寧夏稻田稗草對氰氟草酯抗藥性及多抗性與交互抗性研究

李金輝 魏守輝 黃兆峰 張毅笑 陳露 張怡 黃紅娟

關(guān)鍵詞：稗草；氰氟草酯；抗性水平；多抗性；交互抗性

水稻是我國三大主糧之一，寧夏為我國重要的水稻生產(chǎn)區(qū)，種稻始于6世紀(jì)后半葉，距今已有1400多年的歷史。雜草的危害是影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要原因之一，我國每年因雜草危害造成的水稻產(chǎn)量平均經(jīng)濟(jì)損失率已達(dá)15%，發(fā)生嚴(yán)重時甚至減產(chǎn)50%以上。我國水稻田的優(yōu)勢雜草種類主要有稗屬雜草、千金子、鴨舌草、異型莎草、鱧腸等。其中稗草Beauv．是全世界稻田中危害最嚴(yán)重的雜草之一，也是寧夏稻田最重要的雜草之一，其與水稻相比具有更高的競爭能力與適應(yīng)能力。有研究表明，若對水稻田中的稗草不加控制，水稻的產(chǎn)量會減少5%～30%，最高可減少90%。此外，稗草還是褐飛虱、稻黑蝽等昆蟲及稻瘟病等病害的中間寄主，為病、蟲害的發(fā)生帶來潛在的可能。因此，如何減少稗草對稻田的危害已成為當(dāng)今水稻生產(chǎn)中亟待解決的重要問題。

自20世紀(jì)60年代初期，我國開始使用化學(xué)農(nóng)藥防治稻田中的禾本科雜草。稻田雜草化學(xué)防治主要分為土壤封閉處理和莖葉處理。目前我國水稻田常用的土壤封閉處理除草劑包括丙草胺、丁草胺、乙草胺、莎稗磷、吡嘧磺隆、芐嘧磺隆、二甲戊靈、禾草丹等；莖葉處理除草劑有：五氟磺草胺、二氯喹啉酸、氰氟草酯、噁唑酰草胺、雙草醚、嘧啶肟草醚、敵稗等。其中氰氟草酯是芳氧苯氧丙酸類除草劑中唯一對水稻具有高度安全性的除草劑，通過抑制乙酰輔酶A羧化酶（ACCase）的活性，影響植物正常的脂肪酸合成與生長發(fā)育，達(dá)到殺死雜草的效果。自氰氟草酯問世以來，因其高效、安全、防除范圍廣泛、滲透強(qiáng)吸收快等特點，而深受農(nóng)戶們的喜愛。

寧夏地區(qū)水稻主要是以直播栽培為主，而稗草的化學(xué)防除是影響水稻直播栽培能否成功以及水稻能否正常生長的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于稗草對外界環(huán)境條件高度的適應(yīng)性以及逆境條件下優(yōu)勢種群的快速擴(kuò)增，對其化學(xué)防除的效果受到了嚴(yán)重影響。世界雜草抗藥性數(shù)據(jù)庫中登記的稻田雜草抗藥性生物型已有169個，其中稗屬雜草有70個，占所報道稻田雜草抗性生物型的41.4%。氰氟草酯作為稻田廣泛使用的高效除草劑，因其作用位點單一以及長期、大規(guī)模、不間斷的使用，導(dǎo)致部分稻區(qū)稗草種群敏感性降低，已經(jīng)產(chǎn)生了不同程度的抗藥性。在2000年美國加利福尼亞州已發(fā)現(xiàn)水田稗E．oryzoides （Ard.）Flritsch.和稗對氰氟草酯的抗性生物型。近年來由于氰氟草酯的不間斷使用，稗草抗藥性水平不斷提升，賀奇等利用濾紙法測定寧夏稗草對氰氟草酯的抗藥性水平，抗性指數(shù)最高達(dá)92; Qian等測定顯示寧夏銀北地區(qū)稗草對氰氟草酯的抗性指數(shù)達(dá)22.8，雖然兩篇報道抗性水平評判標(biāo)準(zhǔn)不同，但是結(jié)果均表明寧夏地區(qū)稗草對氰氟草酯產(chǎn)生了較高抗性。

關(guān)于寧夏地區(qū)稗草對其他不同除草劑抗藥性的研究發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)稗草具有多抗性，馬國蘭等研究發(fā)現(xiàn)寧夏稗草對五氟磺草胺的抗性指數(shù)最高達(dá)63.4；馬洪文等研究指出寧夏部分地區(qū)稻田稗草對芽前土壤處理劑丁草胺的抗性指數(shù)最高達(dá)46.45；對硫代氨基甲酸酯類除草劑禾草丹的抗性指數(shù)最高達(dá)101.5；對二氯喹啉酸抗性指數(shù)最高可達(dá)315.5，然而寧夏地區(qū)抗氰氟草酯稗草種群的多抗性及交互抗性情況仍不清楚，且隨著化學(xué)除草劑的不斷使用，該地區(qū)稗草對除草劑的敏感性程度不斷降低，部分除草劑逐漸面臨淘汰。因此定期全面地評價與監(jiān)測除草劑對稻田稗草的防治效果就顯得尤為重要。本研究針對寧夏主要的水稻種植區(qū)，以稗草為研究對象，采用整株生物測定法測定稗草對氰氟草酯的敏感性情況，并探究寧夏地區(qū)稗草交互抗性與多抗性情況，為寧夏稻田稗草抗藥性治理以及優(yōu)化用藥方案提供理論參考。

1材料與方法

1.1供試材料

本試驗供試稗草種子于2021年9月采自寧夏地區(qū)水稻田，36個稗草種群采自銀川市、中衛(wèi)市、吳忠市、石嘴山市，采用五點取樣法進(jìn)行各種群樣品采集，各樣點采集植株100株以上，并將同一樣點采集的種子合并為1個種群，將所采的成熟稗草種子置于尼龍網(wǎng)袋中，曬干后于低溫干燥的種子庫中保存待用。

1.2供試藥劑

40%氰氟草酯可分散油懸浮劑（OD），安徽尚禾沃達(dá)生物科技有限公司；10%嗯唑酰草胺乳油（EC），江蘇富田農(nóng)化有限公司；25%五氟磺草胺可分散油懸浮劑（OD），江蘇陶氏益農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限公司；10%嘧啶肟草醚水乳劑（EW），淮安祥霖美豐生物科技有限公司；34%敵稗乳油（EC），沈陽豐收農(nóng)藥有限公司；25%二氯喹啉酸懸浮劑（SC），江蘇綠利來股份有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1不同稗草種群對氰氟草酯的抗性水平

采用室內(nèi)整株生物測定法，將36個種群稗草種子經(jīng)清水浸泡24h后用濾紙吸干，選取顆粒飽滿的種子均勻播種于直徑為9cm的塑料盆缽中，每盆播20粒，覆土約1cm，3次重復(fù)。在人工溫室內(nèi)培養(yǎng)，L∥D=13h∥11h；光照12880 lx（DigitalLux Meter AS823）；溫度白天（30±5）℃，夜間（25±5）℃。出苗后每盆定株10株。待稗草幼苗長至兩葉一心期施用氰氟草酯進(jìn)行莖葉噴霧，根據(jù)前期預(yù)試驗結(jié)果，施藥劑量分為敏感種群梯度施藥與抗性種群梯度施藥，相對敏感種群施用含40%氰氟草酯可分散油懸浮劑有效劑量為0、30、60、120、180、240、480g/hm2，相對抗性種群施用劑量為0、120、240、480、720、960、1440g/hm2。室內(nèi)噴霧使用3WP-2000型行走式噴霧塔，運行距離1320mm，運行速度412mm/s，室內(nèi)溫度28℃。施藥處理14d后統(tǒng)計存活株數(shù)并測量地上部分鮮重。

1.3.2交互抗性與多抗性測定

方法同1.3.1。采用整株測定法測定寧夏供試稗草種群對ACCase抑制劑噁唑酰草胺的交互抗性情況以及對乙酰乳酸合酶（ALS）抑制劑五氟磺草胺、嘧啶肟草醚，激素類除草劑二氯喹啉酸，光合作用光系統(tǒng)Ⅱ抑制劑除草劑敵稗的多抗性情況。5種除草劑施用劑量均為大田推薦最高劑量，有效成分劑量分別為10%嗯唑酰草胺EC 120g/hm2、25%五氟磺草胺OD 300g/hm2、10%嘧啶肟草醚EW 45g/hm2、34%敵稗EC 4 498.2g/hm2、25%二氯喹啉酸SC 300g/hm2。莖葉噴霧處理14d后稱取各稗草樣本地上部分鮮重，計算不同稗草種群不同處理的鮮重抑制率。鮮重抑制率=（對照雜草鮮重一處理雜草鮮重）／對照雜草鮮重×100%。

1.4數(shù)據(jù)處理

利用軟件SigmaPlot 12．0（Systat Software，San Jose，CA．）的雙邏輯非線性回歸模型進(jìn)行擬合，計算出鮮重抑制中量GRso。計算公式如下：

此公式中，y為在40%氰氟草酯OD處理下所測得雜草地上部分鮮重與對照地上部分鮮重的百分比；X為除草劑使用的劑量；C與D分別為劑量反應(yīng)下限與上限；GRso為50%地上部分鮮重被抑制時，除草劑的劑量；b為斜率。根據(jù)計算出的GRso可以計算出抗性指數(shù)RIresistance index），計算公式如下：

抗性指數(shù)（RI）=抗性生物型GR50/敏感生物型GR50。

以GR50數(shù)值最小的稗草生物型為敏感生物型，由此計算各稗草種群的抗性指數(shù)?？剐灾笖?shù)（RI）用來反映抗性水平，RI越大，抗性水平越高。參考國家稻田稗屬雜草抗藥性檢測技術(shù)規(guī)程NY/T2728-2015中的抗藥性水平分級：RI≤3．0為敏感或無抗性；3．0100為高水平抗性。

2結(jié)果與分析

2.1不同稗草種群氰氟草酯抗藥性水平

寧夏各稗草種群對氰氟草酯的GR50最低為12.34，以此為敏感生物型?？剐灾笖?shù)最高的種群為BO1，采自銀川市賀蘭縣立崗鎮(zhèn)通義村。分析試驗結(jié)果可以得出，不同種群稗草樣本對氰氟草酯敏感性有很大的差異，抗性種群處于低水平抗性階段的有11個（RI=3.3～9.4），占比30.56%，處于中等水平抗性階段的有19個（RI=10.3～58.3），占比52.78%，高水平抗性階段的種群有5個（RI>100），占比13.89%。結(jié)果表明寧夏地區(qū)稗草已經(jīng)產(chǎn)生對氰氟草酯較高水平的抗藥性。其中5個高水平抗性種群中有3個采自銀川市，其余2個種群采自吳忠市與石嘴山市；19個中等水平抗性種群中有13個采自銀川市、4個采自石嘴山市、2個采自中衛(wèi)市；11個低水平抗性種群中有5個采自銀川市、6個采自中衛(wèi)市。敏感種群B36采自吳忠市。

2.2寧夏稗草種群交互抗性與多抗性評價

寧夏各稗草種群在6種除草劑田間最高推薦劑量處理下受抑制情況呈現(xiàn)較大差異（表2），以施用單一除草劑處理14d后鮮重抑制率大于90%判定此種群對該除草劑敏感。結(jié)果指出寧夏稗草對AC-Case類抑制劑氰氟草酯和噁唑酰草胺敏感的種群占比分別為8.3%和41.7%；對ALS類抑制劑五氟磺草胺敏感的種群占比8.3%，且所有種群均對嘧啶肟草醚不敏感；對光系統(tǒng)Ⅱ抑制劑除草劑敵稗敏感的種群占比83.3%；所有種群均對激素類除草劑二氯喹啉酸不敏感。由于單獨施用嘧啶肟草醚與二氯喹啉酸均無法達(dá)到預(yù)期對寧夏稗草種群的除草效果，因此寧夏稻田稗草已經(jīng)產(chǎn)生了對不同作用機(jī)理除草劑的多抗性。其中抗氰氟草酯稗草種群中對五氟磺草胺、嘧啶肟草醚、二氯喹啉酸、敵稗產(chǎn)生多抗性的種群比例分別為94%、100%、100%、18%。

在本次測定中，對氰氟草酯不敏感的種群有33個，其中對噁唑酰草胺不敏感的種群有19個，占比57.57%;對五氟磺草胺與嘧啶肟草醚均不敏感的種群樣本數(shù)占總樣本數(shù)的91.7%。因此寧夏稗草樣本中已經(jīng)產(chǎn)生了除草劑的交互抗性。6種除草劑中，敵稗防治稗草效果最好，嘧啶肟草醚防治效果最差。B03、B05、B06和B22在6種除草劑分別作用下均無法達(dá)到預(yù)期防治效果，需要利用除草劑混配或聯(lián)用來進(jìn)行防控。本次測定中氰氟草酯高水平抗性種群BOI與B04對敵稗具有較高的敏感性，可利用敵稗對其進(jìn)行抗性治理。B02對噁唑酰草胺最為敏感，可換用噁唑酰草胺對其進(jìn)行防治。B03與B05對本次測定的6種除草劑敏感性程度均較低。氰氟草酯敏感種群B36僅對氰氟草酯與敵稗敏感而對其他除草劑具有多抗性，仍需注意監(jiān)測其對其他除草劑的抗性風(fēng)險程度。

3結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，寧夏地區(qū)稗草對于氰氟草酯已經(jīng)產(chǎn)生較高水平的抗藥性。本次稗草抗性試驗中高水平抗性種群樣本分布在銀川賀蘭縣通義村、吳忠市利通區(qū)下彎子村、銀川市金鳳區(qū)良田鎮(zhèn)、銀川賀蘭縣孫家爛莊子、石嘴山市平羅縣羅家莊，涉及寧夏3個主要地級市，分布廣泛。銀川市稻田稗草種群在高中低水平抗性階段均有分布，大多處于中高水平抗性階段。中衛(wèi)市的稗草樣本大多處于低水平抗性，相較于銀川市稗草抗藥性水平較低。故應(yīng)分區(qū)域重點關(guān)注銀川地區(qū)高水平抗性種群所在稻田的雜草防控技術(shù)的優(yōu)化，并及時監(jiān)測和預(yù)防銀川與中衛(wèi)市中低水平抗性種群所在地抗藥性水平的進(jìn)一步發(fā)展；石嘴山市和吳忠市采集樣本較少，無法準(zhǔn)確反映該地區(qū)稗草抗藥性水平。但現(xiàn)有樣本已有較高水平抗藥性種群存在，也需加強(qiáng)稗草抗性的風(fēng)險監(jiān)測，明確兩市稗草的抗藥性水平。與此同時，抗性指數(shù)高的樣本主要集中在銀北地區(qū)，該地區(qū)將氰氟草酯作為稻田稗草防控的首選藥劑，長期依賴性地使用單一除草劑是該地區(qū)稗草抗性水平居高不下的主要原因。結(jié)合寧夏地區(qū)水稻種植分布與發(fā)展情況分析產(chǎn)生以上結(jié)果的原因，由于銀北地區(qū)水稻種植產(chǎn)業(yè)在近些年發(fā)展迅速，種植面積不斷擴(kuò)大，以及該地區(qū)水稻連作的種植模式，因此出現(xiàn)地區(qū)稻田雜草抗性水平增長迅速、除草劑藥效不斷降低的現(xiàn)象。不同地區(qū)稗草樣本對于氰氟草酯抗性水平的差異，可能與當(dāng)?shù)赜盟幨放c用藥方法是否合理有關(guān)，還可能因為不同地區(qū)稗草樣本存在交互抗性與多抗性差異。

雜草經(jīng)除草劑的選擇作用而產(chǎn)生的抗藥性，是一種脅迫進(jìn)化的現(xiàn)象。寧夏地區(qū)是我國重要的水稻種植區(qū)，“一封、二殺、三補(bǔ)”結(jié)合是當(dāng)前稻田常用的除草模式，即，利用土壤封閉處理劑封閉、莖葉處理劑滅殺、化學(xué)防除或人工防除補(bǔ)殺的方式相結(jié)合?，F(xiàn)如今寧夏稻田稗草對多種不同種類除草劑均已產(chǎn)生了抗藥性，且部分地區(qū)稗草樣本抗性達(dá)到高抗水平。對不同作用機(jī)制的除草劑具有抗性的生物型，極大地增加了雜草防控的難度，是目前水稻種植者面臨的一個主要問題。稻田雜草多抗性的發(fā)生給雜草管理帶來了嚴(yán)重影響，因為其限制了可用于控制抗性生物型的除草劑和有效成分的種類，降低了防控效率、生產(chǎn)力和水稻品質(zhì)，此外還增加了生產(chǎn)成本，導(dǎo)致水稻生產(chǎn)盈利能力下降。因此針對雜草的多抗性與交互抗性的監(jiān)測是頗為重要的。

針對寧夏水稻田稗草對6種不同除草劑的交互抗性和多抗性研究結(jié)果表明，ALS抑制類除草劑五氟磺草胺與嘧啶肟草醚對供試稗草藥效較差，基本無法達(dá)到滅殺稗草的效果。其結(jié)果表明，寧夏稗草對ALS抑制類除草劑已經(jīng)產(chǎn)生交互抗性與多抗性。于曉玥等在寧夏地區(qū)稗草對五氟磺草胺的抗性機(jī)理研究中發(fā)現(xiàn)寧夏稗草種群對五氟磺草胺產(chǎn)生了不同程度抗性，抗性倍數(shù)為10.2～32.7，ACCase抑制類除草劑嗯唑酰草胺藥效也有不同程度的減弱。寧夏賀蘭縣發(fā)現(xiàn)的抗氰氟草酯稗草種群位置與馬洪文等先前報道的寧夏稻田稗草對二氯喹啉酸高抗性水平樣本的位置相近，我們的研究也證實了該地區(qū)稻田稗草對氰氟草酯和二氯喹啉酸產(chǎn)生了多抗性。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅有17%的稗草種群對敵稗敏感性較低。敵稗對稗草具有顯著的抑制效果，且稗草樣本葉片發(fā)黃萎蔫，發(fā)育不良。經(jīng)敵稗田間推薦劑量篩選后的稗草植株生活力低，已不具備與作物競爭的能力。然而本試驗結(jié)果與朱玉坤等報道的結(jié)果存在差異，其原因可能是其試驗點單一，存在抗敵稗種群為該試驗點優(yōu)勢種的可能性。

本研究稗草種群采集點覆蓋較廣，包含了寧夏主要水稻種植區(qū)，種群數(shù)量較多，具有較強(qiáng)的代表性。因此建議在高抗水平種群所在的地區(qū)停止使用氰氟草酯，應(yīng)選用其他作用機(jī)制的除草劑代替ACCase與ALS等相關(guān)抑制類除草劑，防止稗草抗性優(yōu)勢種群進(jìn)一步發(fā)展，抗藥性進(jìn)一步升高。寧夏地區(qū)水稻田稗草已經(jīng)對多類除草劑產(chǎn)生大面積抗性，大多數(shù)種群處于中等以上抗性水平，且發(fā)展速度快，抗性水平高，亟須多樣化的綜合防治技術(shù)，包括生物防治、農(nóng)藝措施及化學(xué)除草等相結(jié)合的稗草防控策略來保障寧夏水稻的安全生產(chǎn)。