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异型莎草(Cyperus difformis L.)是莎草科(Cyperaceae)莎草属(Cyperus)一年生杂草,分布在我国东北、华北、华中、华东、宁夏、甘肃等,主要危害水稻生产。AHAS抑制剂可以有效防除稻田异型莎草,但因其作用位点单一,连续多年使用,导致严重的抗药性问题。本研究以采自湖北、湖南、江西、江苏、安徽、辽宁和黑龙江共7个省水稻田的38个异型莎草种群为研究对象,采用单剂量甄别法初步明确了这38个异型莎草种群对吡嘧磺隆的抗性;克隆异型莎草AHAS全长,并比对分析了不同抗药性种群AHAS突变位点;在此基础上,提取和比较了不同突变类型AHAS在离体条件下对4类AHAS抑制剂的敏感性差异;并通过整株生物测定明确了不同突变生物型对4类AHAS抑制剂的抗性水平差异。主要研究结果如下:(1)通过吡嘧磺隆单剂量甄别法测定异型莎草抗药性情况,结果显示,采自7个省的38个异型莎草种群中,采自湖南、江苏、江西和安徽4个省的16个种群在30 g a.i.ha-1吡嘧磺隆推荐剂量处理下有植株存活,存活率在25%-100%,初步确定了这些种群已对吡嘧磺隆产生抗性。(2)通过染色体步移等技术克隆异型莎草AHAS全序列,结果显示,AHAS全序列包括2个外显子和1个内含子,内含子在2个外显子之间,两段外显子长度分别为498bp和1428bp,内含子长度为1228-1233bp。(3)设计三对引物扩增AHAS基因与抗药性有关的八个突变位点,比较抗药性与敏感种群保守区位点的差异。结果显示,与敏感种群相比,16个抗药性种群AHAS保守区域均有突变发生,突变类型分别为197位脯氨酸(Pro)突变为精氨酸(Arg)、丝氨酸(Ser)、亮氨酸(Leu),376位天冬氨酸(Asp)突变为谷氨酸(Glu),574位色氨酸(Trp)突变为亮氨酸(Leu);在同一种群的不同植株中存在多种突变类型,如种群YX12-14中包括Pro-197-Arg和Asp-376-Glu突变类型,YX12-15中包括Pro-197-Arg和Trp-574-Leu突变类型,YX15-22中包括Pro-197-Arg、Ser、Leu突变类型,YX15-32中包括Pro-197-Ser和Trp-574-Leu突变类型。(4)通过提取不同突变类型的AHAS,检测其在离体条件下对4类AHAS抑制剂的敏感性差异。结果表明,在4类AHAS抑制剂吡嘧磺隆、五氟磺草胺、甲咪唑烟酸和双草醚处理下,敏感种群YX15-30的I50值分别为0.06、0.01、3.29和0.04μM,与敏感种群相比,YX12-10(Asp-376-Glu)抗性倍数分别为91.6、34.0、4.3和8.0,YX15-22(Pro-197-Arg、Ser、Leu)的抗性倍数分别为310.0、10.0、1.2和1.3,YX15-38(Trp-574-Leu)的抗性倍数分别为4462.0、831.0、260.7和52.3。(5)通过整株生物测定法检测不同突变种群对AHAS抑制剂的交互抗性水平,结果表明,在4类AHAS抑制剂吡嘧磺隆、五氟磺草胺、甲咪唑烟酸和双草醚处理下,敏感种群YX15-30的GR50值分别为1.10、3.10、3.31和6.53 g a.i.ha-1,抗药性种群YX12-10(Asp-376-Glu)的抗性倍数为328.3、16.3、6.6和5.8,YX15-22(Pro-197-Arg、Ser、Leu)的抗性倍数分别为827.4、6.6、1.0和1.0,YX15-38(Trp-574-Leu)的抗性倍数分别为3321.9、382.4、1293.8和154.3。综上所述,本研究首次克隆了异型莎草AHAS全序列,明确了抗药性种群中靶标基因的5种突变类型,通过靶标酶的检测,明确了靶标基因不同位点突变造成其对AHAS抑制剂的敏感性差异,明确了不同突变类型对AHAS抑制剂的交互抗性水平。