郭文磊　張純　張?zhí)﹦隆√锱d山

摘要：為了明確基于EPSPS基因拷貝數(shù)差異的草甘膦抗性與敏感牛筋草在不同環(huán)境因子下的萌發(fā)和出苗特性，采用培養(yǎng)皿法測(cè)定抗性（R）和敏感（S）生物型在不同溫度、光周期、pH值、鹽濃度、滲透勢(shì)和埋藏深度下的萌發(fā)和出苗情況。結(jié)果表明，牛筋草在20～35 ℃范圍內(nèi)的最終萌發(fā)率均在90%以上；在18 ℃/12 ℃變溫和15 ℃恒溫處理下，R生物型的萌發(fā)率顯著高于S生物型；在40 ℃恒溫和43 ℃/37 ℃變溫處理下，R、S生物型的萌發(fā)率均在83%以上，但幼苗無(wú)法正常生長(zhǎng)。2種生物型在不同光周期處理下的萌發(fā)率在93%以上，在pH值為4.0～10.0范圍內(nèi)的萌發(fā)率均在80%以上，在NaCl濃度為200 mmol/L時(shí)的萌發(fā)率均低于10%。當(dāng)滲透勢(shì)為-0.6～-0.4 MPa時(shí)，R生物型的萌發(fā)率顯著高于S生物型，當(dāng)滲透勢(shì)為-0.8 MPa時(shí)均無(wú)法萌發(fā)，但未萌發(fā)的種子仍保持活性。R、S生物型的出苗率均隨埋藏深度增加，其出苗率顯著下降。由研究結(jié)果可知，牛筋草R、S生物型在部分溫度和滲透勢(shì)處理下的萌發(fā)特性存在顯著差異，研究結(jié)果可為制定抗性雜草綠色治理策略提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：牛筋草；草甘膦；抗性生物型；種子萌發(fā)；抗性治理

中圖分類(lèi)號(hào)：S451.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2023）21-0119-07

牛筋草［Eleusine indica （L.） Gaertn.］是一種在我國(guó)危害嚴(yán)重的旱田禾本科雜草，適應(yīng)性強(qiáng)，在中國(guó)華南地區(qū)廣泛發(fā)生在各種旱作物田、菜田、果園等生境［1］。長(zhǎng)期以來(lái)，在果園、非耕地或菜田（一般作清園用）防除牛筋草等雜草時(shí)，草甘膦是最廣泛使用的除草劑之一。草甘膦是一種廣譜滅生性除草劑，其殺草譜廣，對(duì)100余種常見(jiàn)農(nóng)田雜草均具有較好的效果，自1978年商品化以來(lái)，草甘膦逐漸成為全球使用量最大的除草劑［2］。目前，我國(guó)含草甘膦成分的各種除草劑登記產(chǎn)品達(dá)1 500個(gè)以上［3］，預(yù)計(jì)未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)草甘膦在我國(guó)除草劑市場(chǎng)仍將占有重要地位。在華南地區(qū)，由于氣候溫和濕潤(rùn)，牛筋草等雜草在不同季度均可出苗，一年內(nèi)可完成多代生活史，因此本地區(qū)草甘膦使用頻次高、用量大，給雜草帶來(lái)極大選擇壓力［4］。

1997年，澳大利亞的瑞士黑麥草（Lolium rigidum Gaud.）種群首先被發(fā)現(xiàn)對(duì)草甘膦產(chǎn)生抗性［5］。2000年，在馬來(lái)西亞首次報(bào)道了抗草甘膦的牛筋草種群［6］。在中國(guó)，廣州、惠州等地的牛筋草種群首先被發(fā)現(xiàn)對(duì)草甘膦產(chǎn)生了抗藥性［7］。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)牛筋草對(duì)草甘膦抗性的研究主要集中在抗性機(jī)制方面，如發(fā)現(xiàn)草甘膦靶標(biāo)酶（5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶，EPSPS）基因突變、基因拷貝數(shù)增加、基因過(guò)表達(dá)均可導(dǎo)致牛筋草對(duì)其產(chǎn)生抗藥性［8-9］，近期的研究發(fā)現(xiàn)這2種抗性機(jī)制可在雜草植株中同時(shí)存在［10］，在其他草甘膦抗性雜草中還報(bào)道有吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、解毒、液泡隔離等非靶標(biāo)抗性機(jī)制［11］。與抗性機(jī)制研究相比，目前針對(duì)草甘膦抗性牛筋草與敏感生物型對(duì)非草甘膦處理?xiàng)l件的適應(yīng)性研究較少，Vila-Aiub等曾報(bào)道，EPSPS基因106位點(diǎn)單突變型牛筋草與敏感生物型在非草甘膦處理?xiàng)l件下的生長(zhǎng)、競(jìng)爭(zhēng)能力等方面無(wú)明顯差異［12］；Han等報(bào)道，EPSPS基因102+106位雙突變型牛筋草則在生物量、種子量、競(jìng)爭(zhēng)能力等方面較敏感生物型顯著下降［13］；Li等研究發(fā)現(xiàn)，EPSPS基因拷貝數(shù)增加的抗性牛筋草的生物量、葉面積和種子量均顯著高于敏感生物型［14］。但是，作為最常見(jiàn)的牛筋草對(duì)草甘膦的抗性機(jī)制，有關(guān)EPSPS基因拷貝數(shù)差異導(dǎo)致的抗性與敏感牛筋草生物型種子萌發(fā)、出苗等生物學(xué)特性的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

種子萌發(fā)出苗過(guò)程受到種子內(nèi)源因素及溫度、光照、pH值、鹽濃度、滲透勢(shì)、埋藏深度等多種外界環(huán)境因素的共同影響，雜草種子順利萌發(fā)出苗是其在田間形成種群優(yōu)勢(shì)并造成危害的前提，而利用其萌發(fā)出苗特性也有助于制定針對(duì)性的雜草防除策略。目前，基于EPSPS基因拷貝數(shù)差異的草甘膦抗性與敏感牛筋草在種子萌發(fā)、出苗方面是否存在差異尚未可知，因此，本研究主要目的在于明確不同環(huán)境因子下，基于EPSPS基因拷貝數(shù)差異的抗性與敏感牛筋草生物型的種子萌發(fā)、出苗特性，以期為制定草甘膦抗性牛筋草的綠色治理策略提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究所使用的牛筋草抗性和敏感生物型初始種群混采自同一塊玉米田，此前已證實(shí)該種群對(duì)草甘膦產(chǎn)生了抗性［10］。為了減少基因背景差異的影響，從混采種群中隨機(jī)選擇50粒種子（F0）進(jìn)行單株播種，然后在光照培養(yǎng)箱（光照時(shí)長(zhǎng)12 h/d，晝/夜溫度為25 ℃/18 ℃）中培養(yǎng)，待長(zhǎng)出3個(gè)分蘗時(shí)將不同分蘗用刀片分割開(kāi)，分至不同花盆中單獨(dú)培養(yǎng)，緩苗3 d后選擇其中2株分蘗，按照有效成分劑量800 g/hm2噴施草甘膦，另一株分蘗時(shí)噴施清水作為對(duì)照。

噴藥14 d后，根據(jù)施藥分蘗的死亡情況進(jìn)行分類(lèi)：若施藥的2株分蘗均死亡，則培養(yǎng)其噴施清水的分蘗至種子成熟，并標(biāo)記為敏感；若施藥的2株分蘗均存活，則將存活的分蘗和對(duì)照分蘗均培養(yǎng)至種子成熟，并標(biāo)記為抗性。至種子開(kāi)花結(jié)果期，用100目篩網(wǎng)將不同株的分蘗隔離培養(yǎng)，收集種子（F1代材料），每個(gè)類(lèi)別至少收集15株。對(duì)收集的F1代材料進(jìn)行以下內(nèi)容的鑒定：對(duì)于抗性植株F1代材料，于3～4葉期進(jìn)行DNA提取，然后用引物分別對(duì)EPSPS基因進(jìn)行擴(kuò)增測(cè)序和相對(duì)拷貝數(shù)的檢測(cè)［10］，選擇EPSPS基因未發(fā)生突變且相對(duì)拷貝數(shù)在20以上的植株進(jìn)行隔離培養(yǎng)，收集種子（F2代）；對(duì)于敏感植株F1代材料，進(jìn)一步確認(rèn)其EPSPS基因未發(fā)生突變且拷貝數(shù)未發(fā)生變化，收集種子（F2代）。分別取不同4株植株的抗性、敏感F2代種子進(jìn)行混勻，作為本研究的抗性（R）生物型和敏感（S）生物型材料。為了避免種子休眠可能帶來(lái)的影響，本研究中的所有試驗(yàn)均使用收獲后至少6個(gè)月的種子。

1.2 不同環(huán)境因子對(duì)R、S生物型種子萌發(fā)的影響

本研究擬測(cè)定不同溫度、光周期、pH值、鹽濃度、滲透勢(shì)等環(huán)境因子對(duì)牛筋草R、S生物型種子萌發(fā)的影響，為了探討可能的治理策略，本研究所設(shè)計(jì)的相關(guān)環(huán)境因子的參數(shù)范圍除包含常規(guī)環(huán)境條件外，還包含個(gè)別較極端的條件。本研究均采用培養(yǎng)皿法，除特殊說(shuō)明外，標(biāo)準(zhǔn)方法為：在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中放入2層濾紙，加入去離子水或相應(yīng)處理的溶液7 mL，然后將30粒大小一致、籽粒飽滿(mǎn)的牛筋草種子均勻擺放在濾紙上，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)［15］，光照時(shí)長(zhǎng)為12 h/d，晝/夜溫度為30 ℃/24 ℃，培根長(zhǎng)度1 mm視為萌發(fā)。

1.2.1 溫度對(duì)R、S生物型種子萌發(fā)的影響 設(shè)置15、20、25、30、35、40 ℃共6個(gè)恒溫處理，以及 18 ℃/12 ℃、30 ℃/24 ℃、43 ℃/37 ℃共3個(gè)晝夜變溫處理，除溫度條件外，其他條件同上述標(biāo)準(zhǔn)方法。處理后每天記錄種子萌發(fā)數(shù)，連續(xù)記錄14 d。

1.2.2 光周期對(duì)R、S生物型種子萌發(fā)的影響 設(shè)置3組光周期處理，光照時(shí)長(zhǎng)分別為 24、12、0 h/d。為了保證非光照時(shí)的黑暗環(huán)境，將光照0 h/d處理組的培養(yǎng)皿用3層鋁箔紙包裹并蓋黑膜，除光照條件外的其他條件同上述標(biāo)準(zhǔn)方法，處理后14 d記錄種子萌發(fā)數(shù)。

1.2.3 pH值對(duì)R、S生物型種子萌發(fā)的影響 用不同pH值的緩沖液代替去離子水進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，溶液的配制參考Chachalis等的方法［16］，即使用 1 mol/L HCl溶液將2 mmol/L鄰苯二甲酸氫鉀溶液的pH值調(diào)至4.0；用1 mol/L NaOH溶液將 2 mmol/L 2-（N-嗎啉）乙磺酸（MES）溶液的pH值調(diào)至5.0、6.0；用1 mol/L NaOH溶液將 2 mmol/L 的HEPES［N-（2-羥甲基）哌嗪-N′-（2-乙磺酸）］溶液的pH值調(diào)至7.0、8.0；用 1 mol/L NaOH溶液將2 mmol/L三甲基甘氨酸溶液的pH值調(diào)至9.0、10.0，其他條件同上述標(biāo)準(zhǔn)方法，處理后14 d記錄種子萌發(fā)數(shù)。

1.2.4 鹽濃度對(duì)R、S生物型種子萌發(fā)的影響 用濃度為0、20、40、80、120、160、200、240、280 mmol/L NaCl的溶液代替去離子水進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，其他條件同上述標(biāo)準(zhǔn)方法，處理后14 d記錄種子萌發(fā)數(shù)。

1.2.5 滲透勢(shì)對(duì)R、S生物型種子萌發(fā)的影響 參考Michel的方法［17］，分別稱(chēng)取0、80.5、120.5、151.4、177.4、200.4、221.2、240.4、258.2 g聚乙二醇（PEG） 8000溶于1 L去離子水中，配制成滲透勢(shì)分別為0、-0.1、-0.2、-0.3、-0.4、-0.5、-0.6、-0.7、-0.8 MPa 的水溶液。用不同滲透勢(shì)的水溶液代替去離子水進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，其他條件同上述標(biāo)準(zhǔn)方法，處理后14 d記錄種子萌發(fā)數(shù)。對(duì)于-0.8 MPa下處理14 d后未能萌發(fā)的R、S生物型種子，將其清洗干凈后移入含有去離子水的培養(yǎng)皿中繼續(xù)觀(guān)察14 d，溫度、光照條件不變，統(tǒng)計(jì)最終萌發(fā)率。

1.3 埋藏深度對(duì)R和S生物型出苗的影響

設(shè)置0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 cm共7個(gè)埋藏深度處理，采用底部具孔直徑為12 cm的花盆進(jìn)行試驗(yàn)，花盆中填有田間表層壤土（經(jīng)120 ℃高溫處理4 h殺滅土壤中可能含有的其他雜草種子），光照和溫度條件同“1.2”節(jié)中所述標(biāo)準(zhǔn)方法，采用底部滲透的方式保證土壤濕度。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，每盆播種牛筋草種子20粒，處理后21 d統(tǒng)計(jì)出苗率。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

在溫度試驗(yàn)中，某溫度下達(dá)到90%萌發(fā)率所需時(shí)間（t90）和萌發(fā)速率（v）分別用以下公式［18］進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：

t90=（Hp-Lp）-1+L；

v=1/t90。

式中：L表示達(dá)到90%萌發(fā)率的天數(shù)；Lp表示在L天的種子萌發(fā)率；Hp表示萌發(fā)率達(dá)到（或超過(guò)）90%當(dāng)天的種子萌發(fā)率。

另外，借助SigmaPlot 12.5軟件，對(duì)不同溫度下的萌發(fā)動(dòng)態(tài)采用含有3個(gè)參數(shù)的非線(xiàn)性回歸方程進(jìn)行曲線(xiàn)擬合作圖，具體公式如下：

y=a/{1+exp［-（x-x50）/b］}。

式中：y表示某溫度處理下的累計(jì)萌發(fā)率；a代表最大萌發(fā)率；x表示處理的時(shí)間；x50表示達(dá)到最大萌發(fā)率一半時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間；b代表x50附近的曲線(xiàn)斜率。

用Duncans新復(fù)極差法比較某環(huán)境因子下不同處理、不同生物型間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下R、S生物型牛筋草的種子萌發(fā)率

不同溫度處理下，牛筋草R、S生物型的萌發(fā)率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖1所示，萌發(fā)率相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。由表1可以看出，處理后14 d，牛筋草R、S生物型在15、20、25、30、35、40 ℃恒溫條件下均可萌發(fā)。在15 ℃恒溫條件下，牛筋草R、S生物型的萌發(fā)率較低，分別為35.0%、26.7%，R生物型萌發(fā)率顯著高于S生物型。隨溫度升高，牛筋草R、S生物型的最終萌發(fā)率明顯提高，在20、25、30、35 ℃恒溫條件下最終萌發(fā)率在90.0%～93.3%之間，R、S生物型間無(wú)顯著差異。在40 ℃恒溫條件下，R生物型牛筋草的最終萌發(fā)率下降至83.3%，而S生物型牛筋草的最終萌發(fā)率為93.3%，兩者差異顯著。值得注意的是，在 40 ℃ 恒溫條件下，R、S生物型牛筋草雖然能夠萌發(fā)，但根芽均無(wú)法正常生長(zhǎng)，表現(xiàn)出“致死萌發(fā)”的現(xiàn)象。

在18 ℃/12 ℃變溫處理下，R生物型牛筋草的最終萌發(fā)率為50.0%，顯著高于S生物型（16.7%）；在30 ℃/24 ℃變溫處理下，R、S生物型牛筋草的最終萌發(fā)率均為93.3%；在43 ℃/37 ℃變溫處理下，R、S生物型牛筋草的最終萌發(fā)率分別為92.2%、91.1%，且均出現(xiàn)“致死萌發(fā)”的現(xiàn)象。

除影響最終萌發(fā)率外，不同溫度處理對(duì)牛筋草的起始萌發(fā)時(shí)間、萌發(fā)速率也有一定影響。在15 ℃恒溫下，R、S生物型牛筋草在處理后10 d開(kāi)始萌發(fā)，而在30、35、40 ℃恒溫條件下，R、S生物型牛筋草在處理后1 d即可萌發(fā)。在20、25、30、35 ℃ 恒溫條件下，R、S生物型牛筋草的最終萌發(fā)率均在90%以上，但其萌發(fā)速率隨溫度升高而增大（表1）。

2.2 不同光周期下R、S生物型牛筋草的種子萌發(fā)率

由表2可知，在不同光照時(shí)長(zhǎng)下，牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)率均在90%以上，且兩生物型間無(wú)顯著差異，說(shuō)明牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)均不受光周期影響。

2.3 不同pH值處理下R、S生物型牛筋草的種子萌發(fā)率

由圖2可以看出，在pH值4.0～8.0范圍內(nèi)，牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)率均在90%以上，在相同pH值處理下，2種生物型的牛筋草萌發(fā)率無(wú)顯著差異。在pH值9.0、10.0處理下，牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)率均略有下降，但仍保持在80%以上。以上結(jié)果表明，牛筋草R、S生物型對(duì)不同pH值具有廣泛的適應(yīng)性。

2.4 不同鹽濃度處理下R、S生物型牛筋草的種子萌發(fā)率

由圖3可以看出，隨著鹽濃度提高，牛筋草種子的萌發(fā)率逐漸降低。當(dāng)NaCl濃度為20、40 mmol/L時(shí)，牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)率均在90%以上，與空白對(duì)照無(wú)顯著差異；當(dāng)NaCl濃度為 120 mmol/L 時(shí)，牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)率仍達(dá)70%以上；當(dāng)NaCl濃度為200 mmol/L時(shí)，牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)率均降至10%以下；當(dāng)NaCl濃度為240 mmol/L及以上時(shí)，牛筋草種子無(wú)法萌發(fā)。在相同NaCl濃度下，牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)率未表現(xiàn)出明顯差異。

2.5 不同滲透勢(shì)條件下R、S生物型牛筋草的種子萌發(fā)率

由圖4可以看出，在滲透勢(shì)-0.1 MPa條件下，R、 S生物型牛筋草的萌發(fā)率均在90%以上，與空白對(duì)照無(wú)顯著差異，說(shuō)明-0.1 MPa的滲透勢(shì)對(duì)牛筋草種子萌發(fā)無(wú)明顯影響。然而，隨著滲透勢(shì)繼續(xù)降低，牛筋草R、S生物型的種子萌發(fā)率均顯著下降。在滲透勢(shì)-0.2、-0.3 MPa條件下，R、S生物型牛筋草的萌發(fā)率分別下降至85%、75%左右，2個(gè)生物型間無(wú)顯著差異。當(dāng)滲透勢(shì)為-0.4、-0.5、-0.6 MPa 時(shí)，R生物型牛筋草的萌發(fā)率顯著高于S生物型。當(dāng)滲透勢(shì)為-0.7 MPa時(shí)，R、S生物型牛筋草的萌發(fā)率均不足10%。當(dāng)滲透勢(shì)為 -0.8 MPa 時(shí)，R、S生物型的牛筋草均無(wú)法萌發(fā)，將未萌發(fā)的R、S生物型種子移入去離子水中14 d后發(fā)現(xiàn)，R、S生物型牛筋草的萌發(fā)率分別為88.3%、86.7%。

2.6 不同埋藏深度下R、S生物型牛筋草的出苗率

在不同埋藏深度下，牛筋草R、S生物型的出苗率表現(xiàn)出相似趨勢(shì)，隨著埋藏深度增加，其出苗率顯著下降。由圖5可以看出，當(dāng)埋藏深度為0、0.5、1.0 cm時(shí)，R、S生物型牛筋草的出苗率在81.7%～91.7%之間，不同處理間未表現(xiàn)出顯著差異；當(dāng)埋藏深度為5.0 cm時(shí)，R、S生物型牛筋草的出苗率分別僅為15.0%、13.3%。在相同埋藏深度下，R、S生物型牛筋草的出苗率無(wú)顯著差異。

3 討論與結(jié)論

種子的萌發(fā)需要適宜的溫度、光照、水分等條件，同時(shí)還受到土壤pH值、鹽分含量等脅迫因素的影響。本研究通過(guò)控制單一變量研究不同環(huán)境因子對(duì)牛筋草R、S生物型種子萌發(fā)的影響。有研究發(fā)現(xiàn)，溫度對(duì)雜草種子萌發(fā)有較大影響，如越冬性雜草看麥娘［Alopecurus aequalis Sobol.］在5 ℃條件下的萌發(fā)率達(dá)96%，在35 ℃條件下無(wú)法萌發(fā)［19］，而秋熟雜草馬唐［Digitaria sanguinalis （L.） Scop.］在5～15 ℃條件下無(wú)法萌發(fā)，在30～40 ℃條件下的萌發(fā)率達(dá)70%［15］?？傮w來(lái)看，牛筋草R、S生物型對(duì)溫度的適應(yīng)范圍較廣，20～35 ℃是較適宜其萌發(fā)的溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)R、S生物型牛筋草的萌發(fā)率無(wú)顯著差異。除恒溫條件外，本研究設(shè)置了3個(gè)變溫處理分別模擬華南地區(qū)冬季低溫、適宜溫度及極端高溫條件，測(cè)定對(duì)牛筋草R、S生物型萌發(fā)率的影響，結(jié)果表明R生物型在低溫條件（18 ℃/12 ℃變溫和15 ℃恒溫）下的萌發(fā)率顯著高于S生物型。Ismail等研究發(fā)現(xiàn)，馬來(lái)西亞的草甘膦抗性牛筋草生物型在20 ℃低溫下萌發(fā)率顯著高于敏感生物型［20］，本研究結(jié)果與之較為一致，但其研究未明確抗性生物型的抗性機(jī)制。另有研究發(fā)現(xiàn)，大穗看麥娘［Alopecurus myosuroides Huds.］抗性生物型在低溫下的萌發(fā)出苗率低于敏感生物型［21］。

與北方地區(qū)相比，華南地區(qū)冬季氣溫溫和濕潤(rùn)，牛筋草在冬季仍可存活。以廣州市番禺區(qū)為例，過(guò)去30年間（1991—2020年），平均氣溫最低的月份為每年1月，當(dāng)月的平均最低氣溫、平均氣溫和平均最高氣溫分別為11.5、14.6、19.0 ℃［22］。根據(jù)本研究結(jié)果，筆者推測(cè)，與S生物型相比，R生物型在華南地區(qū)冬季低溫條件下可更多、更快萌發(fā)，從抗性治理角度看，利用該生物學(xué)特性，在溫度偏低的早春季節(jié)對(duì)牛筋草進(jìn)行防治，可能有更高的概率殺死草甘膦抗性植株。另一方面，R、S生物型在 40 ℃ 恒溫和43 ℃/37 ℃變溫條件下萌發(fā)速度極快且最終萌發(fā)率超過(guò)80%，并出現(xiàn)“致死萌發(fā)”的現(xiàn)象，利用此生物學(xué)特性，通過(guò)“日曬高溫覆膜”等途徑設(shè)法提高土表溫度，有利于消耗土壤種子庫(kù)中的牛筋草種子，減輕其出苗危害。

牛筋草R、S生物型的萌發(fā)均不受光周期的影響，這與Ismail等的研究結(jié)果［20，23］一致，但也有研究表明新采集的牛筋草種子在黑暗條件下的萌發(fā)率僅為光暗交替條件下的1/3左右［24］，這可能與新收獲的種子具有一定的休眠有關(guān)。除牛筋草外，棒頭草（Polypogon fugax Nees ex Steudel.）［25］、雀麥（Bromus japonicus Thunb. ex Murr.）［26］、馬瓟瓜（Cucumis melo L. var. agrestis）［27］等雜草在不同光照條件下的萌發(fā)率也無(wú)明顯差異，而馬唐［15］、野西瓜苗（Hibiscus trionum L.）［28］、光頭稗［Echinochloa colona （L.） Link］［29］等雜草在黑暗條件下的萌發(fā)率顯著低于光照條件下的萌發(fā)率，藿香薊（Ageratum conyzoides L.）［30］等雜草在黑暗條件下則完全不萌發(fā)。對(duì)于牛筋草等對(duì)光照不敏感的雜草，增加作物種植密度、減少田間透光率、淺耕可能對(duì)其萌發(fā)無(wú)明顯作用，但采取地膜覆蓋或秸稈覆蓋等控草措施，利用物理屏障作用可使其萌發(fā)后無(wú)法正常出苗，達(dá)到消耗種子庫(kù)的目的。

有研究表明pH值在5～11范圍內(nèi)牛筋草的萌發(fā)率達(dá)92%～95%［24］，另有研究表明pH值在4～11范圍內(nèi)牛筋草的萌發(fā)率高于90%，NaCl濃度為120 mmol/L 時(shí)萌發(fā)率達(dá)80%［23］。本研究中，牛筋草R、S生物型的萌發(fā)率在pH值為4～10時(shí)萌發(fā)率在80%以上，NaCl濃度為120 mmol/L時(shí)萌發(fā)率仍高于70%，且兩生物型間無(wú)顯著差異。草甘膦抗性多花黑麥草（Lolium perenne L. subsp. multiflorum）種群在pH值為4～7時(shí)的萌發(fā)率顯著高于敏感種群，不同NaCl濃度下則無(wú)顯著差異［31］，而草甘膦抗性光頭稗生物型在pH值為4～9范圍內(nèi)的萌發(fā)率無(wú)明顯變化，在NaCl濃度為100～200 mmol/L范圍內(nèi)的萌發(fā)率顯著高于敏感生物型［29］。一般認(rèn)為，土壤中NaCl濃度達(dá)20 mmol/L時(shí)即被視為土壤鹽漬化［29］，因此草甘膦抗性牛筋草（R）生物型在土壤鹽堿化程度較高時(shí)仍具有萌發(fā)能力，并能適應(yīng)大多數(shù)的土壤pH值范圍，為避免抗性種群的蔓延，應(yīng)盡量避免抗性牛筋草種子隨物流、苗木調(diào)運(yùn)等傳播至其他地區(qū)。

本研究表明，R、S生物型的萌發(fā)率隨溶液滲透勢(shì)降低呈下降趨勢(shì)，其中滲透勢(shì)為-0.4、-0.5 MPa時(shí)，R生物型的萌發(fā)率顯著高于S生物型。Ismail等的研究表明，在滲透勢(shì)為-0.2、-0.4 MPa時(shí)，牛筋草抗性生物型的萌發(fā)率顯著高于敏感生物型［20］。本研究還發(fā)現(xiàn)，在滲透勢(shì)-0.8 MPa條件下未萌發(fā)的種子，轉(zhuǎn)移至去離子水中后可繼續(xù)萌發(fā)，說(shuō)明 -0.8 MPa 的滲透勢(shì)脅迫條件導(dǎo)致了牛筋草種子的二次休眠，種子通過(guò)休眠避開(kāi)了不利環(huán)境因素，仍保持活力。因此，當(dāng)田間土壤過(guò)于干旱時(shí)，牛筋草R、S生物型可通過(guò)休眠躲避不利的環(huán)境條件，而當(dāng)土壤水分恢復(fù)時(shí)，可快速萌發(fā)出苗。在利用土壤處理除草劑或覆蓋控草時(shí)，保持合適的土壤濕度可能有利于殺死更多的萌發(fā)過(guò)程中的牛筋草種子。

牛筋草R、S生物型的出苗率均隨埋藏深度增加呈下降趨勢(shì)，在0～2 cm的表土層萌發(fā)率均在60%以上，在埋藏深度為5 cm時(shí)萌發(fā)率不足20%，前人的研究表明埋藏深度大于6 cm時(shí)牛筋草無(wú)法出苗［24］。根據(jù)該生物學(xué)特性，在牛筋草危害嚴(yán)重的蔬菜田，若采取翻耕措施，可能有利于減輕牛筋草出苗危害；而在非耕地和果園，一般不進(jìn)行土壤翻耕，這可能是牛筋草在果園、非耕地等免耕田塊大量危害的重要原因之一。然而，因埋藏深度增加未出苗的種子在土壤種子庫(kù)中的最終命運(yùn)如何，是在下一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)開(kāi)始前失去生命力，還是保持休眠直到合適的環(huán)境條件出現(xiàn)而重新造成危害，目前尚無(wú)定論。

本研究分析比較了基于EPSPS基因拷貝數(shù)差異的草甘膦抗性與敏感牛筋草生物型在不同環(huán)境因子下的萌發(fā)和出苗特性，并據(jù)此探討了可能的抗性治理策略，研究采用的抗性和敏感材料具有相同地理背景，有助于縮小不同地理種群帶來(lái)的差異。本研究是在室內(nèi)控制條件下開(kāi)展的相關(guān)試驗(yàn)，依據(jù)其萌發(fā)和出苗特性差異提出的治理策略的可行性和效果需進(jìn)一步開(kāi)展田間試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

［1］馮 莉，陳國(guó)奇. 南方農(nóng)田常見(jiàn)雜草原色圖譜［M］. 廣州：廣東科技出版社，2016：54.

［2］Duke S O. The history and current status of glyphosate［J］. Pest Management Science，2018，74（5）：1027-1034.

［3］中國(guó)農(nóng)藥信息網(wǎng). 農(nóng)藥登記數(shù)據(jù)［DB/OL］. ［2022-12-10］. http：//www.chinapesticide.org.cn/hysj/index.jhtml.

［4］張 純，郭文磊，張?zhí)﹦?，? 廣東農(nóng)田雜草防控的問(wèn)題與對(duì)策［J］. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，47（12）：98-108.

［5］Powles S B，Lorraine-Colwill D F，Dellow J J，et al. Evolved resistance to glyphosate in rigid ryegrass （Lolium rigidum） in Australia［J］. Weed Science，1998，46（5）：604-607.

［6］Lee L J，Ngim J. A first report of glyphosate-resistant goosegrass ［Eleusine indica （L.） Gaertn.］in Malaysia［J］. Pest Management Science，2000，56（4）：336-339.

［7］楊彩宏，田興山，馮 莉，等. 牛筋草對(duì)草甘膦的抗藥性［J］. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（10）：2093-2098.

［8］Chen J C，Huang H J，Zhang C X，et al. Mutations and amplification of EPSPS gene confer resistance to glyphosate in goosegrass （Eleusine indica）［J］. Planta，2015，242：859-868.

［9］Zhang C，F(xiàn)eng L，Tian X S. Alterations in the 5 untranslated region of the 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase （EPSPS） gene in uence EPSPS overexpression in glyphosate-resistant Eleusine indica［J］. Pest Management Science，2018，74：2561-2568.

［10］Zhang C，Yu C J，Yu Q，et al. Evolution of multiple target-site resistance mechanisms in individual plants of glyphosate-resistant Eleusine indica from China［J］. Pest Management Science，2021，77：4810-4817.

［11］Gaines T A，Duke S O，Morran S，et al. Mechanisms of evolved herbicide resistance［J］. Journal of Biological Chemistry，2020，295（30）：10307-10330.

［12］Vila-Aiub M M，Yu Q，Powles S B. Do plants pay a fitness cost to be resistant to glyphosate？［J］. New Phytologist，2019，223（2）：532-547.

［13］Han H P，Vila-Aiub M M，Jalaludin A，et al. A double EPSPS gene mutation endowing glyphosate resistance shows a remarkably high resistance cost［J］. Plant，Cell & Environment，2017，40：3031-3042.

［14］Li Z L，Li X J，Cui H L，et al. Vegetative and fecundity fitness benefit found in a glyphosate-resistant Eleusine indica population caused by 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase overexpression［J］. Frontiers in Plant Science，2021，12：776990.

［15］郭文磊，張?zhí)﹦?，?純，等. 馬唐種子萌發(fā)及幼苗建成對(duì)不同環(huán)境因子的響應(yīng)［J］. 植物保護(hù)，2

［25］Wu X，Li J，Xu H L，et al. Factors affecting seed germination and seedling emergence of Asia minor bluegrass （Polypogon fugax）［J］. Weed Science，2015，63（2）：440-447.

［26］Li Q，Tan J N，Li W，et al. Effects of environmental factors on seed germination and emergence of Japanese brome （Bromus japonicus）［J］. Weed Science，2015，63（1）：1-10.

［27］Xu H L，Su W C，Zhang D，et al. Influence of environmental factors on Cucumis melo L. var. agrestis Naud. seed germination and seedling emergence［J］. PLoS One，2017，12（6）：e0178638.

［28］Chachalis D，Korres N，Khah E M. Factors affecting seed germination and emergence of venice mallow （Hibiscus trionum）［J］. Weed Science，2008，56（4）：509-515.

［29］Mutti N K，Mahajan G，Chauhan B S. Seed-germination ecology of glyphosate-resistant and glyphosate-susceptible biotypes of Echinochloa colona in Australia［J］. Crop & Pasture Science，2019，70：367-372.

［30］杜麗思，李 銣，董玉梅，等. 勝紅薊種子萌發(fā)/出苗對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)［J］. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，39（15）：5662-5669.

［31］Nandula V K，Poston D H，Reddy K N. Seed germination differences between glyphosate-resistant and-susceptible Italian ryegrass populations［J］. Seed Technology，2009，31（2）：122-133.

收稿日期：2022-12-21

基金項(xiàng)目：廣州市基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（編號(hào)：202201010517）；國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：31901900）；廣東省科技計(jì)劃（編號(hào)：2019B121201003）；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（編號(hào)：2022KJ113）。

作者簡(jiǎn)介：郭文磊（1989—），男，山東菏澤人，博士，副研究員，主要從事農(nóng)田雜草抗藥性及防控技術(shù)研究。E-mail：nongzhida@126.com。

通信作者：田興山，博士，研究員，主要從事農(nóng)田雜草抗藥性及防控技術(shù)研究。E-mail：xstian@tom.com。