水稻在我國糧食生產中占主要地位,其產量的保證 對我國糧食豐收具有重大意義。目前,影響我國水稻產 量的雜草主要有23種,其中螢藺對水稻的危害極其嚴 重。螢藺(Scirpus juncoides Roxb.)又名燈心藨草,是稻田 多年生濕生性莎草科雜草,以種子繁殖為主,具有旺盛的 生命力、驚人的繁殖能力、頑強的低抗力和再生能力,適應 干燥、耐澇、嚴寒、鹽堿等惡劣環境,并與水稻競爭生態 環境。芐嘧磺隆(bensulfuron-methyl)是稻田常用的乙酰乳 酸合成酶(ALS)抑制劑類除草劑,主要防除一年生和多年 生闊葉雜草和莎草等,長期重復使用致使雜草對其產生 了抗藥性,目前全球已對芐嘧磺隆產生抗藥性雜草已有 28種。
采自東北三省多年使用芐嘧磺隆的稻田里的螢藺 種子,具體地點及用藥歷史見表1。
10%芐嘧磺隆可濕性粉劑(bensulfuron-methyl WP), 上海杜邦農化有限公司;BCA Protein Assay Kit,康為世 紀生物科技有限公司;3-羥基丁酮(acetoin)標樣、甲基磺 酰氟液(phenylmethylsulphonyl fluoride,PMSF)、二硫蘇糖 醇 (dithiothreito,DTT)、可溶性聚乙烯吡咯烷酮(soluble PVP)、N-(2 -羥乙基) 哌嗪-N′ -2 -乙烷磺酸 [N-(2 - hydroxyethyl) piperazine -N -(2 -ethanesulphonic acid), HEPES],北京索萊寶科技有限公司;肌酸、氯化硫胺素焦 磷酸(thiamine pyrophosphate,TPP)、黃素腺嘌呤二核苷酸 (flavin adenine dinucleotide,FAD),美國Sigma-Aldrich公 司;MgCl2、K2HPO4、a-萘酚、硫酸銨等,國藥集團化學試劑 有限公司。
噴筆,型號F-470,臺灣美事連公司;4、-20 ℃冰箱, 中國海爾集團;-80 ℃冰箱,美國Thermo Forma公司; 制冰機,日本SANYO公司;SpectraMax 190酶標儀,美國 Molecular Devices公司;高速冷凍離心機(臺式),美國 Beckman公司;DK-S26型電熱恒溫水浴鍋,上海精宏實驗設備有限公司。
將不同種群螢藺種子置于鋪有雙層濾紙的培養皿 中,5 ℃冰箱清水浸泡48 h之后,50 ℃恒溫浸泡12 h洗 凈,打破休眠,之后用清水將種子沖洗干凈,進行萌發試 驗(白天/夜晚:30 ℃/26 ℃,濕度:60%~75%,光照/黑暗: 12 h/12 h)培養,每隔48 h用溫水沖洗,去除種子表面油脂和蠟脂層。發芽后的螢藺種子種于直徑10 cm、高8.5 cm塑 料無孔花盆內,蓋上細土,每個種群播種3盆,放于溫室 中培養,當螢藺長到2~3葉期時,將10%芐嘧磺隆稀釋成 不同的劑量(有效含量),對敏感性螢藺種群噴施0、0.45、 1.8、9、45、225 g a.i./hm2 6個劑量,對抗藥性螢藺種群噴施 0、1.8、9、45、225、1125 g a.i./hm2 6個劑量,3次重復。對水量為 450 L/hm2 ,噴霧壓力為0.25 MPa。
施用芐嘧磺隆后21 d,隨著施藥量的增加,螢藺各種 群鮮重均受到不同程度的抑制,20個螢藺種群對 芐嘧磺隆的抗藥性水平差異較大,其中R7、R17和R18抗 藥性指數高達90以上;R8、R13、R14和R19對芐嘧磺隆抗 藥性達到中等水平;R2、R4和R10對芐嘧磺隆產生低等 水平的抗藥性,其他種群對其均產生高等水平的抗藥性。離體條件下對螢藺種群ALS酶活性測定,結果顯示, 未使用芐嘧磺隆時,種群R2、R4、R8、R10、R14、R18和 R19的ALS活性與敏感性螢藺種群S無顯著差異,R1、R7、 R11、R17和R20螢藺種群的ALS活性顯著高于敏感性螢 藺種群S,其他R種群的ALS活性與敏感性螢藺種群S均有 不同的差異性。不同螢藺種群ALS酶對芐嘧磺隆 敏感性不同,隨著芐嘧磺隆濃度的提高,20個不同種群 的螢藺ALS酶活性下降程度不同,其中敏感性種群S下降 最為迅速。
研究結果表明:20個螢藺種群對芐嘧磺隆產生了不 同程度的抗藥性,未使用芐嘧磺隆時,不能通過比較ALS 活性高低判斷雜草是否為抗藥性雜草或者比較其抗藥 性水平的高低;使用芐嘧磺隆時,螢藺種群的ALS對芐嘧 磺隆的敏感性均有所降低,與整株生物測定的雜草抗藥 性降低趨勢一致,因此,螢藺產生抗藥性的原因可能是 ALS對芐嘧磺隆敏感性的降低所致,與有關雜草對ALS抑 制劑產生抗藥性的研究結論基本一致。