白霜，呂慶浩，李怡慧，劉國(guó)平，羅小勇，李凌緒*

（1. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)植物醫(yī)學(xué)學(xué)院，山東省植物病蟲(chóng)害綠色防控工程研究中心，山東 青島 266109；2. 安丘市景芝鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東 濰坊 262119）

菵草（Beckmannia syzigachne）是我國(guó)常見(jiàn)的禾本科二倍體雜草，喜濕，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)、山東省微山湖地區(qū)的稻茬麥田發(fā)生尤為嚴(yán)重[1］。精噁唑禾草靈是小麥田苗后選擇性防除禾本科雜草的主要藥劑之一[2］，通過(guò)抑制禾本科雜草質(zhì)體型乙酰輔酶A 羧化酶（acetyl co-enzyme A carboxylase， ACCase）的活性影響脂肪酸的合成，導(dǎo)致植物死亡[3-4］。但是，越來(lái)越多的雜草已被報(bào)道對(duì)ACCase 抑制劑產(chǎn)生抗藥性，這種抗性往往與靶標(biāo)基因變異有關(guān)。目前，已報(bào)道雜草ACCase CT 區(qū)域突變較多的氨基酸殘基位點(diǎn)是2041 和1781 位，最少的是2088 位。不同位點(diǎn)氨基酸變異的形式也存在多樣化，例如2041 位異亮氨酸（isoleucine， Ile）突變?yōu)樘於０罚╝sparagine， Asn）頻率較高，1781 位異亮氨酸（isoleucine， Ile）變?yōu)榱涟彼幔╨eucine， Leu）頻率較高而變?yōu)槔i氨酸（valine， Val）、蘇氨酸（threonine， Thr）頻率較低[5］。實(shí)驗(yàn)室前期采集自江蘇丹陽(yáng)的麥田菵草種群JS-26 已明確對(duì)ACCase 抑制劑精噁唑禾草靈、唑啉草酯、噁唑酰草胺、烯禾啶、氰氟草酯等均產(chǎn)生不同程度抗性，靶標(biāo)酶質(zhì)體型ACCase 1999 位點(diǎn)氨基酸變異（Trp 突變?yōu)長(zhǎng)eu）是其對(duì)上述除草劑產(chǎn)生抗性的重要原因[6］?？顾幮噪s草一旦脫離除草劑的選擇壓力，其適應(yīng)生存環(huán)境的能力可能會(huì)降低，即所謂的適合度代價(jià)[7-9］。菵草抗性機(jī)制的明確對(duì)其治理策略提供了理論基礎(chǔ)，但是在無(wú)除草劑選擇壓力下，抗性菵草在田間如何演化，群落如何演替等一系列與生產(chǎn)密切相關(guān)的問(wèn)題還亟待解決，而對(duì)抗性菵草適合度的深入研究將有效解釋此類(lèi)問(wèn)題。因此，明確抗藥性雜草在無(wú)除草劑選擇壓力下的適合度變化對(duì)抗性雜草的治理意義重大[4］。目前，質(zhì)體型菵草ACCase Ile-1781-Leu、Trp-2027-Cys、Tle-2041-Asn、Asp-2078-Gly、Gly-2096-Ala 突變型的適合度代價(jià)已被明確，例如Ile-1781-Leu 突變能提高菵草的相對(duì)生長(zhǎng)速率及凈同化率，但對(duì)該基因型菵草的競(jìng)爭(zhēng)力無(wú)顯著影響；Trp-2027-Cys 突變能降低菵草種子產(chǎn)量但對(duì)營(yíng)養(yǎng)期生長(zhǎng)無(wú)影響；Tle-2041-Asn 和Gly-2096-Ala 突變則對(duì)菵草營(yíng)養(yǎng)期生長(zhǎng)及競(jìng)爭(zhēng)能力均無(wú)顯著影響；Asp-2078-Gly突變可降低菵草的生長(zhǎng)速率及凈同化率，同時(shí)還會(huì)影響菵草的植株生物量、株高及結(jié)種量[7］。但是Trp-1999-Leu突變對(duì)菵草的生長(zhǎng)特性、繁殖力和競(jìng)爭(zhēng)力等適合度變化的影響未見(jiàn)報(bào)道。

對(duì)抗性菵草適合度的分析需要注意選擇與抗性菵草具有相似遺傳背景的材料作對(duì)照，因?yàn)椴煌z傳背景下的種群往往表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)特性。本研究的兩種基因型菵草均分離自JS-26 種群，參照之前的衍生酶切擴(kuò)增序列多態(tài)性技術(shù)（derived cleaved amplified polymorphic sequences， dCAPS）方法[10］，通過(guò)錯(cuò)配引入Hind III 的酶切位點(diǎn)（AAGCTT）擴(kuò)增JS-26 菵草質(zhì)體Accase CT 區(qū)片段，分析菵草質(zhì)體ACCase 的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism， SNP）（G/T）。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)Hind III 內(nèi)切酶消化后電泳檢測(cè)，野生型種群只有一條390 bp 條帶，純合突變型種群有一條可見(jiàn)的349 bp 條帶和一條不可見(jiàn)的41 bp 條帶，雜合型同時(shí)存在390 和349 bp 兩條條帶。根據(jù)dCAPS 分析結(jié)果，純合野生型和突變型種群被分別置于不同溫室培養(yǎng)，收取純合基因型菵草種子[11］。本研究以不存在遺傳背景差異的ACCase 1999 位突變純合體（Trp/Trp， RR）和1999 位純合野生型（Leu/Leu， SS）為研究對(duì)象，研究1999 位點(diǎn)Trp 突變?yōu)長(zhǎng)eu 對(duì)菵草的生長(zhǎng)特性及生態(tài)適合度的影響，以期為該基因型菵草的進(jìn)化及治理提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

抗性菵草種群JS-26 采集自江蘇省丹陽(yáng)市，其質(zhì)體ACCase CT 區(qū)域1999 位氨基酸色氨酸（tryptophane， Trp）突變?yōu)長(zhǎng)eu，通過(guò)dCPAS 法[10］從JS-26 種群中分離得到純化的RR 及SS 基因型。

1.2 種子萌發(fā)及培養(yǎng)

將菵草種子放在鋪有兩層濾紙的9 cm 培養(yǎng)皿中，加入5 mL 清水，將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中催芽，每天更換一次水。培養(yǎng)箱溫度為白天20 ℃/晚上10 ℃，光照周期為12 h 晝夜交替。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至1～2 cm 時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)要求將其移栽至相應(yīng)大小的花盆中，花盆均為直徑22.5 cm×高15 cm。填盆基質(zhì)為取自青島農(nóng)業(yè)大學(xué)牡丹園未施用過(guò)除草劑的壤土，過(guò)2 mm 篩。除田間競(jìng)爭(zhēng)試驗(yàn)外，室內(nèi)培養(yǎng)條件均為白天溫度（25±5） ℃，夜間（15±5） ℃。

1.3 早期生長(zhǎng)特性對(duì)比

催芽后的RR 和SS 基因型菵草移栽于花盆中培養(yǎng)。每盆移栽5 株，每個(gè)基因型20 盆。分別于移栽后第10 和15 天測(cè)量株高及地上生物量，整體試驗(yàn)重復(fù)兩次。

1.4 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)特性對(duì)比

萌發(fā)后的菵草移栽至花盆中培養(yǎng)，菵草葉面積和地上干重于移栽后的第25 和53 天進(jìn)行測(cè)量和記錄，每個(gè)基因型每次測(cè)量4 盆，取平均值。比較兩種基因型菵草相對(duì)生長(zhǎng)速率（relative growth rate， RGR）[12］、凈同化率（net assimilation rate， NAR）和葉面積比（leaf area ratio， LAR）[13］的差異，整體試驗(yàn)重復(fù)兩次。計(jì)算公式如下：

式中：t為時(shí)間，W為干物質(zhì)量，w1、w2分別為t1、t2時(shí)間的干物質(zhì)量。

式中：L為葉面積，L1、L2分別為t1、t2時(shí)間的葉面積。

1.5 成熟期生長(zhǎng)特性對(duì)比

將RR 和SS 幼苗移栽入花盆中。在日光溫室中培養(yǎng)，按需定量澆水，自然光照，隨機(jī)擺放花盆并定期打亂，花盆大小、植株培養(yǎng)基質(zhì)、培養(yǎng)條件如1.2 所述。觀察記錄菵草的分蘗數(shù)，評(píng)估每株植物的生殖生長(zhǎng)情況。

從第一次成熟開(kāi)始依次收集RR 和SS 植株的花序，將每一株植株的花序脫粒，分離種子，并對(duì)總種子質(zhì)量進(jìn)行量化。每棵菵草的種子產(chǎn)量（Sn）為：

式中：TSW為每株菵草產(chǎn)生的總種子重量，SW為每株菵草100 粒種子的重量。

根據(jù)Reekie 等[14］的方法估算每個(gè)基因型植物中分配給種子的資源的相對(duì)比例[即繁殖力（reproduction effort， RE）］。計(jì)算公式如下：

式中：Sb表示每株菵草所有種子的生物量，Tb表示每株植物產(chǎn)生的總生物量（根、莖、葉、花序和種子）。

1.6 室內(nèi)條件下菵草的種間競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)比

在室內(nèi)采用盆栽法比較兩種基因型菵草和小麥（Triticum aestivum）的種間競(jìng)爭(zhēng)力。把出芽的菵草移栽入直徑24 cm×高12 cm 的花盆中，每盆4 株菵草。在種植菵草的花盆中植入小麥（寧麥13），使得盆中小麥密度依次為0、40、80、160、320、640 株·m-2?；ㄅ桦S機(jī)擺放并每2 d 隨機(jī)調(diào)整位置。在小麥成熟前，測(cè)定菵草的結(jié)種量、地上生物量[6］，每處理包含4 次重復(fù)。

數(shù)據(jù)處理參照Vila-aiub 等[15］的方法，利用SigmaPlot 采用雙曲非線(xiàn)性模型計(jì)算評(píng)價(jià)兩種基因型菵草在室內(nèi)盆栽條件下與小麥的競(jìng)爭(zhēng)力，計(jì)算公式如下：

旅游作為消費(fèi)者行為自古至今普遍存在，但醫(yī)療旅游、自然醫(yī)藥旅游、健康旅游等旅游的具體形式又因社會(huì)制度、發(fā)展階段、經(jīng)濟(jì)水平、文化信仰等不同而存在巨大差異。

式中：x表示小麥密度，y表示菵草種子產(chǎn)量，a表示無(wú)小麥時(shí)菵草種子產(chǎn)量，b表示斜率。曲線(xiàn)坡度越大，表示與小麥的競(jìng)爭(zhēng)力越弱。

1.7 田間條件下菵草的種間競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)比

為了驗(yàn)證兩種基因型菵草和小麥的種間競(jìng)爭(zhēng)力，分別于2019 和2020 年開(kāi)展田間競(jìng)爭(zhēng)試驗(yàn)，試驗(yàn)地分別位于山東省萊西市和青島市即墨區(qū)。田間小麥品種均為濟(jì)麥20，小麥行間距為18 cm，種植小麥后10 d，在小麥行間移栽三葉期菵草，菵草株間距為18 cm。小區(qū)設(shè)為1.5 m×1.2 m，每小區(qū)移栽20 株菵草，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每基因型移栽4個(gè)小區(qū)作為4 次重復(fù)，共計(jì)8個(gè)小區(qū)[16］。整個(gè)生長(zhǎng)周期人工除草，田間管理方式按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)操作進(jìn)行。次年菵草成熟后收集其種子，測(cè)定種子產(chǎn)量，并測(cè)定其株高、分蘗數(shù)和地上生物量。

1.8 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，使用Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、處理，采用IBM SPSS Statistics 26 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（α=0.05），并通過(guò)SigmaPlot 12.5 進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 早期生長(zhǎng)特性分析

為了明確兩種基因型菵草的早期生長(zhǎng)差異，本研究測(cè)定了菵草移栽第10 和15 天時(shí)的株高、地上生物量。結(jié)果表明，在菵草移栽第10 天時(shí)，抗性菵草RR 與敏感型菵草SS 的生物量和株高均無(wú)顯著差異；但是在第15 天時(shí)，RR 型菵草的生物量和株高分別為2.05 g·株-1和86.65 mm，SS 型菵草的生物量和株高分別為2.73 g·株-1和97.92 mm，RR 植株的生物量和株高分別顯著低于SS 植株24.9%和11.5%（表1），由此說(shuō)明早期生長(zhǎng)階段抗性菵草RR的生長(zhǎng)速率稍慢于SS 型菵草。

表1 不同基因型菵草早期生長(zhǎng)階段植株生物量和株高對(duì)比Table 1 Comparison of biomass and plant height of different B.syzigachnegenotypes in early growing stage

2.2 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)特性對(duì)比

為明確兩種基因型菵草在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)差異，本研究測(cè)定了兩種基因型菵草在移栽后第25 和53 天時(shí)的地上生物量及葉面積，并分別測(cè)定了二者在移栽25～53 d 這一階段的相對(duì)生長(zhǎng)速率、凈同化率和葉面積比。結(jié)果表明，兩種基因型菵草在25 和53 d 時(shí)地上生物量及葉面積均無(wú)顯著差異；然而在這一生長(zhǎng)階段，RR 型菵草表現(xiàn)出了較低的相對(duì)生長(zhǎng)速率（RGR）和凈同化率（NAR），分別比SS 型低18.2%和28.6%，但RR 型卻具有更高的葉面積比（LAR），比SS 型高14.0%（表2），這可能是導(dǎo)致二者在53 d 時(shí)具有相似地上生物量的原因。而且在這一階段，RR 和SS 型較早期生長(zhǎng)差異有所減小。

表2 不同基因型菵草營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期階段的生長(zhǎng)參數(shù)Table 2 Plant growth traits of different B. syzigachnegenotypesat the vegetative stage

2.3 成熟期生長(zhǎng)特性對(duì)比

為了明確兩種基因型菵草在成熟期時(shí)的生長(zhǎng)特性差異，在溫室條件下比較了兩種基因型菵草在成熟期時(shí)的分蘗數(shù)、平均植株總生物量、平均植株種子數(shù)、平均植株總種子重量和繁殖力。結(jié)果表明，兩種基因型菵草在植株成熟期時(shí)平均植株總生物量、分蘗數(shù)、平均植株種子數(shù)均無(wú)顯著差異（表3）。但是RR 型菵草在平均植株總種子重量、繁殖力方面表現(xiàn)出劣勢(shì)，與SS 型植株相比，RR 基因型平均植株總種子重量減少11.4%，繁殖力降低13.1%（表3）。

表3 不同基因型菵草植株繁殖力對(duì)比Table 3 Comparison of reproduction effort between different B. syzigachnegenotypes

2.4 室內(nèi)條件下菵草與小麥的競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)比

為了明確兩種基因型菵草與小麥的種間競(jìng)爭(zhēng)力差異，在室內(nèi)條件下，利用盆栽試驗(yàn)比較了兩種基因型菵草對(duì)不同密度的小麥的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。結(jié)果表明，隨著小麥密度的增加，兩種基因型菵草的長(zhǎng)勢(shì)、結(jié)種量均受到抑制，但是RR 基因型菵草表現(xiàn)出更弱的競(jìng)爭(zhēng)能力。在40、80、160、320、640 株·m-2的小麥密度下，RR 型菵草的地上生物量比SS 型分別降低了29.6%、35.2%、41.5%、46.6%、42.4%（圖1）；平均種子產(chǎn)量比SS 型分別降低了46.6%、51.5%、48.2%、64.9%、55.9%（圖2）。

圖1 RR 和SS 基因型菵草在不同小麥密度下的地上生物量Fig. 1 Aboveground biomass of RR and SS genotypes B.syzigachne at different wheat densities

圖2 RR 和SS 基因型菵草在不同小麥密度下的平均種子產(chǎn)量Fig. 2 Average seed yield of RR and SS genotypes B.syzigachne at different wheat densities

2.5 田間條件下菵草的種間競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)比

為了進(jìn)一步驗(yàn)證室內(nèi)兩種基因型菵草與小麥競(jìng)爭(zhēng)力差異的結(jié)果，在田間條件下比較了在小麥競(jìng)爭(zhēng)下的兩種基因型菵草的株高、分蘗數(shù)、地上生物量和種子產(chǎn)量。田間試驗(yàn)分兩年兩地進(jìn)行，菵草生長(zhǎng)期間未施用任何除草劑。兩地試驗(yàn)結(jié)果均表明，經(jīng)過(guò)8個(gè)月的生長(zhǎng)，兩種基因型菵草株高、分蘗數(shù)差異不顯著；但RR 基因型菵草與SS 型相比其地上生物量和種子產(chǎn)量分別減少了17.6%、21.1%（即墨），30.2%、34.7%（萊西）（表4）。這表明RR 基因型菵草在地上生物量和種子產(chǎn)量方面表現(xiàn)出一定的適合度代價(jià)，這與室內(nèi)盆栽試驗(yàn)結(jié)果一致。

表4 不同基因型菵草在田間競(jìng)爭(zhēng)壓力下的生長(zhǎng)參數(shù)Table 4 Growth traits under competitive pressure in the field of different B. syzigachnegenotypes

3 討論

衡量個(gè)體或種群在不同環(huán)境下的適應(yīng)程度，或者是個(gè)體對(duì)群體基因庫(kù)的相對(duì)貢獻(xiàn)程度即所謂的適合度，也是指特定基因型個(gè)體在同種生物群體中生存和繁衍后代的能力[17-19］。具有抗性基因存在的雜草在無(wú)除草劑選擇壓力下的適合度變化對(duì)預(yù)測(cè)其進(jìn)化動(dòng)態(tài)至關(guān)重要，也可以為利用其產(chǎn)生的適合度代價(jià)進(jìn)行抗性雜草的治理提供參考。對(duì)抗性雜草適合度的分析需要選擇遺傳背景相似的試驗(yàn)材料作對(duì)照，本研究的兩種基因型菵草不存在遺傳背景差異。

本研究中，在菵草早期生長(zhǎng)階段，RR 基因型菵草生物量積累效率較低，僅在種植后的10～15 d，RR 型菵草的地上生物量和株高分別比SS 低24.9% 和11.5%（表1）。含有5-烯醇式丙酮酸-3-磷酸酯合成酶（5-enolpyruvylshikimate-3-phosphase synthase， EPSPS）雙位點(diǎn)突變（Thr-102-Ile/Pro-106-Ser）的草甘膦抗性牛筋草（Eleusine indica）在早期生長(zhǎng)階段也表現(xiàn)出了較慢的生長(zhǎng)速率[20］，這說(shuō)明在沒(méi)有除草劑的選擇壓力下，ACCase Trp-1999-Leu 變異可能影響植株在早期生長(zhǎng)階段的生物量積累效率。在菵草營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，RR 基因型菵草的相對(duì)生長(zhǎng)速率和凈同化率均低于SS 型（表2），這表明RR 型在捕獲光、吸收二氧化碳或儲(chǔ)存光同化物方面弱于SS植株[21］。但是RR 型具有較高的葉面積比，這也有可能是造成RR 和SS 在53 d 時(shí)具有相近生物量積累的原因。在抗ACCase 抑制劑類(lèi)除草劑的硬直黑麥草（Lolium rigidum）中，ACCase Asp-2078-Gly 突變會(huì)導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段RGR、NAR 降低，但是對(duì)LAR 沒(méi)有明顯影響，最終抗性植株表現(xiàn)出較低的生物量積累[22］。在抗ACCase 抑制劑類(lèi)除草劑的菵草中，Asp-2078-Gly 突變導(dǎo)致菵草RGR、NAR、LAR 均有所降低，Ile-2041-Asn、Gly-2096-Ala突變則對(duì)菵草的RGR、NAR 和LAR 沒(méi)有顯著影響[21］。在抗性棒頭草（Polypogon fugax）和大穗看麥娘（Hordeum glaucum）中，ACCase Ile-2041-Asn 突變同樣沒(méi)有影響植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)[23-24］。但是對(duì)乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase， ALS）抑制劑產(chǎn)生抗性的播娘蒿（Descurainia sophia），Pro-197-Leu、Pro-197-His、Pro-197-Thr、Asp-376-Glu、Trp-574-Leu 等基因突變可顯著降低播娘蒿的生物量積累[25］。基于以上案例分析，相同基因的相同位點(diǎn)突變會(huì)因雜草種類(lèi)或種群不同表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)效應(yīng)，同一種群雜草也會(huì)因相同基因的不同位點(diǎn)突變或同一位點(diǎn)的不同突變形式表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)狀態(tài)，可見(jiàn)基因突變對(duì)雜草生長(zhǎng)的影響受雜草種類(lèi)、種群不同而呈現(xiàn)多效性。

本研究發(fā)現(xiàn)Trp-1999-Leu 純合突變型菵草（RR 型）和純合野生型菵草（SS 型）在成熟期的分蘗數(shù)、平均植株總生物量和種子數(shù)量未見(jiàn)顯著差異，但是Trp-1999-Leu 純合突變型菵草平均植株總種子重量和繁殖力顯著低于野生型菵草，這說(shuō)明ACCase Trp-1999-Leu 基因突變使菵草在生殖生長(zhǎng)方面產(chǎn)生明顯的適合度代價(jià)。其他抗性雜草因除草劑靶標(biāo)基因突變導(dǎo)致種子產(chǎn)量適合度降低也有類(lèi)似的報(bào)道。例如對(duì)比抗ACCase 抑制劑類(lèi)除草劑的硬直黑麥草ACCase Ile-1781-Leu 突變型和野生型的繁殖力發(fā)現(xiàn)，抗性突變個(gè)體產(chǎn)生的種子千粒重要低于野生型個(gè)體[26］。在ALS Trp-574-Leu 突變導(dǎo)致的抗ALS 抑制劑的早熟禾（Poa annua）中也發(fā)現(xiàn)了這種適合度代價(jià)，該突變導(dǎo)致抗性植株種子產(chǎn)量降低、分蘗減少[27］。而ACCase Ile-2041-Asn 突變則不會(huì)影響棒頭草的繁殖力[24］。這說(shuō)明，除草劑靶標(biāo)基因抗性突變對(duì)抗性植株繁殖力的適合度影響是多樣的。但是靶標(biāo)基因抗性突變使植株產(chǎn)生繁殖力的適合度代價(jià)對(duì)雜草治理十分有利，如若發(fā)現(xiàn)靶標(biāo)基因突變降低抗性種群繁殖力的雜草種群，不施用除草劑或許更有助于抗性雜草的治理。

本研究同樣比較了Trp-1999-Leu 純合突變型菵草和純合野生型菵草與小麥競(jìng)爭(zhēng)能力的差異。分別在室內(nèi)和田間條件下展開(kāi)試驗(yàn)。室內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)試驗(yàn)表明，RR 和SS 型菵草的結(jié)種量和地上生物量均隨小麥密度增加而降低，而RR 型菵草結(jié)種量和地上生物量，均顯著低于SS 型菵草。田間試驗(yàn)與室內(nèi)結(jié)果基本一致：Trp-1999-Leu 突變對(duì)菵草植株的株高和分蘗數(shù)均影響不大，但結(jié)種量和地上生物量均受到顯著影響，在即墨和萊西地塊均得到了一致的試驗(yàn)結(jié)果（表4）。因此，ACCase Trp-1999-Leu 突變可降低菵草與小麥的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其在繁殖和生物量積累方面使菵草表現(xiàn)出明顯的適合度代價(jià)。本試驗(yàn)結(jié)果可說(shuō)明，在有小麥競(jìng)爭(zhēng)的條件下，抗性菵草在田間傳播、擴(kuò)散能力更弱。相似的結(jié)果在其他雜草中也有報(bào)道，例如ALS Ala-122-Asn 突變的抗性稗草（Echinochloa crus-galli）在存在種間競(jìng)爭(zhēng)和非競(jìng)爭(zhēng)條件下抗性植株均發(fā)育遲緩[28］。ACCase Trp-2027-Cys 突變型菵草結(jié)種量減少；Asp-2078-Gly 突變型菵草的生物量、結(jié)種量均顯著降低[7］。綜上說(shuō)明，除草劑靶標(biāo)基因的變異或許會(huì)降低某些雜草的種間競(jìng)爭(zhēng)力。這種適合度代價(jià)對(duì)抗性雜草的治理十分有利，競(jìng)爭(zhēng)力降低的抗性雜草在無(wú)除草劑的選擇壓力下，種群自然進(jìn)化可能朝著減少的趨勢(shì)發(fā)展。如若抗性雜草存在靶標(biāo)基因變異但生長(zhǎng)未受影響，這無(wú)疑會(huì)加大抗性雜草的治理難度。

4 結(jié)論

本研究以質(zhì)體ACCase 等位基因純合突變引起抗性的菵草及純合野生型菵草為研究對(duì)象，探討了Trp-1999-Leu 突變對(duì)菵草生長(zhǎng)、繁殖及競(jìng)爭(zhēng)力的影響。結(jié)果表明該基因突變可減緩菵草在早期階段的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。但是在生長(zhǎng)的中期，RR 與SS 地上生物量積累差異并不顯著。在存在小麥種間競(jìng)爭(zhēng)條件下，ACCase Trp-1999-Leu 基因突變雖不影響菵草的株高及分蘗，但會(huì)顯著降低菵草的繁殖力和地上生物量，產(chǎn)生明顯的競(jìng)爭(zhēng)力適合度代價(jià)，這種代價(jià)在無(wú)除草劑競(jìng)爭(zhēng)壓力下可降低該基因型菵草的治理難度。