不同地区田旋花种群对草甘膦耐受水平的差异

张 猛， 张朝贤， 房 锋， 刘玮玮， 郭 峰

(中国农业科学院植物保护研究所/杂草鼠害生物学与治理重点开放实验室,北京 100193)



不同地区田旋花种群对草甘膦耐受水平的差异

张 猛， 张朝贤， 房 锋， 刘玮玮， 郭 峰

(中国农业科学院植物保护研究所/杂草鼠害生物学与治理重点开放实验室,北京 100193)

在温室条件下，研究了草甘膦对北京、河北等地田旋花种群生长及其莽草酸含量变化的影响。结果表明，不同地区田旋花种群对草甘膦具有普遍的耐受能力，其中河北元氏的田旋花种群对草甘膦的耐受能力最强，GR50值为4 014.92 g a.i./hm2；北京海淀田旋花种群对草甘膦相对敏感，GR50值为957.65 g a.i./hm2。经922.5 g a.i./hm2草甘膦处理后，耐药性最高的河北元氏田旋花种群体内莽草酸含量累积缓慢，处理后14 d所受伤害能自行恢复并保持正常生长；敏感的北京海淀田旋花种群体内莽草酸迅速积累，在处理后7 d莽草酸含量达到最高值，植株生长受到一定程度的抑制。田旋花体内莽草酸含量与其耐药性高低呈负相关，因此可以通过检测田旋花经草甘膦处理后体内莽草酸的含量来明确不同地区田旋花对草甘膦耐受水平的高低。

田旋花； 草甘膦； 耐药性； 莽草酸

田旋花(ConvolvulusarvensisL.)属旋花科，是一种顽固性多年生恶性杂草，其繁殖和再生能力极强，可通过根芽或种子快速繁殖，是华北地区小麦、玉米、大豆等旱作物田的重要杂草[1]。目前对于田旋花的防除方法基本上是人工拔除和化学防除。

草甘膦属有机膦类灭生性除草剂,是全球范围内防除多年生杂草的主要药剂，具有杀草谱广、毒性低、在水体环境中易于降解等特点。草甘膦是内吸传导型除草剂，作用机理主要是竞争性抑制莽草酸途径中的5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶,导致植物体内莽草酸积累过量，致使苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸合成受阻而死亡[2]。莽草酸含量水平是经草甘膦处理后植物最早出现变化的生理指标，经草甘膦处理后，抗性杂草体内莽草酸的积累较少，敏感杂草体内的莽草酸则积累到较高水平，因此可以通过检测杂草体内莽草酸含量来监测抗草甘膦杂草的发生[3]。

本实验室研究发现,草甘膦对田旋花防除效果较差。国外虽有研究表明 ,自然界中存在着天然对草甘膦有耐药性的田旋花种群[2],但目前我国关于田旋花对草甘膦的耐受水平尚未有报道。本试验通过测定草甘膦对田旋花生长抑制及体内莽草酸积累水平的影响,以明确北京、河北等地田旋花种群对草甘膦的耐受水平。

1 材料与方法

1.1 供试材料与除草剂

1.1.1 植物材料 供试的田旋花种子分别采自北京房山、海淀荒地，河北石家庄元氏县路边、承德下板城荒地、保定徐水荒地、廊坊路边荒地。

1.1.2 药剂 供试的除草剂为41%草甘膦异丙胺盐水剂(商品名为农达，美国孟山都公司生产)。

1.2 试验方法

1.2.1 草甘膦对不同地区田旋花种群室内生物测定 田旋花种子经80%硫酸浸泡30 min，洗净后清水浸泡24 h，恒温箱中28 ℃催芽12 h。选长度相同的芽种，每个塑料盆(8 cm×10 cm)中播种8粒，置于温室内培养[白天温度(25±5) ℃，夜间温度(20±5) ℃，相对湿度(60±5)%，光强15 000～23 500 lx，光照12 h，非特殊说明本文中所有植物材料培养条件相同]。待出苗后，每盆保留4株长势均匀的田旋花。待植株长至6～8 叶(约30 d)， 进行茎叶

喷雾处理。草甘膦处理浓度为0、461.25、922.5、1 845.0、3 690.0、7 780.0 g a.i./hm2，4次重复。喷药后放在暗处吸收6 h，然后光暗交替12 h继续培养。14 d后分别剪取植株地上部分，测鲜重抑制率，求GR50值。

鲜重抑制率=(对照植株鲜重 - 处理植株鲜重)/对照植株鲜重×100%

1.2.2 莽草酸提取及含量测定

1.2.2.1 莽草酸提取 待田旋花长至6～8 叶(约30 d)时，进行茎叶喷雾，草甘膦处理剂量为922.5 g a.i./hm2。分别于处理后1、2、3、5、7、9、11、13 d取样，剪取田旋花地上茎叶，洗净晾干，各取样品0.5 g左右，剪碎于研钵中液氮研磨，加入1.0 mL的HCl，在4 ℃、12 000 r/min下离心10 min，取上清液，4 ℃保存待测。3次重复。

1.2.2.2 莽草酸标准曲线制作 将莽草酸标准样品10 mg溶于0.25 mol/L HCl 1.0 mL中，分别取0、1、5、10、50、100 μL，加0.25 mol/L HCl至1.0 mL。与莽草酸含量的测定相同步骤测定吸光度OA值。

1.2.2.3 莽草酸含量测定 参考娄远来等方法[4]，取200 μL上清液，加入2.0 mL 1%过碘酸溶液，3 h后加入2.0 mL 1.0 mol/L的NaOH并混匀，然后加入1.2 mL的0.1 mol/L甘氨酸混匀，静置5 min，于380 nm比色，记录OA值。

2 结果与分析

2.1 草甘膦对不同地区田旋花种群生物测定

草甘膦对不同地区田旋花种群生物测定结果表明，草甘膦对不同地区田旋花种群生长抑制存在较大差异，即不同地区田旋花种群对草甘膦的耐受能力不同。由表1可见，所测田旋花种群中，河北元氏的田旋花种群对草甘膦的耐受能力最强，GR50值为4 014.92 g a.i./hm2。北京海淀田旋花种群对草甘膦相对敏感，GR50值为957.65 g a.i./hm2，河北元氏田旋花种群GR50是北京海淀的4.19倍。其余4地区田旋花种群对草甘膦表现出中等的耐受能力，其GR50值在1 789.56～2 834.04 g a.i./hm2之间，高于草甘膦在玉米田的推荐用量(922.5～1 230 g a.i./hm2)。

表1 草甘膦对不同地区田旋花种群生物测定结果

2.2 莽草酸提取及含量测定

草甘膦处理后，杂草体内莽草酸含量发生变化。由图1可以看出，经草甘膦处理后不同地区田旋花种群体内莽草酸水平明显高于空白对照，且呈现先升高再降低趋势。其中以对草甘膦较为敏感的北京海淀的田旋花种群表现最为显著，草甘膦处理后体内莽草酸的含量迅速升高，处理后7 d达到峰值，莽草酸含量为362.03 μg/g，处理后13 d体内莽草酸含量下降为110.77 μg/g，但仍明显高于同期空白对照莽草酸的含量(48.14 μg/g)。对草甘膦耐受能力最强的河北元氏田旋花种群经处理后，体内莽草酸含量缓慢升高，处理后5 d达到峰值141.00 μg/g，随后莽草酸含量下降，处理后13 d，体内莽草酸含量降为39.24 μg/g，与空白对照田旋花体内莽草酸含量35.06 μg/g相近。具中等耐药性的北京房山、河北徐水、河北廊坊、河北承德田旋花种群经处理后，体内莽草酸积累变化趋势相似，莽草酸积累最大值介于河北元氏和北京海淀田旋花种群之间。

3 结论与讨论

通过草甘膦对不同地区田旋花种群的生物测定及田旋花体内莽草酸含量变化的研究结果，表明田旋花对草甘膦具有普遍的耐受能力，且不同地区田旋花种群对草甘膦的耐受能力存在差异。经草甘膦处理后，田旋花体内莽草酸含量的积累水平与其耐药性高低呈负相关，因此可以通过检测不同地区田旋花经草甘膦处理后体内莽草酸的含量来明确其对草甘膦的耐受水平。

[1]刘 延,张朝贤,黄红娟,等. 草甘膦对田旋花和打碗花体内莽草酸含量的影响[J]. 杂草科学，2008(2):10-12.

[2]Westwood J H，Weller S C. Cellular mechanisms influence differential glyphosate sensitivity in field bindweed (Convolvulusarvensis) biotypes[J]. Weed Sci,1997,45:2-17.

[3]邓渊钰. 草甘膦药害的检测及其应用[J]. 杂草科学,2000(2):37-38.

[4]娄远来,邓渊钰,沈晋良,等. 甲磺隆和草甘膦对空心莲子草乙酰乳酸合酶活性和莽草酸含量的影响[J]. 植物保护学报,2005,32(2):185-188.

张 彬，李 俊，董立尧. 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘生长速率与生长密度研究[J]. 杂草科学，2011，29(2)：43-46.

Glyphosate Tolerance Comparision of Field Bindweed (Convolvulusarvensis) Population from Different Areas

ZHANG Meng, ZHANG Chao-xian, FANG Feng, LIU Wei-wei, GUO Feng

(Institute of Plant Protection of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Key Laboratory of Weed and Rodent Biology and Management Beijing 100193,China)

Effects of glyphosate on growth and shikimiac acid content of field bindweed(Convolvulusarvensis) in Beijing and Hebei province population were studied under greenhouse. Field bindweed populations in different areas presented a widely tolerance to glyphosate. Hebei yuanshi population presented the maximal tolerance to glynhosate with a GR50value of 957.65 g a.i./hm2,while Beijing haidian population presented a relatively sensitivety to glyphosate with a GR50value of 957.65 g a.i./hm2. Shikimic acid accumulation in hebei yuanshi population was slow and the plants could be recorered to maintain normal growth after 14 days for glyphosate treatment with a dosage of 922.5 g a.i./hm2; nevertheless,that of Beijing haidian population rapidly reached to maximum value after 7 days for glyphosate treatment and the plant growth was inhibited to some extent. Shikimic acid content and accumulation and tolearance to glyphosate in field bindweed presented a negative relationship,so the level of glyphosate tolerance of field bindweed in different population could be determined by detecting the content of shikimic acid after glyphosate treatment.

Convolvulus arvensis; glyphosate; tolerance; shikimic acid

2011-04-01

国家转基因生物新品种培育重大专项(编号：2009ZX08012-025B)。

张 猛(1982—)，男，山东人，博士研究生，从事杂草抗药性方面的研究，E-mail:z320m320@163.com。

张朝贤，研究员，博士生导师，主要从事杂草抗药性方面的研究。E-mail:cxzhang@wssc.org.cn。

S451

A

1003-935X(2011)02-0040-03