異型莎草（Cyperus difformis）對乙酰羥酸合酶抑制劑的抗性及靶標(biāo)機制
發(fā)布時間：2021-08-30 22:19
異型莎草（Cyperus difformis L.）是莎草科（Cyperaceae）莎草屬（Cyperus）一年生雜草,分布在我國東北、華北、華中、華東、寧夏、甘肅等,主要危害水稻生產(chǎn)。AHAS抑制劑可以有效防除稻田異型莎草,但因其作用位點單一,連續(xù)多年使用,導(dǎo)致嚴(yán)重的抗藥性問題。本研究以采自湖北、湖南、江西、江蘇、安徽、遼寧和黑龍江共7個省水稻田的38個異型莎草種群為研究對象,采用單劑量甄別法初步明確了這38個異型莎草種群對吡嘧磺隆的抗性;克隆異型莎草AHAS全長,并比對分析了不同抗藥性種群AHAS突變位點;在此基礎(chǔ)上,提取和比較了不同突變類型AHAS在離體條件下對4類AHAS抑制劑的敏感性差異;并通過整株生物測定明確了不同突變生物型對4類AHAS抑制劑的抗性水平差異。主要研究結(jié)果如下:（1）通過吡嘧磺隆單劑量甄別法測定異型莎草抗藥性情況,結(jié)果顯示,采自7個省的38個異型莎草種群中,采自湖南、江蘇、江西和安徽4個省的16個種群在30 g a.i.ha-1吡嘧磺隆推薦劑量處理下有植株存活,存活率在25%-100%,初步確定了這些種群已對吡嘧磺隆產(chǎn)生抗性。（2）通過...
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁數(shù)】：59 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖1-1支鏈氨基酸的合成路徑（www.kegg.jp）
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論4圖1-2五類AHAS抑制劑的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)（TRANELetal.,2002）Fig.1-2ThebasicchemicalstructureoffivefamiliesofAHASinhibitorsAHAS抑制劑可以結(jié)合在AHAS通道的某些氨基酸位點上，阻斷底物進出AHAS的通道，進而破壞支鏈氨基酸的合成途徑，使植物不能進行細(xì)胞分裂而死亡（PANGetal.,2002）。20世紀(jì)70年代，美國學(xué)者首次發(fā)現(xiàn)了磺酰脲類（Sulfonylureas,SU）化合物具有阻止植物生長的作用。美國DuPont公司于1978年開發(fā)了首個磺酰脲類除草劑—氯磺隆，同時期，該公司還開發(fā)了磺酰胺羰基三唑啉酮類除草劑（Sulfonymino-carbonyl-triazolinones,SCT）。隨后，美國氰胺公司、陶氏益農(nóng)公司和日本組合化學(xué)公司相繼創(chuàng)制出咪唑啉酮類除草劑（Imidazolinones,IMI）、三唑并嘧啶類除草劑（Triazolopyrimidines,TP）以及嘧啶硫代苯甲酸類除草劑（Pyrimidinylthiobenzoates,PTB）（圖1-2）（CHALEFFetal.,1984;SHANERetal.,1984;GERWICKetal.,1990;WHITCOMB,1999）。AHAS抑制劑具有微量高效、對作物安全等特點，在全球范圍內(nèi)迅速被推廣。目前，用于稻田雜草防除的AHAS抑制劑主要包括以下幾種（表1-2）。表1-2稻田主要AHAS抑制劑種類Table1-2ThemaintypesofAHASinhibitorsinpaddyfieldsAHAS抑制劑種類AHASinhibitorsclassification除草劑名稱Herbicides上市時間Time-to-market磺酰脲類（SU）芐嘧磺隆1984吡嘧磺隆1990醚磺隆1990氯吡嘧磺隆1994嗪吡嘧磺隆2004丙嗪嘧磺隆2008三唑并嘧啶類（TP）五氟磺草胺2004嘧啶硫代苯甲酸酯類（PTB）嘧啶肟草醚1996嘧草醚1996雙草醚1997環(huán)酯草醚2002
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論7圖1-3植物AHAS六個保守區(qū)域中八個與抗AHAS抑制劑相關(guān)的氨基酸位點Fig.1-3SixhighconserveddomainsandeightendowingAHAS-inhibitingherbicidesresistantmutationsite圖1-4AHAS突變種類以及不同突變類型的雜草數(shù)量（www.weedscience.org,2020）Fig.1-4NumberofweedspecieswithdifferentAHASmutation(www.weedscience.org,2020)此外，靶標(biāo)基因過量表達使相關(guān)酶濃度及活性增加，除草劑的相對有效濃度減少，雜草對其產(chǎn)生抗性（DEWAELEetal.,1997;POWLESetal.,2010）。有研究報道，在施用芐嘧磺隆后，抗藥性耳葉水莧AHAS最高表達量是敏感性的1.86倍，這可能是導(dǎo)致其對芐嘧磺隆產(chǎn)生抗性的原因（劉冰，2015）。相比于對抗草甘膦雜草靶標(biāo)基因過量表達的研究，有關(guān)對AHAS基因過度表達而產(chǎn)生抗藥性的報道比較少（GAINESetal.,2010;POWLESetal.,2010）。1.3.2雜草對AHAS抑制劑非靶標(biāo)抗性機制非靶標(biāo)抗性通過多種基因調(diào)控雜草生理代謝過程，使雜草對除草劑產(chǎn)生抗性。相對于靶標(biāo)抗性，非靶標(biāo)抗性發(fā)生的范圍更廣，危害嚴(yán)重（張武，2011;BARMANetal.,2014;DELYE,2013;GARDINetal.,2015）。非靶標(biāo)抗性主要分為三個方面：雜草對除草劑的吸收和傳導(dǎo)減少、代謝解毒能力增強以及屏蔽和隔離作用（GARDINetal.,2015）。介導(dǎo)雜草代謝抗藥性的酶包括谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GSTs）、糖基轉(zhuǎn)移酶（GTs）、過氧化物酶（POD）、細(xì)胞色素P450單加氧酶（P450s）氨基酸突變
【參考文獻】：
期刊論文
[1]磺酰脲類除草劑的發(fā)展評析[J]. 徐磊. 農(nóng)藥市場信息. 2020(05)
[2]我國水稻田雜草抗藥性研究進展[J]. 董立堯,高原,房加鵬,陳國奇. 植物保護. 2018(05)
[3]上海稻田稗草對3種除草劑的抗藥性[J]. 武向文,李平生,郭玉人. 世界農(nóng)藥. 2018(04)
[4]抗芐嘧磺隆野慈姑乙酰乳酸合成酶的突變研究[J]. 付丹妮,趙鉑錘,孫中華,紀(jì)明山. 植物保護. 2018(03)
[5]不同栽培方式稻田雜草發(fā)生特點及防控措施[J]. 徐志紅,李俊凱. 長江大學(xué)學(xué)報(自科版). 2016(33)
[6]水稻田雜草防除技術(shù)要點[J]. 高彩霞. 農(nóng)業(yè)與技術(shù). 2016(21)
[7]五氟磺草胺(中國)專利分析[J]. 王廷廷,湯懷武. 農(nóng)藥市場信息. 2016(11)
[8]中國水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)創(chuàng)新與實踐[J]. 朱德峰,張玉屏,陳惠哲,向鏡,張義凱. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(17)
[9]我國水稻除草劑發(fā)展趨勢[J]. 張為農(nóng). 農(nóng)藥市場信息. 2014(06)
[10]湖南省稻田雜草發(fā)生情況及防除技術(shù)[J]. 鄭和斌. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué). 2013(22)
博士論文
[1]野慈姑Sagittaria trifolia L.對芐嘧磺隆抗藥性機理及適合度代價的初步研究[D]. 付丹妮.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[2]抗苯磺隆播娘蒿抗性機理及抗性突變對乙酰乳酸合成酶功能影響[D]. 鄧維.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
碩士論文
[1]黑龍江省部分稻作區(qū)螢藺對丙嗪嘧磺隆抗藥性的相關(guān)研究[D]. 李庚.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019
[2]砜嘧磺隆等6種除草劑防除玉米田雜草的研究[D]. 劉琳.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[3]水稻田千金子（Leptochloa chinensis）對氰氟草酯抗藥性及其靶標(biāo)酶機理研究[D]. 于佳星.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[4]耳葉水莧對ALS抑制劑的抗性及其ALS基因表達研究[D]. 劉冰.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[5]異型莎草對AHAS抑制劑的抗性及其防除藥劑篩選[D]. 高陸思.海南大學(xué) 2015
[6]吉林省主要稻區(qū)慈姑、雨久花發(fā)生狀況及慈姑抗藥性ALS基因突變位點的研究[D]. 徐鳳.延邊大學(xué) 2014
[7]稻田耳葉水莧對芐嘧磺隆的抗藥性及其分子機制的初步研究[D]. 王興國.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[8]外顯子連接序列與連接處內(nèi)含子序列的相互作用[D]. 張強.內(nèi)蒙古大學(xué) 2013
[9]抗磺酰脲類除草劑節(jié)節(jié)菜（Rotala indica）的檢測及其抗性分布、抗藥性分子機理研究[D]. 金圣務(wù)（Seong-Mu Kim）.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[10]內(nèi)含子與基因間隔序列長度及基因表達量間關(guān)系的研究[D]. 單耀軍.河北大學(xué) 2007
本文編號：3373603
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
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【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖1-1支鏈氨基酸的合成路徑（www.kegg.jp）
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論4圖1-2五類AHAS抑制劑的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)（TRANELetal.,2002）Fig.1-2ThebasicchemicalstructureoffivefamiliesofAHASinhibitorsAHAS抑制劑可以結(jié)合在AHAS通道的某些氨基酸位點上，阻斷底物進出AHAS的通道，進而破壞支鏈氨基酸的合成途徑，使植物不能進行細(xì)胞分裂而死亡（PANGetal.,2002）。20世紀(jì)70年代，美國學(xué)者首次發(fā)現(xiàn)了磺酰脲類（Sulfonylureas,SU）化合物具有阻止植物生長的作用。美國DuPont公司于1978年開發(fā)了首個磺酰脲類除草劑—氯磺隆，同時期，該公司還開發(fā)了磺酰胺羰基三唑啉酮類除草劑（Sulfonymino-carbonyl-triazolinones,SCT）。隨后，美國氰胺公司、陶氏益農(nóng)公司和日本組合化學(xué)公司相繼創(chuàng)制出咪唑啉酮類除草劑（Imidazolinones,IMI）、三唑并嘧啶類除草劑（Triazolopyrimidines,TP）以及嘧啶硫代苯甲酸類除草劑（Pyrimidinylthiobenzoates,PTB）（圖1-2）（CHALEFFetal.,1984;SHANERetal.,1984;GERWICKetal.,1990;WHITCOMB,1999）。AHAS抑制劑具有微量高效、對作物安全等特點，在全球范圍內(nèi)迅速被推廣。目前，用于稻田雜草防除的AHAS抑制劑主要包括以下幾種（表1-2）。表1-2稻田主要AHAS抑制劑種類Table1-2ThemaintypesofAHASinhibitorsinpaddyfieldsAHAS抑制劑種類AHASinhibitorsclassification除草劑名稱Herbicides上市時間Time-to-market磺酰脲類（SU）芐嘧磺隆1984吡嘧磺隆1990醚磺隆1990氯吡嘧磺隆1994嗪吡嘧磺隆2004丙嗪嘧磺隆2008三唑并嘧啶類（TP）五氟磺草胺2004嘧啶硫代苯甲酸酯類（PTB）嘧啶肟草醚1996嘧草醚1996雙草醚1997環(huán)酯草醚2002
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章緒論7圖1-3植物AHAS六個保守區(qū)域中八個與抗AHAS抑制劑相關(guān)的氨基酸位點Fig.1-3SixhighconserveddomainsandeightendowingAHAS-inhibitingherbicidesresistantmutationsite圖1-4AHAS突變種類以及不同突變類型的雜草數(shù)量（www.weedscience.org,2020）Fig.1-4NumberofweedspecieswithdifferentAHASmutation(www.weedscience.org,2020)此外，靶標(biāo)基因過量表達使相關(guān)酶濃度及活性增加，除草劑的相對有效濃度減少，雜草對其產(chǎn)生抗性（DEWAELEetal.,1997;POWLESetal.,2010）。有研究報道，在施用芐嘧磺隆后，抗藥性耳葉水莧AHAS最高表達量是敏感性的1.86倍，這可能是導(dǎo)致其對芐嘧磺隆產(chǎn)生抗性的原因（劉冰，2015）。相比于對抗草甘膦雜草靶標(biāo)基因過量表達的研究，有關(guān)對AHAS基因過度表達而產(chǎn)生抗藥性的報道比較少（GAINESetal.,2010;POWLESetal.,2010）。1.3.2雜草對AHAS抑制劑非靶標(biāo)抗性機制非靶標(biāo)抗性通過多種基因調(diào)控雜草生理代謝過程，使雜草對除草劑產(chǎn)生抗性。相對于靶標(biāo)抗性，非靶標(biāo)抗性發(fā)生的范圍更廣，危害嚴(yán)重（張武，2011;BARMANetal.,2014;DELYE,2013;GARDINetal.,2015）。非靶標(biāo)抗性主要分為三個方面：雜草對除草劑的吸收和傳導(dǎo)減少、代謝解毒能力增強以及屏蔽和隔離作用（GARDINetal.,2015）。介導(dǎo)雜草代謝抗藥性的酶包括谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GSTs）、糖基轉(zhuǎn)移酶（GTs）、過氧化物酶（POD）、細(xì)胞色素P450單加氧酶（P450s）氨基酸突變
【參考文獻】：
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[8]中國水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)創(chuàng)新與實踐[J]. 朱德峰,張玉屏,陳惠哲,向鏡,張義凱. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(17)
[9]我國水稻除草劑發(fā)展趨勢[J]. 張為農(nóng). 農(nóng)藥市場信息. 2014(06)
[10]湖南省稻田雜草發(fā)生情況及防除技術(shù)[J]. 鄭和斌. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué). 2013(22)
博士論文
[1]野慈姑Sagittaria trifolia L.對芐嘧磺隆抗藥性機理及適合度代價的初步研究[D]. 付丹妮.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[2]抗苯磺隆播娘蒿抗性機理及抗性突變對乙酰乳酸合成酶功能影響[D]. 鄧維.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
碩士論文
[1]黑龍江省部分稻作區(qū)螢藺對丙嗪嘧磺隆抗藥性的相關(guān)研究[D]. 李庚.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019
[2]砜嘧磺隆等6種除草劑防除玉米田雜草的研究[D]. 劉琳.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[3]水稻田千金子（Leptochloa chinensis）對氰氟草酯抗藥性及其靶標(biāo)酶機理研究[D]. 于佳星.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[4]耳葉水莧對ALS抑制劑的抗性及其ALS基因表達研究[D]. 劉冰.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[5]異型莎草對AHAS抑制劑的抗性及其防除藥劑篩選[D]. 高陸思.海南大學(xué) 2015
[6]吉林省主要稻區(qū)慈姑、雨久花發(fā)生狀況及慈姑抗藥性ALS基因突變位點的研究[D]. 徐鳳.延邊大學(xué) 2014
[7]稻田耳葉水莧對芐嘧磺隆的抗藥性及其分子機制的初步研究[D]. 王興國.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[8]外顯子連接序列與連接處內(nèi)含子序列的相互作用[D]. 張強.內(nèi)蒙古大學(xué) 2013
[9]抗磺酰脲類除草劑節(jié)節(jié)菜（Rotala indica）的檢測及其抗性分布、抗藥性分子機理研究[D]. 金圣務(wù)（Seong-Mu Kim）.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[10]內(nèi)含子與基因間隔序列長度及基因表達量間關(guān)系的研究[D]. 單耀軍.河北大學(xué) 2007
本文編號：3373603
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