水稻田稗草對(duì)二氯喹啉酸的抗性機(jī)理研究.pdf

1、水稻是中國(guó)最重要的糧食作物，它的豐產(chǎn)和豐收對(duì)中國(guó)糧食的增產(chǎn)有著決定性作用。稗草是中國(guó)水稻生產(chǎn)中普遍發(fā)生和危害嚴(yán)重的雜草之一，嚴(yán)重影響中國(guó)的水稻產(chǎn)量。由于中國(guó)水稻產(chǎn)區(qū)大部分長(zhǎng)期連作，單一的除草劑品種連續(xù)使用，導(dǎo)致稗草對(duì)常用除草劑的抗藥性增強(qiáng)，雜草抗藥性的發(fā)生已經(jīng)成為制約中國(guó)水稻生產(chǎn)的主要因素。二氯喹啉酸是目前水稻田最常用的除草劑，然而由于連續(xù)使用，使得稗草對(duì)其抗性越來(lái)越強(qiáng)。
　　本論文采用生物測(cè)定方法研究了不同種群稗草對(duì)二氯喹啉酸的

2、抗藥性程度，并結(jié)合化學(xué)分析和分子生物學(xué)方法，系統(tǒng)的研究了稗草對(duì)二氯喹啉酸的抗性機(jī)制。利用化學(xué)合成的方法，合成了一系列新型二氯喹啉酸同系物，確定了其生物活性，并通過(guò)對(duì)不同抗性水稻田稗草的防除效果的研究，為水稻田抗性稗草的合理防除提供理論和實(shí)踐依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1、不同種群水稻田稗草對(duì)二氯喹啉酸的抗藥性存在明顯差異，其中雙鴨山福利、海青、撫遠(yuǎn)通江等四個(gè)地區(qū)稗草對(duì)二氯喹啉酸最為敏感，抗性指數(shù)小于5;齊齊哈爾、樺川、綏棱等四個(gè)

3、地區(qū)稗草處于低水平抗性階段，抗性指數(shù)5～10;富錦、湯原、延壽等五個(gè)地區(qū)處于中等抗性水平，抗性指數(shù)10～20;而通河、樺南、建三江三個(gè)地區(qū)稗草達(dá)到高水平抗性，抗性指數(shù)大于20;不同地區(qū)二氯喹啉酸使用的年限不同，稗草的抗性存在明顯差異，其中使用二氯喹啉酸四年以下的水稻田的稗草對(duì)二氯喹啉酸比較敏感，使用二氯喹啉酸七年以上的水稻田稗草達(dá)到中等抗性水平，而抗性水平最高的是使用二氯喹啉酸十年以上的建三江和通河地區(qū)的稗草。而且隨著使用年限的延長(zhǎng)，稗

4、草對(duì)二氯喹啉酸的抗性也在逐漸增強(qiáng)。
　　2、不同抗性稗草在二氯喹啉酸脅迫下，植株體內(nèi)SOD和POD兩種保護(hù)酶的活性存在明顯差異，在二氯喹啉酸脅迫下，稗草體內(nèi)SOD和POD酶活性會(huì)先有短暫的降低，但隨后活性會(huì)逐漸升高，第五天時(shí)達(dá)到最高，高抗型稗草種群升高幅度明顯大于敏感型稗草種群，隨后兩種酶活性開(kāi)始降低，但高抗型稗草種群降低幅度明顯低于敏感型稗草種群，說(shuō)明稗草對(duì)二氯喹啉酸的抗性機(jī)制與這兩種保護(hù)酶的活性變化有關(guān)，活性越高稗草的抗性越強(qiáng)

5、。
　　3、稗草在二氯喹啉酸脅迫下，植株體內(nèi)CAT酶活性出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，第五天達(dá)到最高，隨后逐漸降低。高抗型稗草種群CAT酶的活性升高幅度明顯高于敏感型稗草種群，而下降的速度也明顯低于敏感型稗草種群，說(shuō)明CAT酶活性越強(qiáng)，稗草對(duì)二氯喹啉酸的抗性越強(qiáng)。
　　4、稗草植株體內(nèi)的MDA含量在二氯喹啉酸脅迫下前三天逐漸升高，三天后逐漸降低。抗性稗草MDA含量升高幅度明顯低于敏感型稗草，說(shuō)明MDA含量越低，稗草對(duì)二氯喹啉酸的抗

6、性越強(qiáng)。
　　5、稗草植株體內(nèi)GSH含量和GST酶活性在二氯喹啉酸脅迫下出現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，高抗型稗草GSH含量降低的幅度明顯小于敏感型稗草。稗草種群受到二氯喹啉酸的脅迫后，GST活性開(kāi)始降低，但高抗型的稗草種群GST活性降低幅度明顯低于敏感型稗草。說(shuō)明代謝酶GST的活性是水稻田稗草在植物生化方面對(duì)二氯喹啉酸產(chǎn)生抗藥性的原因之一，GST酶活性越高，稗草的抗性越強(qiáng)。
　　6、不同抗性稗草在二氯喹啉酸脅迫下，植株體內(nèi)CAT酶

7、和GST酶的基因表達(dá)量存在明顯差異。其中，CAT的表達(dá)量出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，第五天時(shí)達(dá)到最高，高抗型稗草CAT表達(dá)量升高幅度明顯大于敏感型稗草，說(shuō)明CAT酶基因表達(dá)量越高，稗草的抗性越強(qiáng)。在二氯喹啉酸脅迫下，GST酶表達(dá)量出現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，高抗型稗草GST酶表達(dá)量變化的幅度明顯小于敏感型稗草，說(shuō)明GST酶的表達(dá)量越高，稗草的抗性越強(qiáng)。
　　7、在二氯喹啉酸脅迫下，高抗型稗草和敏感型稗草植株體內(nèi)的生長(zhǎng)素(IAA)和脫落酸(

8、ABA)的含量變化存在明顯差異，其中高抗型稗草植株體內(nèi)的生長(zhǎng)素(IAA)含量下降，而敏感型稗草的IAA含量升高。在二氯喹啉酸脅迫下，稗草植株體內(nèi)脫落酸(ABA)的含量出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，其中第五天達(dá)到最高，高抗型稗草ABA含量升高幅度明顯小于敏感型稗草。高抗型稗草兩種激素變化比敏感型稗草激素變化相對(duì)平穩(wěn)。
　　8、不同抗性稗草在二氯喹啉酸脅迫下，植株體內(nèi)的玉米素核苷(ZR)含量和茉莉酸(JA)的含量存在明顯差異，其中植株體內(nèi)的

9、玉米素核苷(ZR)的含量出現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，第五天含量降到最低，高抗型稗草ZR含量下降的幅度明顯小于敏感型稗草。在二氯喹啉酸脅迫下，稗草植株體內(nèi)茉莉酸(JA)的含量出現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，高抗型稗草JA含量升高的幅度明顯低于敏感型稗草。
　　9、以二氯喹啉酸作為底物，與甲醇、乙醇和異丙醇在氯化亞砜催化下，進(jìn)行充分反應(yīng)，可以得到最高產(chǎn)率為77.2％的3，7-二氯喹啉酸甲酯、最高產(chǎn)率為89.4％的3，7-二氯喹啉酸乙酯和最高產(chǎn)率為

10、64.8％的3，7-二氯喹啉酸異丙酯。三種化合物活性順序?yàn)?二氯喹啉酸異丙酯＞二氯喹啉酸乙酯＞二氯喹啉酸甲酯，二氯喹啉酸異丙酯對(duì)抗性稗草的防效明顯高于二氯喹啉酸，二氯喹啉酸異丙酯與氰氟草酯復(fù)配處理能夠?qū)剐园薏葸_(dá)到很好的防效，株防效和鮮重防效均超過(guò)90％。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn):
　　1.利用分子生物學(xué)方法研究了不同抗性稗草的CAT酶和GST酶的基因表達(dá)，闡明了不同抗性水平稗草兩種酶的表達(dá)量存在明顯差異，在二氯喹啉酸脅迫下，CA

11、T的表達(dá)量先升高后降低，高抗型稗草CAT表達(dá)量升高幅度明顯大于敏感型稗草。在二氯喹啉酸脅迫下，GST表達(dá)量先降低后升高，高抗型稗草GST酶表達(dá)量變化的幅度明顯小于敏感型稗草。
　　2.通過(guò)ELISA方法研究了在二氯喹啉酸脅迫下，稗草植株體內(nèi)生長(zhǎng)素(IAA)、脫落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)和茉莉酸類(JA)的含量變化規(guī)律，在二氯喹啉酸脅迫下，高抗型稗草幾種激素的變化幅度明顯小于敏感型稗草，說(shuō)明二氯喹啉酸能夠通過(guò)擾亂激素變化，從