日本看麥娘對高效氟吡甲禾靈抗性機理的研究.pdf

1、日本看麥娘(Atopecurus japonicus)是我國油菜田及小麥田的惡性禾本科雜草，本研究室已發(fā)現(xiàn)其對高效氟吡甲禾靈(haloxyfop-R-methyl)產(chǎn)生抗藥性，但其抗性機理未見報道。本文在本實驗室前期研究的基礎(chǔ)上，選用抗性及敏感日本看麥娘為試材，克隆其乙酰輔酶A羧化酶(Acetyl coenzyme Acarboxylase，簡稱ACCase)的基因序列，找出突變位點，明確靶標(biāo)酶抗性機理；測定了細(xì)胞色素P450(cyto

2、chrome P-450monooxygenases， P450)還原酶和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione-S-transferases, GST)的活性，比較其差異，初步分析這兩個代謝酶在抗性產(chǎn)生中的作用；測定抗性及敏感日本看麥娘試材中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)活性和過氧化氫(H2O2)、丙二醛(MDA)、葉綠素含量，明確氧化酶系等相關(guān)指標(biāo)在抗性和敏感材料中的表現(xiàn)差異。最終根據(jù)以上

3、結(jié)果綜合分析，初步明確日本看麥娘對高效氟吡甲禾靈產(chǎn)生抗藥性的機理。
　　 為了明確抗藥性發(fā)生的分子機理，本實驗從分子水平上研究了日本看麥娘對高效氟吡甲禾靈的抗性機制，初步確定其靶標(biāo)酶乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)的突變位點。通過對抗性及敏感日本看麥娘ACCase基因片段的擴增和克隆，比較兩種生物型的基因序列。發(fā)現(xiàn)在CT(carboxyltransferase)區(qū)有五個突變位點，分別位于1686位丙氨酸突變?yōu)樘K氨酸(Ala-16

4、86-Thr);1734位精氨酸突變?yōu)楦拾彼?Arg-1734-Gly);1738位甲硫氨酸突變?yōu)榱涟彼?Met-1738-Leu);1826位異亮氨酸突變?yōu)樘於０?Ile-1826-Asn);2041位異亮氨酸突變?yōu)樘於０?Ile-2041-Asn)。其中第2041位異亮氨酸突變?yōu)樘於０芬呀?jīng)在鼠尾看麥娘和黑麥草中報道是與抗性有關(guān)的突變位點，因此，此突變也很可能是導(dǎo)致日本看麥娘對高效氟吡甲禾靈產(chǎn)生抗藥性的機理之一。其他四個位點突變

5、是否與抗性相關(guān)，尚有待于進(jìn)一步研究。
　　 為了明確日本看麥娘對高效氟吡甲禾靈的代謝抗性機理，本文初步測定了抗性和敏感生物型體內(nèi)細(xì)胞色素P450還原酶和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶的活性。未用藥劑處理時抗性日本看麥娘的P450與GST活性均高于敏感日本看麥娘。高效氟吡甲禾靈莖葉噴霧處理日本看麥娘后，P450還原酶的活性在抗性和敏感個體內(nèi)均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢；GST活性在抗性生物型中先降低后升高，而在敏感生物型中為降低-升高-降低-

6、升高。敏感植株反應(yīng)劇烈，P450與GST活性均呈現(xiàn)急劇的變化趨勢，而抗性種群的變化趨勢平緩。敏感種群較抗性種群先出現(xiàn)下降趨勢，其活性也明顯低于抗性種群。處理后第10天活性均降到最低，并且依然低于施藥初期。根據(jù)實驗結(jié)果初步推測，高效氟吡甲禾靈可能被抗性日本看麥娘體內(nèi)的細(xì)胞色素P450催化，迅速解毒，并在GST的催化下形成了無毒或低毒的化合物，使其免受傷害。這就表明代謝酶活性增強可能是日本看麥娘對高效氟吡甲禾靈產(chǎn)生抗性的機理之一.
　

7、　 采用植物生理生化測定技術(shù)，研究了高效氟吡甲禾靈對抗性和敏感日本看麥娘超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)活性和過氧化氫(H2O2)、丙二醛(MDA)、葉綠素含量的影響，比較兩者間的差異。結(jié)果表明：用高效氟吡甲禾靈處理后，SOD、CAT、POD活性和H2O2、MDA、葉綠素含量在抗性及敏感日本看麥娘體內(nèi)表現(xiàn)的差異極為顯著，抗性種群無明顯變化，且隨著藥劑脅迫時間的延長抗性種群變化趨勢緩慢于敏感日本看麥娘