水稻田耐性生物型稗草對二氯喹啉酸的耐藥性機制研究

蔣希峰 宋偉豐

摘要 [目的]明確水稻田稗草對二氯喹啉酸的耐藥性機制。[方法]采用盆栽試驗，測定二氯喹啉酸對耐性生物型稗草體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、谷胱甘肽（GSH）和丙二醛（MDA）含量和活性的影響。[結(jié)果]水稻田耐藥性稗草在二氯喹啉酸脅迫下，SOD和POD活性先增強后減弱，而GSH含量先降低后升高，MDA含量先升高后降低。[結(jié)論]水稻田稗草對二氯喹啉酸的耐藥性與幾種防御酶的活性有直接關(guān)系。

關(guān)鍵詞 稗草;二氯喹啉酸;耐藥性;防御酶

中圖分類號 S451 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2020）05-0154-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.05.042

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Abstract [Objective ]To determine the tolerance mechanism of Echinochloa crusgalli（L.） to chloroquine in rice field. [Method]The enzyme assays of SOD， POD， GSH and MDA in tolerant biotype of E. crusgalli（L.） were conducted by pot experiment. [Result ]Under the stress of chloroquine， the activities of SOD， POD of tolerant E. crusgalli （L.） was enhanced，then decreased， the content of GSH of tolerant E. crusgalli （L.）was reduced，then increased， and the content of MDA of tolerant E. crusgalli （L.） was enhanced， then decreased. [Conclusion ]There is a direct relationship between the activity of E. crusgalli（L.） on chloroquine resistance and several defense enzymes.

Key words Echinochloa crusgalli（L.） Beauv.;Chloroquine;Tolerance;Defense enzymes

黑龍江省是我國北方水稻種植面積最大的省份[1]，但水田稗草對水稻產(chǎn)量的影響非常大，水稻中夾雜稗草將減產(chǎn) 21.7%[2]，草荒較重的將減產(chǎn)86%[3]，甚至絕產(chǎn)，平均減產(chǎn)62.90%[4-6]。二氯喹啉酸是由德國巴斯夫集團在20世紀80年代開發(fā)的一種激素型具有高選擇性水田化學除草劑。二氯喹啉酸對水田稗草等禾本科雜草生長的抑制首先產(chǎn)生于幼齡葉片，然后幼苗開始枯萎與壞死[7]，其藥害作用可能是促進 ACC 在幼芽組織中進行合成所產(chǎn)生的氰化物積累所造成[8]，當達到一定積累量時，便會使稗草的植株特別是幼嫩組織黃化、失綠、死亡 [9-11]。由于連年使用二氯喹啉酸，導致稗草對其抗性越來越強。為了探明稗草對二氯喹啉酸的抗藥性機制，筆者研究了二氯喹啉酸對水稻田稗草體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、谷胱甘肽（GSH）和丙二醛（MDA）含量和活性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

50%二氯喹啉酸可濕性粉劑，江蘇快達農(nóng)化股份有限公司生產(chǎn)（市售）。愈創(chuàng)木酚、EDTA-Na2、核黃素等試劑，哈爾濱化學試劑公司提供。

1.2 方法

采用生理生化測定法，選取敏感的稗草種群、中抗的稗草種群和高抗種群各3個進行盆栽試驗，將培養(yǎng)至三葉一心期的中等抗性水田稗草，采用50%的二氯喹啉酸，劑量分別為225、300和375 g/hm.2，并設(shè)清水空白對照，于處理前和處理后1、3、5、7、10 d分別取樣，測定SOD和POD的活性，以及GSH和MDA的含量，經(jīng)過檢測分析，探討水田稗草對二氯喹啉酸的抗藥性機理。

2 結(jié)果與分析

2.1 二氯喹啉酸對不同抗性水平水稻田稗草SOD活性的影響

二氯喹啉酸對不同抗性水平水稻田稗草SOD活性的影響見圖1。由圖1可知，施藥后不同種群的稗草SOD活性隨噴藥天數(shù)的增加呈先降低后升高再降低的趨勢。施用二氯喹啉酸之前，高抗型的黑龍江省通河縣（R2）稗草SOD活性分別是中抗型黑龍江省富錦市（R1）和敏感型黑龍江省雙鴨山市（S1）的1.01倍和1.07倍。3種抗性水平稗草噴藥后SOD活性開始降低，1 d后SOD活性開始升高，第5天時達到最高值。高抗型（R2）SOD稗草活性比對照組高10.77%，中抗型（R1）稗草SOD活性比對照組高9.94%，敏感型（S1）稗草SOD活性比對照組高6.36%。隨后SOD活性又開始降低，噴藥后10 d高抗型（R2）、中抗型（R1）和敏感型（S1）稗草SOD活性相比對照組分別降低了6.82%、3.45%和3.03%。

2.2 二氯喹啉酸對不同抗性水平水稻田稗草POD活性的影響

二氯喹啉酸對不同抗性水平水稻田稗草POD活性的影響見圖2。由圖2可知，施藥后不同種群的稗草POD活性隨施藥天數(shù)的增加呈先降低后升高再降低的趨勢。施用二氯喹啉酸之前敏感型黑龍江省雙鴨山市（S1）的稗草POD活性分別是高抗型的黑龍江省通河縣（R2）和中抗型黑龍江省富錦市（R1）的1.17倍和1.18倍。敏感型（S1）稗草POD活性受二氯喹磷酸脅迫前后均高于中抗型（R1）稗草和高抗型（R2）稗草。3種抗性水平的稗草噴藥后1 d POD活性分別降低7.54%、9.29%和10.27%，然后POD活性開始升高，第5天時達到最高值，高抗型（R2）稗草POD活性比對照組高27.85%，中抗型（R1）稗草POD活性比對照組高15.99%，敏感型（S1）稗草POD活性比對照組高8.04%。然后POD活性又開始降低。

2.3 二氯喹啉酸對不同抗性水平水稻田稗草GSH含量的影響

二氯喹啉酸對不同抗性水平水稻田稗草GSH含量的影響見圖3。由圖3可知，施藥后不同種群的稗草GSH活性整體隨施藥天數(shù)的增加呈先降低后升高的趨勢。施用二氯喹啉酸之前高抗型的黑龍江省通河縣（R2）稗草GSH含量分別是中抗型黑龍江省富錦市（R1）和敏感型黑龍江省雙鴨山市（S1）的1.17倍和1.38倍。3種抗性水平的稗草處理后GSH含量逐漸降低，第5天時GSH含量降至最低，高抗型（R2）、中抗型（R1）和敏感型（S1）稗草GSH含量相比對照組分別降低了12.32%、13.87%和18.75%;之后GSH含量開始回升，10 d后基本恢復至噴藥前的水平。高抗型（R2）的稗草GSH含量受二氯喹啉酸脅迫前后均高于中抗型（R1）稗草和敏感型（S1）稗草。

2.4 二氯喹啉酸對不同抗性水平水稻田稗草MDA含量的影響

二氯喹啉酸對不同抗性水平水稻田稗草MDA含量的影響見圖4。由圖4可知，施藥后不同抗性水平稗草MDA含量隨噴藥天數(shù)的增加呈先增加后降低的趨勢。施用二氯喹啉酸前敏感型黑龍江省雙鴨山市（S1）的稗草MDA含量分別是中抗型黑龍江省富錦市（R1）和高抗型的黑龍江省通河縣（R2）的1.24倍和1.54倍。3種抗性水平的稗草噴藥后MDA含量逐漸升高，第3天MDA含量達到最高，高抗型（R2）、中抗型（R1）和敏感型（S1）稗草GST活性相比對照組分別升高了15.94%、12.96%和16.28%;之后MDA含量開始回落。敏感型（S1）稗草MDA含量受除草劑脅迫前后均高于中抗型（R1）稗草和高抗型（R2）稗草。

3 結(jié)論與討論

二氯喹啉酸是一種高效的激素類除草劑，其作用能夠影響植株體內(nèi)正常的激素調(diào)節(jié)，使稗草的代謝出現(xiàn)紊亂。在二氯喹啉酸脅迫下，短時間內(nèi)保護酶活性先降低，再升高，以達到降低除草劑對稗草細胞質(zhì)膜、細胞膜等膜系統(tǒng)的傷害，從而起到保護作用。Hoagland等[15]認為，相對于抗性雜草體內(nèi)的靶標位點改變而言，抗性雜草對該類除草劑的代謝能力增強才是其抗藥性產(chǎn)生的主要原因。該研究表明，保護酶SOD和POD的活性與稗草的抗性有直接關(guān)系，在二氯喹啉酸脅迫下，2種酶的活性先降低再升高，第5天后又開始降低，高抗型稗草種群酶活性升高幅度明顯大于敏感型稗草種群，2種酶活性越高稗草的抗性越強。稗草植株體內(nèi)GSH含量在二氯喹啉酸脅迫下呈先降低后升高的趨勢，高抗型稗草GSH含量降低的幅度明顯小于敏感型稗草。而稗草植株體內(nèi)的MDA含量在二氯喹啉酸脅迫下前3 d逐漸升高，3 d后逐漸降低。抗性稗草MDA含量升高幅度明顯低于敏感型稗草，說明MDA含量越低，稗草對二氯喹啉酸的抗性越強。

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