劉興林,孫 濤,付聲姣,鐘國(guó)華
(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲(chóng)毒理研究室,廣東廣州 510642)
稻田稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑抗藥性研究進(jìn)展
劉興林,孫 濤,付聲姣,鐘國(guó)華?
(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲(chóng)毒理研究室,廣東廣州 510642)
綜述酰胺類(lèi)除草劑在稻田中的應(yīng)用、作用機(jī)理及稗草對(duì)其的抗藥性現(xiàn)狀,重點(diǎn)討論典型代表性除草劑敵稗和丁草胺的作用機(jī)理、選擇機(jī)制和抗性機(jī)理,并針對(duì)酰胺類(lèi)除草劑的特點(diǎn),提出預(yù)防和治理稻田稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑抗藥性的對(duì)策和建議。
稗草;酰胺類(lèi)除草劑;抗藥性;研究進(jìn)展
稗草(Echinochloacrusgalli(L.)Beauv.)為多倍體物種一年生禾本科單子葉雜草,廣泛分布于熱帶地區(qū)和世界上主要水稻產(chǎn)區(qū)[1-2]。我國(guó)稗草有9種5變種,無(wú)芒稗和光頭稗是為害水稻最嚴(yán)重的2種稗草。因其稗草都有C4途徑,具有很強(qiáng)的與水稻競(jìng)爭(zhēng)水分、光照和養(yǎng)分的能力,其在稻田雜草種子庫(kù)中的比例占到22%左右[3],廣泛的生態(tài)適應(yīng)性和競(jìng)爭(zhēng)能力促使其成為水稻田中最重要的雜草物種。由于多倍體的存在,導(dǎo)致突變的可能性也會(huì)增多,我國(guó)大約有200萬(wàn)hm2稻田稗草已產(chǎn)生不同程度的抗藥性,約占我國(guó)水稻種植面積的6%,抗性稗草種群的稻區(qū)面積也在不斷擴(kuò)大。
酰胺類(lèi)除草劑的使用量在各類(lèi)除草劑中位列第3,僅次于氨基酸類(lèi)(草甘膦、草銨膦等)和磺酰脲類(lèi),目前在全球范圍內(nèi)大量使用,且有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)[4]。據(jù)初步估計(jì),水稻田用酰胺類(lèi)除草劑單劑不少于32種,各種農(nóng)田用酰胺類(lèi)除草劑在45種以上[5]。其大量、長(zhǎng)期使用所產(chǎn)生的抗性問(wèn)題也越來(lái)越突出。全球產(chǎn)生的430種雜草抗性生物型中,有24種對(duì)脲類(lèi)/酰胺類(lèi)除草劑產(chǎn)生了抗藥性[6]。且抗性水平隨著使用年限的增加而有明顯提高的趨勢(shì)。稻田稗草抗性問(wèn)題日益嚴(yán)重,不僅影響后茬作物的產(chǎn)量與品質(zhì),誘導(dǎo)交互抗性與多抗性問(wèn)題,甚至引起雜草及其他生物群落發(fā)生變化,為害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民增收,因抗性稗草的發(fā)生、傳播和擴(kuò)散所造成的經(jīng)濟(jì)損失,每年每公頃高達(dá)上百美元[7]。本文綜述了酰胺類(lèi)除草劑在稻田中的應(yīng)用情況、作用機(jī)理、稻田稗草對(duì)其的抗藥性現(xiàn)狀及抗性機(jī)制,提出了稻田雜草抗性治理的綜合應(yīng)對(duì)方法。
1.1 酰胺類(lèi)除草劑的應(yīng)用和特點(diǎn)
從廣義上說(shuō),凡是具有該結(jié)構(gòu)通式R1(R2)-N-CO-R3的除草劑都可稱(chēng)為酰胺類(lèi)除草劑。文中所指的酰胺類(lèi)除草劑主要是指國(guó)際除草劑抗性治理委員會(huì)對(duì)除草劑分類(lèi)中所指的超長(zhǎng)鏈脂肪酸合成抑制劑(K3類(lèi)),該類(lèi)除草劑主要是細(xì)胞分裂抑制劑。單子葉植物主要靠幼芽吸收,而雙子葉植物的吸收部位主要是根部。氯代乙酰胺類(lèi)除草劑(甲草胺、乙草胺、異丙甲草胺、吡唑草胺、二甲吩草胺等)被雜草吸收后在體內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸傳導(dǎo),強(qiáng)烈抑制超長(zhǎng)鏈脂肪酸的合成[8-10]。超長(zhǎng)鏈脂肪酸是植物生物膜的組成成分,不僅參與植物的細(xì)胞分裂[11],且其不飽和性和流動(dòng)性在植物的生物和非生物協(xié)廹防御中起重要的作用[12];超長(zhǎng)鏈脂肪酸的缺乏直接影響膜的穩(wěn)定性,使細(xì)胞結(jié)構(gòu)脆弱[13],也影響植物體內(nèi)其他重要的物質(zhì)如三酰甘油、蠟質(zhì)、軟木脂、膦脂和鞘脂等的合成(表1)。四唑啉酮類(lèi)(四唑酰草胺)、乙酰胺類(lèi)(萘丙胺)、氧乙酰胺類(lèi)(氟噻酰草胺、苯噻酰草胺)和其他類(lèi)別(莎稗磷、唑草胺)的除草劑也具有酰胺類(lèi)除草劑的結(jié)構(gòu)通式,有相似的結(jié)果和機(jī)理[14-15];如抑制超長(zhǎng)鏈脂肪酸的合成,阻礙光合作用、呼吸作用及蛋白質(zhì)的合成等。酰胺類(lèi)除草劑主要以抑制一個(gè)代謝過(guò)程為主或作用于多個(gè)代謝過(guò)程,但對(duì)于這類(lèi)除草劑的確切作用機(jī)制尚未完全清楚。酰胺類(lèi)除草劑的防治對(duì)象主要是一年生禾本科雜草,對(duì)闊葉雜草的防除效果略差。水稻田的優(yōu)勢(shì)雜草主要是稗草等禾本科雜草,這也正是大多數(shù)酰胺類(lèi)除草劑應(yīng)用于稻田中的原因。除敵稗等少數(shù)幾個(gè)品種是莖葉處理劑外,其他品種基本上推薦用法都是土壤處理劑。不同地區(qū)稗草種群基因型的多樣性會(huì)影響化學(xué)防除效果,化學(xué)防除手段的不同也會(huì)導(dǎo)致稗草種群之間基因型的差異[16],從阻止或延緩雜草抗藥性發(fā)生角度出發(fā),對(duì)這類(lèi)除草劑的應(yīng)用,正確的施藥方式及時(shí)間是提高防治效果的關(guān)鍵。
表1 稻田主要酰胺類(lèi)除草劑單劑品種
1.2 敵稗的作用機(jī)理和選擇機(jī)制
敵稗(Propanil)是芳酰胺類(lèi)高選擇性的觸殺型除草劑,主要用于秧田或直播田防除稗草。敵稗在植物體內(nèi)幾乎不輸導(dǎo),只是在藥劑接觸部位起作用。其作用機(jī)制是多方面的,主要通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)葉綠體類(lèi)囊體膜中光合系統(tǒng)Ⅱ復(fù)合體D1蛋白上的QB結(jié)合部位來(lái)抑制光合作用。其在該位點(diǎn)的結(jié)合阻礙QA到QB的電子傳遞,同時(shí)阻止了CO2的固定及ATP和NADPH2的形成[17]。但大多數(shù)情況下,植株的死亡是由此引發(fā)的其他生理反應(yīng)過(guò)程(次生作用)造成的,如干擾核酸與蛋白質(zhì)合成,細(xì)胞膜因過(guò)氧化作用受到損壞,細(xì)胞失水而快速分解破裂,葉片逐漸干枯,最后導(dǎo)致植株死亡。敵稗作為有效的稗草除草劑能安全使用于稻田,原因主要在于其在水稻和稗草之間基于不同代謝機(jī)制的卓越選擇性。在水稻體內(nèi)芳基酰胺酶(EC3.5.1.13)能將敵稗水解為對(duì)水稻安全的3,4-二氯苯胺,而在敏感性稗草體內(nèi),其酶含量處于低水平,且其幼葉中的酶活性水平還不到水稻幼葉中的1/60[18-19]。
1.3 丁草胺的作用機(jī)理和選擇機(jī)制
1.3.1 丁草胺的作用機(jī)理
丁草胺(Butachlor)是由美國(guó)孟山都公司開(kāi)發(fā)的氯代乙酰胺類(lèi)選擇性?xún)?nèi)吸傳導(dǎo)型除草劑,主要通過(guò)雜草幼芽和幼根所吸收,在雜草體內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸傳導(dǎo),其殺稗機(jī)理主要是破壞由赤霉酸(GA3)誘導(dǎo)的α-淀粉酶的形成過(guò)程[20-22]。丁草胺極有可能通過(guò)誘導(dǎo)抗毒素的積累[23]來(lái)減少α-淀粉酶的合成。牻牛兒基焦磷酸是植物抗毒素合成的前體,也是貝殼杉烯合成的前體。牻牛兒基焦磷酸經(jīng)貝殼杉烯合成赤霉素,丁草胺誘導(dǎo)抗毒素的積累,從而可能減少赤霉素的合成,進(jìn)而調(diào)節(jié)α-淀粉酶的含量和活性。Kumar等[24]的研究結(jié)果也表明,隨著丁草胺濃度的增加,α-淀粉酶活性降低。綜合文獻(xiàn)資料,丁草胺的作用機(jī)理和可能途徑如圖1所示。
圖1 丁草胺的作用機(jī)理和可能途徑
法呢基焦磷酸是脫落酸、輔酶Q、質(zhì)體醌、法呢基化蛋白等多種物質(zhì)的合成前體。研究表明,同時(shí)敲除擬南芥的2個(gè)法呢基焦磷酸合酶基因FPS1和FPS2,即引起擬南芥致死[25]。法呢基焦磷酸也可經(jīng)牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸合成類(lèi)胡蘿卜素、葉綠素、赤霉素等類(lèi)異戊二烯物質(zhì),這些物質(zhì)是維持植物生長(zhǎng)發(fā)育等所必需的重要有機(jī)物質(zhì)。在植物體內(nèi)丁草胺的增加將降低葉綠素b含量[26]。研究發(fā)現(xiàn),丁草胺可抑制稗草幼根中蛋白質(zhì)和RNA的合成,丁草胺在影響RNA的合成之前可能直接抑制蛋白質(zhì)的合成,抑制程度隨著丁草胺的濃度增加而提高,最終抑制稗草葉綠體和其他部位的蛋白質(zhì)合成,從而使雜草死亡[27]。由此推測(cè)丁草胺的受體酶類(lèi)可能是法呢基焦磷酸合酶(FPPS)或牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸合酶(GPPS)。另有報(bào)道稱(chēng),氯代乙酰氨類(lèi)除草劑抑制超長(zhǎng)鏈脂肪酸的合成[8-9,15],其中β-酮脂酰-CoA合酶(β-ketoacyl-CoAsynthase,KCS),或稱(chēng)脂肪酸延長(zhǎng)酶(FAE)是脂肪酸延伸途徑中的關(guān)鍵酶,對(duì)超長(zhǎng)鏈脂肪酸(大于18C的脂肪酸)的合成起主要調(diào)控作用。因此認(rèn)為酰胺類(lèi)除草劑的起始作用靶標(biāo)為超長(zhǎng)鏈脂肪酸合酶復(fù)合體(VLCFAEs)。
1.3.2 丁草胺的選擇機(jī)制
丁草胺的良好選擇機(jī)制主要體現(xiàn)在不同植物品種敏感性差異、同種植物不同部位或不同生長(zhǎng)階段敏感性差異等3個(gè)方面。稗草比水稻對(duì)丁草胺更加敏感,可能是丁草胺在雜草和水稻之間的主要選擇機(jī)制。丁草胺處理水稻種子,不僅沒(méi)有抑制水稻種子α-淀粉酶活性,反而刺激其活性升高,萌發(fā)幼芽中可溶性糖含量也隨之顯著增加,而在稗草中則恰好相反,顯著抑制α-淀粉酶活性,導(dǎo)致稗草幼芽中可溶性糖含量降低[28-29]。水稻和稗草的幼芽和幼根對(duì)丁草胺的吸收差異明顯,兩者都是幼根蛋白質(zhì)合成抑制率(81%~90%)顯著高于幼芽蛋白質(zhì)合成抑制率(55%~65%),但稗草對(duì)丁草胺表現(xiàn)更敏感[27]。不同生長(zhǎng)階段的植株對(duì)丁草胺的吸收選擇性不同,如丁草胺對(duì)正在發(fā)芽出土的稗草毒力顯著高于其他階段[30]。也有文獻(xiàn)指出,除上述選擇機(jī)制外,丁草胺在水稻和稗草之間的選擇性機(jī)制可能是水稻和稗草開(kāi)始代謝降解吸收藥劑的時(shí)間、速度的差異或種子在土壤中所處的深度不一所致。
2.1 稻田稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑的抗藥性現(xiàn)狀
水稻上使用的酰胺類(lèi)除草劑主要有敵稗、丁草胺、丙草胺、溴丁酰草胺、苯噻酰草胺等,目前稻田稗草對(duì)敵稗、丁草胺、丙草胺都已產(chǎn)生抗藥性[31-34],有的甚至達(dá)到極高抗水平。雜草體內(nèi)除草劑作用位點(diǎn)改變、雜草代謝解毒能力增強(qiáng)、雜草的屏蔽作用或與作用位點(diǎn)的隔離作用是雜草對(duì)除草劑產(chǎn)生抗性的3大主要機(jī)制[35-36]。稻田稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑抗性的產(chǎn)生都可能涉及這些機(jī)制。酰胺類(lèi)除草劑大多數(shù)品種都是土壤處理劑,主要在作物播后芽前施藥,而芽前除草劑在稻田上的應(yīng)用對(duì)稻田稗草的選擇壓也將會(huì)是最高的,因?yàn)榇藭r(shí)由于除草劑的作用,敏感稗草將難以生長(zhǎng)、不會(huì)產(chǎn)生種子或產(chǎn)生極少,將加速被淘汰出所在生態(tài)系統(tǒng),這不利于稀釋抗性種群,因此抗性將會(huì)發(fā)展更加迅速。實(shí)踐中,酰胺類(lèi)除草劑較易因錯(cuò)過(guò)施藥期而出現(xiàn)重復(fù)使用或加大劑量使用的情況,在一定程度上促進(jìn)稻田稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑抗藥性的產(chǎn)生。就目前研究結(jié)果看,稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑的代謝解毒能力增強(qiáng)(包括通過(guò)對(duì)除草劑的屏蔽和隔離來(lái)提高代謝解毒能力)可能是其主要抗藥性機(jī)制。國(guó)內(nèi)外已明確報(bào)道的稻田稗草對(duì)此類(lèi)藥劑抗藥性情況[37]總結(jié)于表2。
2.2 稻田稗草對(duì)敵稗的抗性機(jī)理
敵稗是最早用于防治稻田稗草的芳酰胺類(lèi)除草劑,在連年使用條件下,導(dǎo)致如美國(guó)、希臘、哥倫比亞、巴拿馬、哥斯達(dá)黎加、薩爾瓦多、危地馬拉、尼加拉瓜、馬來(lái)西亞及日本等世界各國(guó)稗草(Echinochloacrus-galli)、芒稗(Echinochloa colona)、晚稗(Echinochloaphyllopogon)產(chǎn)生不同程度抗藥性[42,48-49,51-53],且只需經(jīng)10~12年產(chǎn)生。在菲律賓還發(fā)現(xiàn),抗敵稗的稗草種群出現(xiàn)復(fù)合抗性問(wèn)題[50]。Norman等[54]通過(guò)遺傳關(guān)系研究認(rèn)為,稗草對(duì)敵稗抗性的發(fā)展不是由當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生單一突變抗性植株、再逐漸擴(kuò)散到其他地方的結(jié)果。Rutledge等[55]研究則認(rèn)為,稗草抗性生物型的擴(kuò)散是由于稗草種子的傳播以及單一突變抗性植株綜合作用所造成的。
在代謝抗性機(jī)制方面,稗草對(duì)敵稗的抗性機(jī)理不是由于吸收、傳導(dǎo)的改變所致,也不是由于敵稗對(duì)靶標(biāo)部位的敏感性降低所致[56-59],而是由于敵稗在敏感性和抗性生物型稗草中的代謝降解作用不同,在抗性稗草體內(nèi)酰胺酶的Km值(3.1mmol· L-1)顯著低于敏感性稗草的Km值(62.1mmol· L-1)[60],抗性稗草體內(nèi)酰胺酶活性顯著增強(qiáng)[18,60-62]。進(jìn)一步研究表明,4~6葉期稗草對(duì)敵稗抗性代謝增強(qiáng),而高齡稗草的抗性機(jī)制在于減少了對(duì)敵稗的吸收[63]。
2.3 稻田稗草對(duì)丁草胺的抗性機(jī)理
丁草胺是我國(guó)稻田大量使用的氯代乙酰胺類(lèi)除草劑,于1982年在我國(guó)正式登記使用,1993年首次報(bào)道了稻田稗草對(duì)丁草胺的抗藥性[64]。丁草胺是我國(guó)生產(chǎn)量大、使用最普遍的酰胺類(lèi)除草劑,經(jīng)長(zhǎng)期大量使用,我國(guó)大部分地區(qū)稻田稗草對(duì)丁草胺產(chǎn)生不同程度抗性,可以說(shuō)目前整體上抗性處于形成階段,部分地區(qū)達(dá)到極高抗性水平[32-33]。從我國(guó)實(shí)踐來(lái)看,通常丁草胺使用5年以下,稗草抗性不明顯,使用8~12年抗性顯著,抗性水平從北向南明顯增強(qiáng),雙季稻區(qū)稗草的抗性比單季稻區(qū)強(qiáng),單雙季稻區(qū)處于兩者之間[64]。以雙季稻區(qū)的廣東省稗草抗藥性水平監(jiān)測(cè)結(jié)果為例,稗草對(duì)丁草胺抗藥性明顯,抗性系數(shù)超過(guò)4的占全部測(cè)定地區(qū)的77.8%,說(shuō)明抗性稗草種群在廣東省多數(shù)稻區(qū)存在[31]。
表2 稻田稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑的抗藥性情況
稗草對(duì)丁草胺的抗藥性機(jī)理尚無(wú)統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。最早研究認(rèn)為,稗草對(duì)丁草胺的抗性機(jī)理與α-淀粉酶活性變化密切相關(guān),其對(duì)丁草胺的抗性水平與α-淀粉酶活性抑制率呈負(fù)相關(guān),而與連續(xù)使用時(shí)間呈正相關(guān)[39]。此外研究顯示,稗草對(duì)丁草胺的抗性可能與其體內(nèi)水解酶活性升高有關(guān),使進(jìn)入抗性稗草體內(nèi)的丁草胺被迅速降解代謝,丁草胺不能積累到足以起到殺死稗草的有效劑量[20,39],其抗性機(jī)理也可能涉及氨同化作用過(guò)程中的谷氨酰胺脫氫酶活性的提高。通過(guò)誘導(dǎo)稗草體內(nèi)的解毒酶活性來(lái)提高對(duì)酰胺類(lèi)除草劑的抗性程度,這在敵稗的抗性機(jī)制研究中已得到充分證實(shí),丁草胺的主要抗性機(jī)制是否與此相似,目前還沒(méi)有結(jié)論。
另一種可能的抗(耐)藥性機(jī)制是谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)代謝丁草胺解毒。丁草胺主要是與GSH扼合成極性化合物,進(jìn)一步降解為小分子化合物而解毒。抗(耐)丁草胺的稗草種群GSH等自由疏基含量和酶活有顯著提高[65]。最近研究結(jié)果表明,谷胱甘肽轉(zhuǎn)運(yùn)體和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也參與異丙甲草胺-谷胱甘肽扼合解毒反應(yīng)[66]。另外,保護(hù)酶(SOD,CAT,POD等)在雜草抗性的產(chǎn)生過(guò)程中可能扮演重要角色,在用丁草胺處理水稻和稗草后,其活性在稗草體內(nèi)也上升更快[24]。在抗性植株中多功能氧化酶活性水平的提高,增加了其代謝解毒的能力。這種機(jī)制也可以解釋對(duì)具有不同作用方式和不同化學(xué)成分的除草劑產(chǎn)生交互抗性的雜草生物型,由于丁草胺(氯代乙酰胺類(lèi))與禾草丹(硫代氨基甲酸酯類(lèi))作用機(jī)理相同,都能抑制超長(zhǎng)鏈脂肪酸的合成[15,67],多功能氧化酶活性的增強(qiáng)也極可能賦予對(duì)除草劑(丁草胺+禾草丹)產(chǎn)生交互抗性的稗草生物型。對(duì)于其他可能的抗性機(jī)制,如細(xì)胞色素P450單加氧酶、谷胱甘肽還原酶等也有待深入研究。
稗草對(duì)丁草胺抗性的另一種可能的機(jī)制同丙草胺一樣,能夠特異性的誘導(dǎo)植株抗毒素的積累[23]。丁草胺可能促進(jìn)苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的提高,進(jìn)而誘導(dǎo)水稻葉片中稻殼酮A和櫻花素的積累,其積累的量與丁草胺的濃度及處理時(shí)間有關(guān)。但由于氯代乙酰胺類(lèi)除草劑作用機(jī)理較為復(fù)雜,丁草胺是否能誘導(dǎo)稗草體內(nèi)植物抗毒素的積累,稗草抗性的獲得是否與植物抗毒素有關(guān)等仍需要進(jìn)一步的研究。
3.1 深入研究稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑抗性機(jī)理
目前酰胺類(lèi)除草劑的抗性機(jī)理研究主要集中在代謝解毒方面,并未觸即其靶標(biāo)抗性或?qū)Τ輨┑钠帘?、隔離抗性機(jī)制方面,仍有許多問(wèn)題尚待合理的、本質(zhì)的解釋?zhuān)剐詸C(jī)制的闡明需要更深入的研究。今后可著重研究闡明酰胺類(lèi)除草劑在稗草體內(nèi)運(yùn)輸傳導(dǎo)規(guī)律,探明抗性稗草主要作用酶的種類(lèi)和變化規(guī)律,運(yùn)用分子生物學(xué)手段確定雜草靶標(biāo)抗性或非靶標(biāo)抗性產(chǎn)生的基因和蛋白。
3.2 研究稻田稗草在田間狀態(tài)下的休眠期
由于酰胺類(lèi)除草劑主要是作為苗前土壤處理防治稻田稗草,若能確定不同地點(diǎn)不同時(shí)間段種子休眠動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,特別是抗性生物型稗草種子在稻田種子庫(kù)中種群數(shù)量和變化規(guī)律的研究,將可能為種子解除休眼之前施用芽前除草劑及合理安排播種、耕作時(shí)間提供依據(jù),從而可能減輕抗性選擇壓力。
3.3 除草劑合理輪用與作物輪作相結(jié)合
近年來(lái)投入應(yīng)用的稗草防除藥劑新品種很多,不管稻區(qū)稗草是否對(duì)酰胺類(lèi)除草劑產(chǎn)生抗藥性,都應(yīng)選擇不同作用方式和代謝途徑的除草劑進(jìn)行合理輪換使用。
3.4 加強(qiáng)稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑抗性監(jiān)測(cè)
測(cè)定不同地區(qū)稻田稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑的抗性水平,分析抗性稗草種群(數(shù)量和生物型)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,及時(shí)采取相應(yīng)措施,將稗草種群對(duì)酰胺類(lèi)除草劑的抗性控制在低抗性水平階段,盡可能延緩酰胺類(lèi)除草劑的使用壽命。建議盡快統(tǒng)一稻田稗草抗性監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn),以避免不同單位、不同方法測(cè)定的結(jié)果差異較大[68-69],不利于比較甚至影響決策。重建全國(guó)范圍的抗性雜草綜合治理協(xié)作網(wǎng)絡(luò),建設(shè)專(zhuān)業(yè)的抗性雜草數(shù)據(jù)庫(kù)及生物經(jīng)濟(jì)模型[70]也非常必要而且可能,這些措施都是雜草抗性治理體系建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。
[1] Maun M A,Barrett S.THE BIOLOGY OF CANADIAN WEEDS:77.Echinochloa crus-galli(L.)Beauv.[J]. Canadian Journal of Plant Science,1986,66(3):739-759.
[2] Michael P W.Plant links between eastern Asia and eastern Australia[J].Weed Biology and Management,2001,1(3):157-163.
[3] Bagavathiannan M V,Norsworthy J K,Smith K L,et al. Seedbank size and emergence pattern of barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)in Arkansas[J].Weed Science,2011,59(3):359-365.
[4] 段又生.在疑慮中前行的酰胺類(lèi)除草劑[J].中國(guó)農(nóng)藥,2013(6):37-38.
[5] 王忠武.我國(guó)稻田稗草抗藥性研究進(jìn)展[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2006(5):45-47.
[6] Heap IM.The international survey of herbicide resistantweeds[EB/OL].[2014-04-21].http://www.weedscience.org/Graphs/SOAGraph.aspx.
[7] Beltran JC,Pannell D J,Doole G J.Economic implicationsof herbicide resistance and high labour costs for management of annual barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)in Philippine rice farming systems[J].Crop Protection,2012,31(1):31-39.
[8] Gotz T,Boger P.The very-long-chain fatty acid synthase is inhibited by chloroacetamides[J].Zeitschrift fur Naturforschung C-Journal of Biosciences,2004,59(7-8):549-553.
[9] B?ger P,Matthes B,Schmalfu?J.Towards the primary target of chloroacetamides–new findings pave the way[J].Pest Management Science,2000,56(6):497-508.
[10] Qin Y,Hu C,Pang Y,et al.Saturated very-long-chain fatty acids promote cotton fiber and Arabidopsis cell elongation by activating ethylene biosynthesis[J].Plant Cell,2007,19(11):3692-3704.
[11] Zheng H,Rowland O,Kunst L.Disruptions of the Arabidopsis enoyl-CoA reductase gene reveal an essential role for very-longchain fatty acid synthesis in cell expansion during plant morphogenesis[J].The Plant Cell Online,2005,17(5):1467-1481.
[12] Upchurch R G.Fatty acid unsaturation,mobilization,and regulation in the response of plants to stress[J].Biotechnology Letters,2008,30(6):967-977.
[13] Matthes B,Boger P.Chloroacetamides affect the plasma membrane[J].Zeitschrift fur Naturforschung C-Journal of Biosciences,2002,57(9/10):843-852.
[14] Lechelt Kunze C,Meissner R C,Drewes M,etal.Flufenacet herbicide treatment phenocopies the fiddlehead mutant in Arabidopsis thaliana[J].Pest Management Science,2003,59(8):847-856.
[15] Trenkamp S,Martin W,Tietjen K.Specific and differential inhibition of very-long-chain fatty acid elongases from Arabidopsis thaliana by differentherbicides[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2004,101(32):11903-11908.
[16] Altop E K,Mennan H.Genetic and morphologic diversity of Echinochloa crus-galli populations from different origins[J]. Phytoparasitica,2011,39(1):93-102.
[17] Devine M,Duke S O,F(xiàn)edtke C.Physiology of herbicide action[M].Bergen:P T R Prentice Hall,1993.
[18] Hoagland R E,Norsworthy JK,Carey F,etal.Metabolically
based resistance to the herbicide propanil in Echinochloa species[J].Weed Scienc e,2004,52(3):475-486.
[19] Frear D S,Still G G.The metabolism of 3,4-dichloropropionanilide in plants.Partial purification and properties of an aryl acylamidase from rice[J]. Phytochemistry,1968,7(6):913-920.
[20] 黃炳球,林韶湘,謝圣華.丁草胺對(duì)α-淀粉酶形成及其活性的影響[J].雜草科學(xué),1992(2):2-4.
[21] Varner J E.Gibberellic acid controlled synthesis of alpha-Amylase in barley endosperm[J].Plant Physiology,1964,39(3):413-415.
[22] Rao V S,Duke W B.Effect of alachlor,propachlor,and prynachlor on GA3induced production of protease andα-Amylase[J].Weed Science,1976,24(6):616-618.
[23] Tamogami S,Kodama O,Hirose K,et al.Pretilachlor(2-chloro-N-(2,6-diethylphenyl-N-(2-propoxyethyl)acetamide)-and butachlor(N-(butoxymethyl)-2-chloro-N-(2,6-diethylphenyl)acetamide)-induced accumulation of phytoalexin in rice(Oryza sativa)plants[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1995,43(6):1695-1697.
[24] Kumar J,Prakash J.Effect of thiobencarb and butachlor on photosynthesis,carbohydrate content,and amylase and protease activity in rice(Oryza sativa)and barnyard grass(Echinochloa crus-galli)[J].Indian Journal of Agricultural Sciences,1994,64(1):9-14.
[25] Closa M,Vranova E,Bortolotti C,et al.The Arabidopsis thaliana FPP synthase isozymes have overlapping and specific functions in isoprenoid biosynthesis,and complete loss of FPP synthase activity causes early developmental arrest[J].Plant Journal,2010,63(3):512-525.
[26] Santos D M M D,Pitelli R A,Banzatto D A.Effect of the herbicides on the chlorophyll content of Spirodela punctata[J]. Planta Daninha,1999,17(2):175-182.
[27] Shin-Shinge C,F(xiàn)loyd MA S,David E B.Butachlor influence on selected metabolic processes of plant cells and tissues[J]. Journal of Plant Growth Regulation,1985,4(1/4):1-9.
[28] 丘銀清,侯任昭,江如藍(lán).水稻對(duì)丁草胺和乙草胺抗性的比較研究[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2001(4):79-83.
[29] 徐虹,張宗儉,郭藹光.除草劑對(duì)水稻、稗草種子萌發(fā)后幼芽生長(zhǎng)的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2001,17(3):20-23.
[30] 黃炳球.丁草胺對(duì)不同生長(zhǎng)期稗草毒力比較[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),1990(1):42-43.
[31] 黃炳球,李雙權(quán),黎明東,等.廣東省稻田稗草的抗藥性狀況研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),1995(3):41-44.
[32] 劉蕊,朱金文,高銳,等.稻田稗草與耳葉水莧對(duì)除草劑的抗性初步研究[C]//張朝賢.農(nóng)田雜草與防控.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2011:155-160.
[33] 盧宗志,王洪立,李紅鑫,等.吉林省中西部稗草對(duì)丁草胺、二氯喹啉酸的抗藥性研究[C]//張朝賢.農(nóng)田雜草與防控.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2011: 161-162.
[34] Vasilakoglou IB,Eleftherohorinos IG,Dhima K V.Propanilresistant barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)biotypes found in Greece[J].Weed Technology,2000,14(3):524-529.
[35] 張朝賢,倪漢文,魏守輝,等.雜草抗藥性研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,42(4):1274-1289.
[36] Heap IM.The international survey of herbicide resistantweeds[EB/OL].[2014-04-16].http://www.weedscience.org/summary/ResistByActive.aspx.
[37] Délye C,Jasieniuk M,Le Corre V.Deciphering the evolution of herbicide resistance in weeds[J].Trends in Genetics,2013,29(11):649-658.
[38] 師慧,馮蕾,劉藍(lán)坤,等.黑龍江省水田稻稗對(duì)丁草胺的敏感性[J].雜草科學(xué),2013,31(4):21-24.
[39] 黃炳球,林韶湘,肖整玉.我國(guó)稻區(qū)稗草對(duì)丁草胺抗藥性現(xiàn)狀[J].植物保護(hù)學(xué)報(bào),1995,22(3):281-286.
[40] Giannopolitis C N,Vassiliou G,Cavalloro R,et al.The Echinochloa crus-galli complex in rice-morphological variants and tolerance to propanil in Greece[R].Importance and perspectives on herbicide-resistant weeds.Proceedings of a meeting of the EC Experts'Group,T?ll?se,Denmark,1989.
[41] De Prado R,Lopez-Martinez N,Gimenez-Espinosa R. Herbicide-resistant weeds in Europe:agricultural,physiological and biochemical aspects[M]//De Prado R. Weed and crop resistance to herbicides.Netherlands:Springer,1997:17-27.
[42] Carey V F I,Hoagland R E,Talbert R E.Verification and distribution of propanil-resistant barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)in Arkansas[J].Weed Technology,1995,9(2):366-372.
[43] Norsworthy J K,Talbert R E,Hoagland R E.Chlorophyll fluorescence for rapid detection of propanil-resistant barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)[J].Weed Science,1998,46(2):163-169.
[44] Malik M S,Burgos N R,Talbert R E.Confirmation and control of propanil-resistant and quinclorac-resistant barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)in Rice[J].Weed Technology,2010,24(3):226-233.
[45] Norsworthy J K,Wilson M J,Scott R C,et al.Herbicidal activity on acetolactate synthase-resistant barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)in Arkansas,USA[J].Weed Biology and Management,2014,14(1):50-58.
[46] Marambe B,Amarasinghe L.Propanil-resistant barnyardgrass[Echinochloa crus-galli(L.)Beauv.]in Sri Lanka:Seedling growth under different temperatures and control[J].Weed Biology and Management,2002,2(4):194-199.
[47] Scarabel L,Gasparetto M A,Sattin M.An Italian population of Echinochloa crus-galli resistant to propanil in paddy rice[R].Proc.12th EWRSSymposium,Wageningen,2002.
[48] Rahman M M,Bin Sahid I,Juraimi A S.Study on resistant biotypes of Echinochloa crus-galli in Malaysia[J].Australian Journal of Crop Science,2010,4(2):107-115.
[49] Fischer A J,Granados E,Trujillo D.Propanil resistance in pPopulations of junglerice(Echinochloa colona)in Colombian rice Fields[J].Weed Science,1993,41(2):201-206.
[50] Juliano LM,Casimero M C,Llewellyn R.Multiple herbicide resistance in barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)in directseeded rice in the Philippines[J].International Journal of Pest Management,2010,56(4):299-307.
[51] Riches C R,Knights J S,Chaves L,et al.The role of pendimethalin in the integratedmanagementof propanil-resistant Echinochloa colona in Central America[J].Pesticide Science,1997,51(3):341-346.
[52] Vasilakoglou IB,Eleftherohorinos IG,Dhima K V.Propanilresistant barnyardgrass(Echinochloa crus-galli)biotypes found in Greece[J].Weed Technology,2000,14(3):524-529.
[53] Damalas C A,Dhima K V,Eleftherohorinos I G. Morphological and physiological variation among species of the genus Echinochloa in northern Greece[J].Weed Science,2008,56(3):416-423.
[54] Norman R J,Johnston TH,Station A A E.B.R.Wells rice research studies,1998[M].Arkansas:Arkansas agricultural experiment station,division of agriculture,University of Arkansas,1999.
[55] Rutledge J,Talbert R E,Sneller C H.RAPD analysis of genetic variation among propanil-resistant and-susceptible Echinochloa crus-galli populations in Arkansas[J].Weed Science,2000,48(6):669-674.
[56] Carey V F.Propanil resistant barnyardgrass in Arkansas:competitive ability,distribution,and mechanism of resistance[M].Fayetteville:University of Arkansas,F(xiàn)ayetteville,1994.
[57] Carey V F I,Duke S O,Hoagland R E,et al.Resistance mechanism of propanil-resistant barnyardgrass:I.Absorption,translocation,and site of action studies[J].Pesticide Biochemistry and Physiology,1995,52(3):182-189.
[58] Hoagland R E,Carey IIIV F,Duke SO,et al.Distribution studies of propanil resistance in a barnyardgrass biotype and elucidation of its resistance mechanism[M]//De Prado R. Weed and crop resistance to herbicides.Netherlands:Springer,1997:145-153.
[59] Lopez-Martinez N,Gonzalez-Gutierrez J,De Prado R. Propanil activity,uptake and metabolism in resistant Echinochloa spp.biotypes[J].Weed Research,2001,41(2):187-196.
[60] Hirase K,Hoagland R E.Characterization of aryl acylamidase activity from propanil-resistant barnyardgrass(Echinochloa crusgalli L.Beauv.)[J].Weed Biology and Management,2006,6(4):197-203.
[61] Leah J M,Caseley J C,Riches C R,et al.Association between elevated activity of aryl acylamidase and propanil resistance in jungle-rice,Echinochloa colona[J].Pesticide Science,1994,42(4):281-289.
[62] Carey V F I,Hoagland R E,Talbert R E.Resistance mechanism of propanil-resistant barnyardgrass:II.In-vivo metabolism of the propanil molecule[J].Pesticide Science,1997,49(4):333-338.
[63] Leah J M,Caseley J C,Riches C R,et al.Age-related mechanisms of propanil tolerance in jungle-rice,Echinochloa colona[J].Pesticide Science,1995,43(4):347-354.
[64] 黃炳球,林韶湘.我國(guó)稻田稗草對(duì)丁草胺的抗藥性研究[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1993,14(1):103-108.
[65] 付仲文.稻田稗草對(duì)丁草胺的抗性測(cè)定及機(jī)理初步研究[D].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院,2000.
[66] Pang S,Duan L,Liu Z,et al.Co-Induction of a glutathiones-transferase,a glutathione transporter and an ABC transporter inmaize by xenobiotics[J].PLoSONE,2012,7(7):1-5.
[67] Tanetani Y,Kaku K,Ikeda M,et al.Action mechanism of a herbicide,thiobencarb[J].Journal of Pesticide Science,2013,38(1):39-43.
[68] 廖慶生.稗草對(duì)丁草胺和禾草丹的抗藥性研究[J].植物保護(hù),2000,26(5):17-19.
[69] 楊彩宏,馮莉,楊紅梅,等.稻田稗草對(duì)丁草胺和二氯喹啉酸抗藥性的測(cè)定[J].農(nóng)藥,2011,50(8):606-607.
[70] Beltran JC,Pannell D J,Doole G J,et al.A bioeconomic model for analysis of integrated weed management strategies for annual barnyardgrass(Echinochloa crus-galli complex)in Philippine rice farming systems[J].Agricultural Systems,2012,112:1-10.
(責(zé)任編輯:張瑞麟)
S481
A
0528-9017(2014)08-1224-08
文獻(xiàn)著錄格式:劉興林,孫濤,付聲姣,等.稻田稗草對(duì)酰胺類(lèi)除草劑抗藥性研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2014(8):1224-1231.
2014-04-22
公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(201303031)
劉興林(1990-),男,四川德陽(yáng)人,碩士研究生,研究方向?yàn)殡s草抗性機(jī)理及治理。E-mail:xllsana@163.com。
鐘國(guó)華。E-mail:guohuazhong@scau.edu.cn。