廣西靈川等4地刺莧和反枝莧對草甘膦的敏感性

歐翔 路濤 陳展冊 鄧全道 蒙月月

摘要：刺莧和反枝莧在廣西各地農田均有分布，綜合運用培養皿種子檢測法、整株生物測定法對廣西4個不同地點的刺莧和反枝莧種群進行草甘膦敏感性測定。結果表明，桂林靈川的刺莧和桂林興安的反枝莧對草甘膦表現出敏感性下降的情況。同時，使用生化指標測定法檢測的植株體內莽草酸含量變化情況與其敏感性變化趨勢基本一致。

關鍵詞：刺莧;反枝莧;草甘膦敏感性;莽草酸含量

中圖分類號：S482.4 ?文獻標志碼：A ?文章編號：1003-935X（2019）01-0041-05

Abstract：Amaranthus spinosus and Amaranthus retroflexusto distributed in all fields in Guangxi area;samples of each species samples were separately collected at 4 sites and their response to glyphosate was evaluated by seed culturing and whole plant bioassays. A.spinosus in Lingchuan area and A.retroflexus in Xingan were less sensitive to glyphosate than those of other locations. The variation inshikimic acid content in plants detected by a biochemical index determination method was consistent with their glyphosate sensitivity.

Key words：Amaranthus spinosus;Amrarnthus retroflexus;sensitivity toglyphosate;shikimic acid content

刺莧（Amaranthus spinosus），原產于熱帶美洲，危害旱作物田、蔬菜地及果園，嚴重消耗土壤肥力。反枝莧（Amrarnthus retroflexus），原產于美洲，容易影響其他生物的生長、繁殖，還可以混雜在作物種子中影響產量。莧屬外來有害雜草是病毒、病蟲害等的寄主[1]。刺莧和反枝莧作為農田雜草，具有繁殖形式多、周期短、傳播速度快、適應性強等特點。

草甘膦（N-磷酸甲基甘氨酸）作為廣譜滅生性除草劑，是國內外防治一年生和多年生雜草的主要農藥之一[2]。我國是草甘膦的生產和應用大國，隨著草甘膦在農業生產中使用量的增加，抗草甘膦雜草的種類不斷增多，其耐藥性不斷增強[3-5]。

培養皿種子檢測法是近年來除草劑抗藥性檢測領域使用較多的一種檢測方法，這種方法是把經過赤霉素催芽的種子放在浸藥的濾紙上進行培養，通過測定主根長或鮮重等指標診斷雜草的抗藥性水平[6]。為了佐證試驗效果，本試驗同時采用整株生物測定法對刺莧及反枝莧種子進行栽種培養，測定鮮重抑制率中濃度（ED50值）;使用生化指標測定法，用略高于整株鮮重抑制率中濃度的草甘膦溶液進行處理，以檢測植株體內莽草酸（shikimic acid）含量的變化情況。

本研究以廣西4個不同地區的刺莧種群和反枝莧種群為研究對象，綜合運用培養皿種子檢測法、整株生物測定法、生化指標測定法來探究研究對象在不同地區間的草甘膦敏感性差異水平，將為廣西農田防治刺莧和反枝莧雜草提供科學數據。

1 材料與方法

1.1 供試對象

刺莧和反枝莧供試雜草種子于2017—2018年在廣西壯族自治區桂林市靈川縣道路邊、桂林市興安縣菜地邊、南寧市武鳴縣、防城港市港口附近菜地采集。

供試藥劑：草甘膦異丙胺鹽95%原藥（河北奇峰化工有限公司生產），莽草酸標準液（20 mg，測定用，Stanford Chemicals生產）。

試驗儀器：人工氣候培養箱（HQH-400型），紫外分光光度計（島津UV-2550型）。

1.2 試驗方法

1.2.1 培養皿種子檢測法 挑選飽滿程度一致的刺莧、反枝莧種子，在0.2%、0.6%赤霉素溶液中分別浸泡24 h進行催芽[7]。隨后用草甘膦異丙胺鹽95%原藥加蒸餾水配制成質量濃度（有效成分含量）分別為375.000、93.750、23.438、5.860、1.465、0.366、0.092 mg/L的草甘膦異丙胺鹽溶液，以蒸餾水為對照（CK）組。將種子分別放入直徑為9 cm、鋪有2張濾紙的培養皿中，每皿20粒，每皿分別加入5 mL上述不同質量濃度的藥液，置于光照培養箱內[8]。培養周期和溫度設為白天 16 h、36 ℃，夜晚 8 h、25 ℃。培養10 d后測量根長，計算抑制率及對應的回歸方程，試驗重復3次。試驗數據由DPS軟件處理。

1.2.2 整株生物測定法測定鮮重抑制率中濃度 使用0.2%、0.6%赤霉素溶液浸泡不同地區的刺莧、反枝莧種子各80粒，24 h后分別均勻地播種在直徑10 cm、高5 cm的培養杯中。反枝莧種子需要覆蓋1層薄土，設定培養周期和溫度為白天16 h、30 ℃，夜晚8 h、25 ℃[9]。每天用噴壺澆水1次，進行觀察培養。定期去除干擾雜草。

待植株長至3～4葉期間，保留長勢基本一致的30株苗繼續培養至5～6葉齡，用配制成相應倍數濃度的95%草甘膦異丙胺藥液進行噴灑，有效成分草甘膦的用量為600.000、150.000、37.500、9.375、2.344、0.586 g/hm2。以噴灑清水的為空白對照（CK）組，噴藥10 d后，剪取地面部分稱質量。試驗重復2次，計算鮮重抑制率：鮮重抑制率=（CK-草甘膦處理）/CK×100%。建立毒力方程，求出鮮重抑制率中濃度。使用DPS軟件處理試驗數據。

1.2.3 生化指標測定法測定莽草酸含量 根據“1.2.2”節的方法選取植株在4～6葉齡的幼苗，用有效成分略高于最高ED50值的草甘膦濃度（4、8 g/hm2），分別對刺莧和反枝莧的莖葉進行噴霧處理[9]，以未經草甘膦處理的植株作為試驗CK組，于試驗后0、1、3、5、7、9 d分別剪取植株莖葉進行莽草酸含量的測定。

采用婁遠來等的方法測定莽草酸含量[10]：取0.5 g莖葉組織研磨，加入1 mL濃度為0.25 mol/L的HCl，搖勻，4 ℃離心（1 200 r/min，15 min），取上層清液于4 ℃下待測。取200 μL待測液，加入 2 mL 濃度為0.01 g/mL的過碘酸溶液，混勻后加入1 mol/L NaOH和0.1 mol/L 甘氨酸，搖勻靜置 5 min 后在380 nm處測定吸光度。根據莽草酸標準曲線計算出目標雜草的莽草酸含量。

莽草酸標準曲線的繪制方法[11]：取莽草酸標準樣品10 mg，溶于1 mL濃度為0.25 mol/L的HCl中，分別取0、1、5、10、40、50 μL于試管中，加HCl至1 mL。使用與莽草酸含量測定相同的步驟測定380 nm處的吸光度。

2 結果與分析

2.1 廣西本地刺莧對草甘膦的敏感性水平

由表1可知，廣西4個本地刺莧種群種子對草甘膦的相對抗性倍數在1.000～2.288之間。桂林靈川的種群對草甘膦的敏感性有所下降，桂林興安的種群對草甘膦較敏感。由表2可知，在4～6葉齡植株的抑制中濃度檢測中，桂林興安的種群ED50值最低，為2.817 g/hm2，桂林靈川的種群ED50值最高，為3.952 g/hm2。

2.2 廣西本地反枝莧對草甘膦的敏感性水平

由表3可知，廣西4個本地刺莧種群種子對草甘膦的相對抗性倍數在1.000～1.477之間。桂林興安的種群對草甘膦的敏感性有所下降，防城港港口的種群對草甘膦較敏感。由表4可知，在 4～6葉齡植株的抑制中濃度檢測中，防城港的種群ED50值最低，為3.243 g/hm2，桂林興安的種群ED50值最高，為7.916 g/hm2。

2.3 生化指標測定法檢測廣西4個本地刺莧和反枝莧莽草酸含量

為了進一步確認廣西靈川等4地不同種群刺莧與反枝莧對草甘膦敏感性的變化情況，用有效成分略高于植株4～6葉齡最高ED50值的草甘膦濃度（4、8 g/hm2）分別對刺莧和反枝莧的植株莖葉進行噴霧。由圖1、圖2可知，經過噴藥處理之后的刺莧與反枝莧體內的莽草酸積累量與空白對照相比明顯提高。相對較敏感的桂林興安的刺莧種群的莽草酸含量高于草甘膦敏感性較低的桂林靈川的刺莧種群;而較敏感的防城港的反枝莧種群累積的莽草酸含量高于草甘膦敏感性較低的桂林興安反枝莧種群。

3 討論

刺莧、反枝莧是我國重要的農田莧屬雜草，在廣西分布面積較大，草甘膦作為主要的農田除草劑，在廣西的使用非常普遍。本試驗以廣西本地的4個刺莧種群和4個反枝莧種群為研究對象，采用目前抗藥性研究中較為常見的培養皿種子檢測法和整株生物測定法對其草甘膦抗藥性進行了檢測，并使用生化指標測定法對4～6葉齡的植株體內莽草酸積累量的變化情況進行了測試。試驗結果表明，廣西不同區域種群的刺莧和反枝莧對草甘膦的敏感性有所差別，其中桂林靈川的刺莧和桂林興安的反枝莧均表現出對草甘膦敏感性下降的情況。

廣西作為我國重要的農作物產區與糧食進口地區，面臨著較為復雜的農田雜草防治情況[12]。隨著草甘膦的大量生產和使用，以及農田連作、免少耕等情況的持續發生，廣西區域內的雜草存在產生抗藥性的風險。在摸清廣西不同地域內刺莧與反枝莧雜草對草甘膦的敏感性后，可以對區域內作物及時采取合理的耕作栽培制度與方式，例如采取輪作、耕翻輪換、更換除草劑等措施，可以有效治理和控制抗藥性雜草的生長和蔓延。由于草甘膦的作用機制是通過抑制植物體內5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS），破壞植物體生長[13]，因此在試驗方法上可以通過酶活代謝檢測法或者分子水平檢測法來進行更為精確的檢測，從而進一步探究莧屬雜草體內酶活性的變化情況。

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