稗属植物是中国水稻田中分布广泛和发生严重的恶性杂草。生长素类除草剂二氯喹啉酸是防除稻田稗草主要除草剂之一。由于除草剂的长期过度使用,稗草的抗药性十分普遍。了解稗草的抗药性发生范围、抗性类型和抗性机理,对于草害管理有重要意义。因此,我们于2016年秋季在中国的13个省（市）70个样点采集稗草种子,展开稗草除草剂抗性的调查研究。在采集的70个种群中,共发现9种稗草或其变种:水稗（E.phyllopogon）,无芒稗（E.crus-galli var.mitis）,稗（E.crus-galli）,水田稗（E.oryzoides）,西来稗（E.crus-galli var.zelayensis）,孔雀稗（E.crus-galli var.praticola）,小旱稗（E.crus-galli var.autro-japonsis）,旱稗（E.hispidula）,长芒稗（E.caudat）e。我们对收集的所有种群进行了 7种除草剂抗性检测,包括对二氯喹啉酸、氰氟草脂、苄嘧磺隆、双草醚、吡嘧磺隆、五氟磺草胺和噁唑酰草胺。培养皿和盆钵的生物测定结果显示:所有稗草种群中31%对除草剂产生了抗性;其中,水稗的比例最高（19%）,之后依次为无芒稗（6%）、西来稗（3%）、稗（3%）和水田稗（1.4%）。这些抗性稗草种群主要分布在东北（黑龙江、吉林、辽宁）和华东地区（浙江、江苏、安徽、江西）。上述5种稗草产生了对二氯喹啉酸、苄嘧磺隆、双草醚和吡嘧磺隆的抗性,但是9种供试稗草均对氰氟草脂、五氟磺草胺和恶唑酰草胺敏感。对5个抗性稗草物种内所有采集个体进行抗性检测发现其抗性发生比例为水稗65%、西来稗40%、无芒稗21%、稗18%和水田稗12%。其中,无芒稗和水田稗这两种稗草对二氯喹啉酸产生抗性尚属首次发现,其中有来自中国3个省的4个无芒稗抗性种群,其抗性从高到低依次为JS01-R＞AH01-R＞JS02-R＞JX01-R（抗性分别是27、18、17和12倍）;以及1个水田稗抗性种群的抗性达21倍。我们进一步探究了无芒稗和水田稗对二氯喹啉酸产生抗性的内在机制。结果表明,在抗性种群中乙烯产量与抗性水平呈显著负相关,与生长抑制呈显著正相关。相关乙烯反应通路的测定显示:较之敏感性种群,抗性种群的1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）含量、ACC氧化酶活性、诱导型基因ACS和ACO表达量均显著降低,暗示二氯喹啉酸抗药性与乙烯生物合成抑制呈正相关。有研究表明,乙烯生物合成途径中产生的氰化物可能被β-氰基丙氨酸合酶（β-CAS）降解。因此,我们对稗草中β-CAS活性进行了测定,结果显示抗性种群的β-CAS活性比敏感生物型高约2倍。对抗性种群的EcCAS基因序列进行测序发现:在无芒稗中有3个氨基酸突变（Asn-105-Lys、Gln-195-Glu和Gly-298-Val）;在水田稗中有2个氨基酸突变（Met-287-Lys和Thr-352-Ala）。通过模型模拟发现,这些突变导致了β-CAS酶结构的稳定性上升,降低了结合自由能,增强酶活性位点氨基酸残基与辅因子的结合能力。因此,在抗性种群中,β-CAS酶活性更高。我们认为由于ACS和ACO基因表达量降低、β-CAS活性增强以及EcCAS基因的突变和表达量增加导致的乙烯反应途径的改变或ACC合成酶和ACC氧化酶活性的变化,进而造成乙烯生物合成抑制和氰化物降解是无芒稗和水田稗对二氯喹啉酸抗性的可能机制。