广西灵川等4地刺苋和反枝苋对草甘膦的敏感性

欧翔 路涛 陈展册 邓全道 蒙月月

摘要：刺苋和反枝苋在广西各地农田均有分布，综合运用培养皿种子检测法、整株生物测定法对广西4个不同地点的刺苋和反枝苋种群进行草甘膦敏感性测定。结果表明，桂林灵川的刺苋和桂林兴安的反枝苋对草甘膦表现出敏感性下降的情况。同时，使用生化指标测定法检测的植株体内莽草酸含量变化情况与其敏感性变化趋势基本一致。

关键词：刺苋;反枝苋;草甘膦敏感性;莽草酸含量

中图分类号：S482.4  文献标志码：A  文章编号：1003-935X（2019）01-0041-05

Abstract：Amaranthus spinosus and Amaranthus retroflexusto distributed in all fields in Guangxi area;samples of each species samples were separately collected at 4 sites and their response to glyphosate was evaluated by seed culturing and whole plant bioassays. A.spinosus in Lingchuan area and A.retroflexus in Xingan were less sensitive to glyphosate than those of other locations. The variation inshikimic acid content in plants detected by a biochemical index determination method was consistent with their glyphosate sensitivity.

Key words：Amaranthus spinosus;Amrarnthus retroflexus;sensitivity toglyphosate;shikimic acid content

刺苋（Amaranthus spinosus），原产于热带美洲，危害旱作物田、蔬菜地及果园，严重消耗土壤肥力。反枝苋（Amrarnthus retroflexus），原产于美洲，容易影响其他生物的生长、繁殖，还可以混杂在作物种子中影响产量。苋属外来有害杂草是病毒、病虫害等的寄主[1]。刺苋和反枝苋作为农田杂草，具有繁殖形式多、周期短、传播速度快、适应性强等特点。

草甘膦（N-磷酸甲基甘氨酸）作为广谱灭生性除草剂，是国内外防治一年生和多年生杂草的主要农药之一[2]。我国是草甘膦的生产和应用大国，随着草甘膦在农业生产中使用量的增加，抗草甘膦杂草的种类不断增多，其耐药性不断增强[3-5]。

培养皿种子检测法是近年来除草剂抗药性检测领域使用较多的一种检测方法，这种方法是把经过赤霉素催芽的种子放在浸药的滤纸上进行培养，通过测定主根长或鲜重等指标诊断杂草的抗药性水平[6]。为了佐证试验效果，本试验同时采用整株生物测定法对刺苋及反枝苋种子进行栽种培养，测定鲜重抑制率中浓度（ED50值）;使用生化指标测定法，用略高于整株鲜重抑制率中浓度的草甘膦溶液进行处理，以检测植株体内莽草酸（shikimic acid）含量的变化情况。

本研究以广西4个不同地区的刺苋种群和反枝苋种群为研究对象，综合运用培养皿种子检测法、整株生物测定法、生化指标测定法来探究研究对象在不同地区间的草甘膦敏感性差异水平，将为广西农田防治刺苋和反枝苋杂草提供科学数据。

1 材料与方法

1.1 供试对象

刺苋和反枝苋供试杂草种子于2017—2018年在广西壮族自治区桂林市灵川县道路边、桂林市兴安县菜地边、南宁市武鸣县、防城港市港口附近菜地采集。

供试药剂：草甘膦异丙胺盐95%原药（河北奇峰化工有限公司生产），莽草酸标准液（20 mg，测定用，Stanford Chemicals生产）。

试验仪器：人工气候培养箱（HQH-400型），紫外分光光度计（岛津UV-2550型）。

1.2 试验方法

1.2.1 培养皿种子检测法 挑选饱满程度一致的刺苋、反枝苋种子，在0.2%、0.6%赤霉素溶液中分别浸泡24 h进行催芽[7]。随后用草甘膦异丙胺盐95%原药加蒸馏水配制成质量浓度（有效成分含量）分别为375.000、93.750、23.438、5.860、1.465、0.366、0.092 mg/L的草甘膦异丙胺盐溶液，以蒸馏水为对照（CK）组。将种子分别放入直径为9 cm、鋪有2张滤纸的培养皿中，每皿20粒，每皿分别加入5 mL上述不同质量浓度的药液，置于光照培养箱内[8]。培养周期和温度设为白天 16 h、36 ℃，夜晚 8 h、25 ℃。培养10 d后测量根长，计算抑制率及对应的回归方程，试验重复3次。试验数据由DPS软件处理。

1.2.2 整株生物测定法测定鲜重抑制率中浓度 使用0.2%、0.6%赤霉素溶液浸泡不同地区的刺苋、反枝苋种子各80粒，24 h后分别均匀地播种在直径10 cm、高5 cm的培养杯中。反枝苋种子需要覆盖1层薄土，设定培养周期和温度为白天16 h、30 ℃，夜晚8 h、25 ℃[9]。每天用喷壶浇水1次，进行观察培养。定期去除干扰杂草。

待植株长至3～4叶期间，保留长势基本一致的30株苗继续培养至5～6叶龄，用配制成相应倍数浓度的95%草甘膦异丙胺药液进行喷洒，有效成分草甘膦的用量为600.000、150.000、37.500、9.375、2.344、0.586 g/hm2。以喷洒清水的为空白对照（CK）组，喷药10 d后，剪取地面部分称质量。试验重复2次，计算鲜重抑制率：鲜重抑制率=（CK-草甘膦处理）/CK×100%。建立毒力方程，求出鲜重抑制率中浓度。使用DPS软件处理试验数据。

1.2.3 生化指标测定法测定莽草酸含量 根据“1.2.2”节的方法选取植株在4～6叶龄的幼苗，用有效成分略高于最高ED50值的草甘膦浓度（4、8 g/hm2），分别对刺苋和反枝苋的茎叶进行喷雾处理[9]，以未经草甘膦处理的植株作为试验CK组，于试验后0、1、3、5、7、9 d分别剪取植株茎叶进行莽草酸含量的测定。

采用娄远来等的方法测定莽草酸含量[10]：取0.5 g茎叶组织研磨，加入1 mL浓度为0.25 mol/L的HCl，摇匀，4 ℃离心（1 200 r/min，15 min），取上层清液于4 ℃下待测。取200 μL待测液，加入 2 mL 浓度为0.01 g/mL的过碘酸溶液，混匀后加入1 mol/L NaOH和0.1 mol/L 甘氨酸，摇匀静置 5 min 后在380 nm处测定吸光度。根据莽草酸标准曲线计算出目标杂草的莽草酸含量。

莽草酸标准曲线的绘制方法[11]：取莽草酸标准样品10 mg，溶于1 mL浓度为0.25 mol/L的HCl中，分别取0、1、5、10、40、50 μL于试管中，加HCl至1 mL。使用与莽草酸含量测定相同的步骤测定380 nm处的吸光度。

2 结果与分析

2.1 广西本地刺苋对草甘膦的敏感性水平

由表1可知，广西4个本地刺苋种群种子对草甘膦的相对抗性倍数在1.000～2.288之间。桂林灵川的种群对草甘膦的敏感性有所下降，桂林兴安的种群对草甘膦较敏感。由表2可知，在4～6叶龄植株的抑制中浓度检测中，桂林兴安的种群ED50值最低，为2.817 g/hm2，桂林灵川的种群ED50值最高，为3.952 g/hm2。

2.2 广西本地反枝苋对草甘膦的敏感性水平

由表3可知，广西4个本地刺苋种群种子对草甘膦的相对抗性倍数在1.000～1.477之间。桂林兴安的种群对草甘膦的敏感性有所下降，防城港港口的种群对草甘膦较敏感。由表4可知，在 4～6叶龄植株的抑制中浓度检测中，防城港的种群ED50值最低，为3.243 g/hm2，桂林兴安的种群ED50值最高，为7.916 g/hm2。

2.3 生化指标测定法检测广西4个本地刺苋和反枝苋莽草酸含量

为了进一步确认广西灵川等4地不同种群刺苋与反枝苋对草甘膦敏感性的变化情况，用有效成分略高于植株4～6叶龄最高ED50值的草甘膦浓度（4、8 g/hm2）分别对刺苋和反枝苋的植株茎叶进行喷雾。由图1、图2可知，经过喷药处理之后的刺苋与反枝苋体内的莽草酸积累量与空白对照相比明显提高。相对较敏感的桂林兴安的刺苋种群的莽草酸含量高于草甘膦敏感性较低的桂林灵川的刺苋种群;而较敏感的防城港的反枝苋种群累积的莽草酸含量高于草甘膦敏感性较低的桂林兴安反枝苋种群。

3 讨论

刺苋、反枝苋是我国重要的农田苋属杂草，在广西分布面积较大，草甘膦作为主要的农田除草剂，在广西的使用非常普遍。本试验以广西本地的4个刺苋种群和4个反枝苋种群为研究对象，采用目前抗药性研究中较为常见的培养皿种子检测法和整株生物测定法对其草甘膦抗药性进行了检测，并使用生化指标测定法对4～6叶龄的植株体内莽草酸积累量的变化情况进行了测试。试验结果表明，广西不同区域种群的刺苋和反枝苋对草甘膦的敏感性有所差别，其中桂林灵川的刺苋和桂林兴安的反枝苋均表现出对草甘膦敏感性下降的情况。

广西作为我国重要的农作物产区与粮食进口地区，面临着较为复杂的农田杂草防治情况[12]。随着草甘膦的大量生产和使用，以及农田连作、免少耕等情况的持续发生，广西区域内的杂草存在产生抗药性的风险。在摸清广西不同地域内刺苋与反枝苋杂草对草甘膦的敏感性后，可以对区域内作物及时采取合理的耕作栽培制度与方式，例如采取轮作、耕翻轮换、更换除草剂等措施，可以有效治理和控制抗药性杂草的生长和蔓延。由于草甘膦的作用机制是通过抑制植物体内5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS），破坏植物体生长[13]，因此在试验方法上可以通过酶活代谢检测法或者分子水平检测法来进行更为精确的检测，从而进一步探究苋属杂草体内酶活性的变化情況。

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