臺灣美事連公司生產，型號為F-470。

1.1.2?試劑?本研究所用除草劑及推薦最高劑量見表1。

1.1.3?供試種子?供試稻稗種子采集于2018年9月，具體地點見表2。

1.2?試驗方法

1.2.1?單劑量篩選抗性種群

將32個不同種群的稻稗種子低溫干燥儲藏5個月后，取適量放于裝有2層濾紙的直徑9?cm的培養皿中，置于30?℃的光照培養箱（光—暗周期為14?h—10?h）中催芽3?d，分別種植于直徑?7?cm×高?6?cm的塑料花盆內，種植深度為1?cm，放置于溫室內，生長條件為白天溫度?（25±5）?℃，夜間溫度?（14±5）?℃，相對濕度（80±5）%，光照14?h/d。出苗后每盆保留10株生長一致的植株，待其長到2～3葉期，按田間推薦最高劑量噴施藥劑，每個種群重復3次，并設3個清水對照，?21?d?后剪取每盆稗草的地上部分稱重。參照陳金奕的單劑量篩選抗性種群的方法，根據相對鮮質量≥25%確定疑似抗藥性種群，相對鮮質量最低的為疑似敏感性種群[18]。

相對鮮重=處理植株鮮重對照植株鮮重×100%。

1.2.2?多抗性稻稗種群抗藥性水平的測定

將篩選出的對種除草劑產生疑似多抗性的種群（HLJ4、LN1、LN24）和疑似敏感性種群（LN12）按“1.2.1”節的方法培養至2～3葉期，分別噴施表3所示藥劑系列濃度，每個處理3次重復，并設3個清水對照。

觀察施藥后的癥狀變化，在施藥后21?d，剪取地上部分，稱重。整株植物測定結果按照logistic模型進行非線性回歸分析[19]。

y=C+（D-C）/[1+（x/ED50）b]

式中：C為劑量反應下限，D為劑量反應上限，b為斜率，ED50為鮮質量（GR50）抑制中量，x為除草劑用量，y為特定除草劑用量下所測雜草鮮質量相對于對照的百分率?？剐猿潭雀鶕剐灾笖蹬卸?，抗藥性指數（resistance?index，簡稱RI）計算公式如下。用SigmaPlot?12.5繪制標準回歸劑量曲線。

RI=抗藥性種群的GR50敏感性種群的GR50。

2?結果和分析

2.1?單劑量篩選抗性種群

試驗結果（表4）表明，在施藥后21?d，不同稻稗種群受到3種除草劑不同程度的影響。32個供試種群當中，23個種群對五氟磺草胺產生了抗藥性，其中LN5、LN6相對鮮質量高達100%，LN12種群相對鮮質量最低，為12.43%;9個種群對二氯喹啉酸產生了抗藥性，其中HLJ4和LN1、LN24種群的相對鮮質量超過90%，LN12種群相對鮮質量最低，為9.73%;17個種群對唑酰草胺產生了抗藥性，其中LN10種群相對鮮質量最高，為62.71%，JL1和LN12種群相對鮮質量較低，分別為12.25%和12.40%。

對3種除草劑單劑量篩選結果進行分析，發現在32個種群當中，HLJ4、LN1、LN24等3個種群出現了對種供試除草劑的多抗性，而LN12種群對3種除草劑均表現為敏感，相對鮮質量較低。因此篩選HLJ4、LN1、LN24為疑似多抗性種群，LN12為疑似敏感種群。

2.2?多抗性稻稗種群抗藥性水平的測定

不同稻稗種群對種除草劑的抗藥性水平測定結果（圖1至圖3）表明，3個疑似多抗性種群對五氟磺草胺產生了低到高等水平的抗藥性，其中LN1種群抗性指數最高，為25.67，GR50為?58.27?g.a.i/hm2;3個種群均對二氯喹啉酸產生了高等水平以上的抗藥性，其中LN1、LN24種群抗性指數分別高達145.21、269.60，GR50分別為?2?279.73、4?232.76?g.a.i/hm2;3個種群對唑酰草胺產生了中到高等水平的抗藥性，其中HLJ4、LN1種群抗性指數分別高達10.64、23.59，GR50分別為91.27、202.40?g.a.i/hm2。

由表5可知，LN1種群對3種除草劑抗藥性嚴重，均產生了高水平及以上的抗性;HLJ4種群對五氟磺草胺產生了低水平的抗藥性，對二氯喹啉酸和唑酰草胺產生了高水平抗藥性;而?LN24?種群對二氯喹啉酸產生了極高的抗藥性，對五氟磺草胺和唑酰草胺產生了中等水平的抗藥性。

3?結論與討論

五氟磺草胺、二氯喹啉酸和唑酰草胺是不同作用機制的稻田除草劑，憑借著對水稻安全性極好、應用適期寬、對環境安全和有廣泛的可混性等優勢，成為近年來廣泛應用于稻田稗草防除的特效藥劑。它們的出現加速了我國直播稻的發展，但是伴隨著連續使用，雜草產生抗藥性，它們的優勢逐漸被淹沒[20-22]。本研究對2018年9月采集的32個稻稗種群采用單劑量篩選的方法，進行3種除草劑的敏感性測定，結果表明：在32個種群中，有26個種群產生了抗藥性，其中包括17個種群對2種不同作用機制的除草劑產生多抗性，3個種群對3種除草劑產生多抗性。

自20世紀80年代以來，全球抗藥性雜草的發展呈直線上升趨勢，其中ALS抑制劑、ACCase抑制劑、人工合成植物激素抗藥性雜草數量分別位居第1、第3、第5。此外，多抗性雜草逐年增加，引起廣泛關注。本研究發現，在32個種群當中，23個種群對ALS抑制劑五氟磺草胺產生了抗藥性，17個種群對ACCase抑制劑唑酰草胺產生了抗藥性，抗藥性發生率較高，這與我國東北地區對ALS抑制劑、ACCase抑制劑常年廣泛應用有關，有研究表明，ALS抑制劑類除草劑一般連續使用3～5年有可能會使雜草產生抗藥性[23]，ACCase抑制劑類除草劑一般連續使用6～10年，雜草就會產生抗藥性[13]。供試種群中有9個種群對二氯喹啉酸產生了抗藥性，抗藥性水平試驗結果表明，供試的3個種群對二氯喹啉酸均產生了很強的抗藥性，此藥劑基本失去了對其的控制能力，在8倍推薦劑量下，抗性稻稗種群依舊存活。武向文等研究了上海地區稗草對二氯喹啉酸的抗藥性水平，也得到相似的結果，藥劑基本失去了對抗性稗草的控制能力[2]。由此可見，稻稗一旦對二氯喹啉酸產生抗藥性，很難再用其進行防除。因此，為了預防以及控制抗藥性雜草的蔓延，應避免頻繁使用單一或同一作用機制的除草劑，提高除草劑的使用壽命[24]。要合理利用現有的化合物，科學混配，輪換施藥，進一步完善抗性雜草化學防除技術體系[25]。

本研究明確了東北地區32個稻稗種群對五氟磺草胺、二氯喹啉酸和唑酰草胺的敏感性，篩選出對3種除草劑的多抗性種群，并測定了抗藥性水平，為東北地區稻田惡性雜草稻稗抗藥性的監測與治理工作提供了一定的理論依據。關于其抗藥性機制以及與其他除草劑是否存在交互抗性等，還有待進一步研究。

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