异型莎草（Cyperus difformis L.）作为水稻田的主要杂草之一,具有种子产量大、分蘖能力强等特点,严重影响水稻的产量。在水稻生产中多采用ALS抑制剂类除草剂防控异型莎草,最常用的是磺酰脲类的苄嘧磺隆。该药剂对莎草科和阔叶类杂草均有良好的控制效果,但由于长期过度使用,多种稻田杂草对其产生了抗性,特别是导致了苄嘧磺隆对异型莎草的防效明显下降。本研究采集了湖南和广西两地不同水稻田的异型莎草种群,采用室内生物测定方法,测定了不同异型莎草种群对苄嘧磺隆的抗性水平及对其他除草剂的敏感性;采用基因克隆、转录组测序、荧光定量和基因外源表达等技术手段,研究了异型莎草抗性种群对苄嘧磺隆的靶标抗性机制,以及与代谢有关的非靶标抗性机制,旨在为异型莎草的抗性综合治理提供科学依据。主要研究结果如下:（1）不同异型莎草种群对苄嘧磺隆的抗性水平差异较大。采用区分剂量法,对从湖南和广西两地采集的74个异型莎草种群进行苄嘧磺隆抗性种群甄别,发现有33个种群对苄嘧磺隆产生了抗性。对其中22个抗性种群（R）以及2个敏感种群（S）进行剂量反应测定,结果表明,19个种群为高抗型,2个种群为中抗型,1个种群为低抗型。有3个R种群（HN-3、HN-9、HN-10）的GR50值超过2880 g a.i./ha,抗性指数（RI）超过1309;2个S种群（HN-S和GX-S）的GR50值均低于2.5 g a.i./ha;其它R种群的GR50值在12.1-1071.0 g a.i./ha之间,RI在5-487之间。（2）部分异型莎草R种群对其他除草剂产生了交互抗性或多抗性。采用单剂量法分别测定异型莎草种群对ALS抑制剂五氟磺草胺、PSII抑制剂灭草松和激素类除草剂二甲四氯的敏感性,结果表明,有18个R种群对五氟磺草胺产生了交互抗性,7个R种群对二甲四氯产生了多抗性,5个R种群同时对苄嘧磺隆、五氟磺草胺和二甲四氯产生了多抗性,所有种群对灭草松仍然敏感。（3）靶标基因发生突变是异型莎草对ALS抑制剂产生抗性的原因之一。采用基因克隆的方法获得供试种群的靶标基因ALS和psb A的序列,比较R与S种群保守区的位点差异,结果表明,80%（8/10）的湖南种群和20%（13/64）的广西种群ALS基因均存在突变位点。其中,具有高水平抗性的5个湖南种群的第574位氨基酸由色氨酸（Trp）突变为亮氨酸（Leu）,RI最高超过了1309;有17个种群的第197位氨基酸由脯氨酸（Pro）分别突变为亮氨酸（Leu）、丝氨酸（Ser）、精氨酸（Arg）和丙氨酸（Ala）,以该位点突变为主的广西种群抗性水平较低,RI在5-89之间;有4个种群的第376位氨基酸由天冬氨酸（Asp）突变为谷氨酸（Glu）。R种群的psb A基因未检测到突变。采用荧光定量技术对异型莎草靶标基因ALS的表达量进行分析,结果表明R种群与S种群的ALS基因表达差异不显著。（4）部分异型莎草R种群存在代谢抗性。使用P450抑制剂马拉硫磷对部分种群进行处理,发现有12个R种群对苄嘧磺隆的抗性能够被逆转。分别选取一个S种群和具有代谢抗性的R种群进行转录组测序,根据数据分析结果选择部分与代谢解毒相关的上调基因（CYPs、ABCs、UGTs、GST）进行基因克隆和荧光定量验证。对验证后的候选基因进行转录水平的表达差异分析,结果表明,在施用苄嘧磺隆后,CYP71FL1、CYP74B57、CYP94C180基因在0-2 d内持续高表达,且R与S种群中的表达量差异显著（P＜0.05）;GST和UGTs基因在药后不同时间点呈现起伏变化,但表达量处于较低水平,且R与S种群中的表达量差异不显著。（5）异型莎草P450基因的外源表达结果表明CYP71FL1、CYP74B57介导了异型莎草对苄嘧磺隆的抗性。采用RACE和PCR技术获得CYP71FL1、CYP74B57和CYP94C180的全长编码序列,通过无缝克隆构建重组质粒并分别转化至拟南芥和酿酒酵母中。使用除草剂对转基因拟南芥进行抗性评价;采用高效液相色谱法（HPLC）测定重组酵母对苄嘧磺隆的代谢率,并采用高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱技术（UPLC-QTOF-MS/MS）鉴定降解产物。结果表明,过表达CYP71FL1、CYP74B57拟南芥对苄嘧磺隆和灭草松都产生了抗性;重组CYP71FL1酵母培养物在诱导16 h后对苄嘧磺隆的代谢率达23%,重组CYP74B57、CYP94C180酵母对苄嘧磺隆均无降解作用。本论文的研究结果表明,我国水稻田异型莎草的抗药性情况已经较为严重,靶标抗性机制与代谢相关的非靶标抗性机制共同促进了抗药性杂草的进化和发展,这为异型莎草的抗药性综合治理提供了科学依据,具有重要的现实意义。