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千金子(Leptochloa chinensis)是我国水稻田,尤其是直播稻田中仅次于稗草(Echinochloa crusgaali)存在的一种恶性杂草。近年来,随着稻田轻型栽培技术的推广和世界环境的变化,千金子逐步向长江中下游地区扩散,已严重威胁长江中下游水稻田稻谷的产量和质量。氰氟草酯(cyhalofop-butyl)是一种乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂类除草剂,一直被广泛应用于水稻田防除包括千金子在内的禾本科杂草。但是随着其长期单一的使用,氰氟草酯对千金子的防除效果被发现存在明显的下降,甚至部分地区在推荐剂量下已经无法防除。为了明确长江中下游地区水稻田千金子是否已经对氰氟草酯产生了抗药性及其抗性水平、抗性机理,本文分别从千金子对氰氟草酯的敏感性、抗氰氟草酯千金子靶标酶抗性机理、抗氰氟草酯千金子的交互抗性和多抗性及千金子ACCase抗性突变分子检测四个方面进行了系统的研究。主要结果与结论如下:采用整株生物测定法测定了采自江苏、浙江、上海、湖北、安徽等不同地区的37个千金子种群对氰氟草酯的敏感性。结果表明,在所测定的37个种群中,3个为敏感种群,31个种群表现为敏感性下降或低抗性,另外3个种群产生了不同程度的抗药性。其中,采自江苏淮安的JHHA千金子种群对氰氟草酯最敏感,EDs0值为1.89 g a.i./ha;采自浙江余杭的ZHYH种群对氰氟草酯的敏感性最低,EDs0值为143.99 g a.i./ha,远高于氰氟草酯的田间推荐剂量90ga.i./ha,相对抗性倍数达76.19;另外采自湖北黄冈HHHM和江苏淮安JHQP的两个种群也对氰氟草酯产生了抗药性,ED50值分别为64.82及55.81 g a.i./ha,相对抗性倍数达34.30和29.53。设计两对特异性引物,对三个抗性种群千金子ACCaseCT区进行了扩增,片段长度分别为873 bp和531 bp。并将通过测序所得到的三个抗性种群ZHYH、JHQP、HHHM千金子的基因序列与敏感种群JHHA千金子进行对比,结果发现三个抗氰氟草酯千金子种群中均存在ACCase氨基酸的突变:ZHYH种群和JHQP种群ACCase的第2027位氨基酸从色氨酸(Trp)突变为半胱氨酸(Cys),它是由密码子TGG到TGC的突变导致的;HHHM种群ACCase的第1999位氨基酸发生了色氨酸到丝氨酸(Ser)和色氨酸到亮氨酸(Leu)两个突变,W1999S是由密码子TGG突变为TCG导致,W1999L是由密码子TGG突变为TTG导致。这是首次在千金子中发现氨基酸的突变,氨基酸突变可能是导致千金子对氰氟草酯产生抗药性的主要原因。选择抗性水平最高、W2027C突变型的ZHHY种群和敏感种群JHHA千金子进行ACCase活性和基因表达量的研究。ACCase活性的研究表明:随着氰氟草酸浓度的增大,抗性和敏感千金子的ACCase活性均出现了不同程度的下降,但敏感千金子ACCase活性的下降幅度较为明显。抗性种群ZHYH千金子ACCase对氰氟草酸的活性下降,氰氟草酸对抗性千金子ACCase的抑制中浓度(IC50)为16.91±1.49 μM,敏感种群的IC50为3.22±1.66μM,相对抗性倍数为5.25。说明氰氟草酸对抗性和敏感种群ACCase活性的差异可能是W2027C突变型千金子对氰氟草酯产生抗药性的原因之一。为明确ACCase基因表达量的差异是否为W2027C突变型千金子对氰氟草酯产生抗药性的机理,本研究通过荧光定量PCR技术,测定了 W2027C突变型千金子和敏感型千金子ACCase基因表达量的变化。结果表明,在药剂处理后,抗性和敏感千金子种群的ACCase基因表达量先缓慢上升,在24h时达到峰值,然后下降,到3d后已基本不再变化,但是敏感和抗性种群之间的ACCase基因表达量没有显著性差异。说明ACCase基因表达量的差异并不是W2027C突变型千金子对氰氟草酯抗药性的靶标酶机理之一。采用整株生物测定法,以敏感种群JHHA为对照,W2027C突变型千金子种群ZHYH和1999位突变型种群HHHM为试验对象,测定了不同突变型千金子种群对其它5种作用机理的13种除草剂的敏感性。通过交互抗性的研究发现:W2027C突变型千金子ZHYH种群对APP类除草剂噁唑酰草胺(metamifop)、炔草酯(clodinafop-propargyl)、精噁唑禾草灵(fenoxaprop-P-ethyl)、精喹禾灵(quizalofop-P-ethyl)、精吡氟禾草灵(fluzifop-P-butyl)和DEN类除草剂唑啉草酯(pinoxaden)产生了不同程度的抗药性,相对抗性倍数分别为23.8、9.0、47.6、11.8、13.9和11.3,但是并未对CHD类除草剂烯禾啶(sethoxydim)和烯草酮(clethodim)产生抗性,相对抗性倍数均为1.3。另一个包含W1999S和W1999L两个突变的千金子种群HHHM对与氰氟草酯相同作用机理的精噁唑禾草灵产生了交互抗性,相对抗性倍数达9.4。同时也对其余APP类除草剂噁唑酰草胺、炔草酯、精喹禾灵、精吡氟禾草灵和DEN类的唑啉草酯表现出敏感性下降,相对抗性倍数分别是3.6、3.5、2.2、3.9和2.6。但是,HHHM种群对CHD类除草剂烯禾啶和烯草酮并没有产生抗性,相对抗性倍数为1.1和1.3。通过多抗性的研究发现,W2027C突变型千金子种群ZHYH和1999位突变型种群HHHM对乙酰乳酸合酶(ALS)抑制剂类除草剂嘧啶肟草醚(pyribenzoxim)、双草醚(bispyribac-sodium),原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂类除草剂乙氧氟草酸(oxyfluorfen)和光合系统Ⅱ(PS Ⅱ)抑制剂类除草剂异丙隆(isoproturon)均依旧敏感,并未产生抗性。但是对激素类除草剂二氯喹啉酸(quinclorac)显示了轻微抗性,相对抗性倍数达2.1和2.5。最后,以W2027C突变型千金子种群ZHYH为材料,设计引入拥有两个错配碱基可扩增265 bp片段的引物及其相应的限制性内切酶HhaI建立了衍生酶切扩增多态性(dCAPS,derived cleaved amplified polymorphic sequence)的分子检测方法。同时,为证明该dCAPS分子检测方法准确可信,通过对使用该方法检测的植株进行测序,发现所得结果与测序结果相一致。并使用该种检测方法对W2027C突变型千金子种群ZHYH中随机挑选的100株植株进行了检测。结果显示其中52株为杂合突变型(RS),48株为纯合敏感性(SS),但是没有发现纯合突变型(RR)。本论文明确了千金子对氰氟草酯的抗药性水平。首次在分子水平上明确了千金子对氰氟草酯的靶标酶抗性机理,发现了抗氰氟草酯千金子ACCase存在W2027C、W1999S和W1999L三种突变。明确了不同突变型千金子的交互抗性和多抗性,同时针对抗性突变W2027C建立千金子dCAPS抗性突变分子检测方法。