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稻田耳叶水苋对苄嘧磺隆的抗药性及其分子机制的初步研究

王兴国  
【摘要】:鉴于稻田耳叶水苋Ammannia arenaria近年来发生面积迅速扩大,危害严重,常用稻田除草剂苄嘧磺隆防治该草的效果越来越差。但是,有关耳叶水苋对苄嘧磺隆的抗性水平、抗性种群分布和抗性机制国内外尚未见报道。本论文拟比较长江三角洲地区部分稻田耳叶水苋生物型对苄嘧磺隆的抗性程度,并借助分子生物学技术,剖析耳叶水苋抗性生物型和敏感生物型的不同点,旨在探明其抗性机理,为抗药性耳叶水苋的风险评估和有效治理提供依据。研究结果如下: 1、采用琼脂法测定了浙江省和安徽省稻田耳叶水苋不同生物型对苄嘧磺隆的抗性水平。结果表明,所采集的99种耳叶水苋生物型中,94.9%的生物型已对苄嘧磺隆产生了抗性,其中,低抗(3抗性指数RI≤10)、中抗(10<RI≤50)和高抗(RI>50)的生物型分别占总数的26.3%、49.5%和19.2%。宁波生物型NB0143-01和绍兴SX077对苄嘧磺隆的RI值分别高达124.4和120.4。说明稻田耳叶水苋对苄嘧磺隆的抗性程度较高,且在浙江省和安徽省稻田抗性耳叶水苋分布较广。 2、明确了浙江和安徽省部分稻区耳叶水苋对苄嘧磺隆的抗性种群分布及其原因。安徽省广德和浙江省的宁波、绍兴、杭州、嘉兴和湖州6个稻区的耳叶水苋之间对苄嘧磺隆的抗性程度存在较大差异。其中绍兴地区的抗性水平最高,平均RI值为53.1,宁波的次之,平均RI值为35.1,而湖州、杭州、嘉兴地区和安徽广德的抗性水平相对较低,平均RI值分别为24.1、19.9、18.7和16.4。宁绍平原的苄嘧磺隆对耳叶水苋的选择压较大,长期连续用药可能是该地区抗性水平高于其他区域的重要原因。 3、国内外首次获得了稻田耳叶水苋的苄嘧磺隆靶标酶乙酰乳酸合成酶(ALS)基因全长序列。采用分子生物学技术分析了耳叶水苋抗苄嘧磺隆生物型AH014(安徽广德)和敏感生物型HZ001(浙江杭州)的苄嘧磺隆靶标酶ALS(乙酰乳酸合成酶)基因。结果表明,耳叶水苋ALS酶的DNA序列全长为2235bp,编码667个氨基酸,无内含子。将实验所得耳叶水苋ALS氨基酸序列登陆美国国立生物技术信息中心(NCBI),应用BLAST软件比对结果显示,耳叶水苋的ALS氨基酸全长序列与十字花科的播娘蒿、菊科的小白酒草相似度最高,达到86%。这表明,本实验获得的耳叶水苋ALS基因全长及其编码的ALS氨基酸序列正确。这是国内外对于耳叶水苋ALS基因全长的首次报道。 4、探明耳叶水苋ALS基因突变是其对苄嘧磺隆产生抗药性的重要原因。运用DNA Lasergene软件的MegAlign功能模块进行比对,以拟南芥ALS基因为参照,耳叶水苋抗性生物型AH014的ALS氨基酸序列第197位发生了突变,脯氨酸(Pro)被丝氨酸(Ser)取代,而ALS氨基酸序列第197位发生突变已被证实可导致杂草对苄嘧磺隆产生抗性。因此,耳叶水苋的ALS氨基酸序列第197位发生突变可能是该草对苄嘧磺隆产生抗性的重要原因。这是国内外关于耳叶水苋对苄嘧磺隆抗性分子机制的首次报道。


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