杂草对9类常用不同作用机制除草剂的非靶标抗性机制研究进展

除草剂的应用为农业生产带来便利,但长期、单一使用某一种或相同机制的除草剂也引发了杂草对除草剂的抗性问题。抗性杂草种类逐渐增加,抗性形成机制复杂,导致农田杂草的治理难度增加。杂草对除草剂的抗性机制主要分为两种,一种是除草剂靶标位点基因的突变或过量表达导致的靶标抗性,另一种是杂草对除草剂吸收、转运、固存和代谢等一个或多个生理过程发生变化导致的非靶标抗性。本文综述了杂草对9类不同作用方式除草剂的非靶标抗性机制的生理、生化和分子基础的研究进展,以期为抗性杂草综合治理提供参考。

昆虫对Bt作物的抗性机制以及治理策略的研究进展

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)是一种分布十分广泛的革兰氏阳性菌,其在营养生长阶段和产孢阶段能够产生一系列杀虫蛋白,是农业、林业以及公共卫生实践中常用的生物防治剂。基于基因工程技术研制的Bt作物为农业害虫治理提供了一种高效、环保的生物防控手段。然而,长时间广泛种植Bt作物使得害虫逐渐产生Bt抗性,这大大降低了Bt蛋白的杀虫效果和Bt作物的长期效益。为了深入了解Bt蛋白的作用机制和昆虫Bt抗性产生之间的关系,本文归纳了多种Bt毒素的结构与功能特征,并从免疫系统调节、毒素激活变化和毒素受体基因突变三个主要方面阐述了昆虫Bt抗性发生的分子机制。此外,还介绍了基因堆叠和“高剂量/庇护所”这两种昆虫抗性治理策略。最后,指出Bt作物未来的研究方向,包括进一步深入解析Bt毒素的作用模式和昆虫Bt抗性发生的机制,发掘新的Bt蛋白,加强Bt作物科普宣传以及建立抗性监测网络和预警系统。

番茄中Ty-1抗性机制研究中siRNA含量的测定

Ty-1抗性基因是一种被广泛应用于预防番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)的基因。该基因已被克隆,并被证明代表了一类新型的R基因,其编码一种为RNA依赖的RNA聚合酶(RDR),这种酶与已知在RNAi信号扩增中起作用的RDR1、RDR2和RDR6有所不同。近期研究表明,Ty-1通过增强转录基因沉默(TGS)来获得抗性,并且还能防御与之相关的双组分番茄严重皱缩双生病毒(ToSRV)。在带有Ty-1基因的番茄植株中,利用病毒诱导的基因沉默(TRV2-180和TRV2-190)技术,证明Ty-1抗性基因还能够保护植物免受单组分、叶蝉传播的甜菜曲顶病毒(BCTV)的感染。虽然已知的siRNA是DNA甲基化(RdDM)和诱导TGS所必需的因素,但是在本次实验中未能成功证明Ty-1番茄植物中24-nt大小siRNA的相对富集情况。

抗草甘膦杂草及其抗性机制研究进展

介绍了迄今为止全球发现的13种抗草甘膦杂草的发生、发展,并从草甘膦的吸收、输导和分布,5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)的活性以及抗药性遗传等方面对其抗性机制进行了讨论,指出了中国在未来出现抗草甘膦杂草的潜在风险性,并提出了延缓杂草对草甘膦抗性发生的策略。

白皮小麦收获前穗发芽及品种抗性机制探讨

对48个白皮小麦种质及2个红皮小麦种质连续3年测定结果,品种间收获前穗发芽率、籽粒发芽率及收获后种子休眠特性差异显著。穗发芽敏感性因年份和种子发育时期而异,开花后35～40天较敏感,品种间差异大。休眠期长短与穗发芽率间呈极显著负相关(平均r^2=0.6170)。收获后的种子α-淀粉酶活性、降落值,与穗发芽率间分别呈极显著正相关(r^2=0.4609)和极显著负相关(r^2=0.3014)。种子吸水率与穗发芽率间相关显著,但程度较低。颖壳浸提液对种子发芽有明显抑制作用,以浸种24小时较显著且品种间差异大。相对而言,抗穗发芽品种的抑制作用多大于敏感品种,但有的抗性品种没有明显的颖壳抑制作用。表明,白皮小麦抗穗发芽性是复杂的,休眠特性是其主要机制,α淀粉酶活性、降落值及颖壳内含物亦有一定作用,不同品种其抗性机制有所不同。

水稻种质资源抗灰飞虱评价及抗性机制分析

通过改进的苗期集团筛选法,对138份水稻种质进行了抗灰飞虱鉴定与评价。筛选出对灰飞虱具有不同程度抗性的材料25份,占总鉴定材料的18.1%,其中高抗种质2份,抗性种质9份,中抗材料14份,粳稻品种明显比籼稻感虫。对部分材料进行的排驱性、抗生性试验及相关分析表明,RathuHeenati(RHT)、Mudgo、Kasalath和IR36对灰飞虱具有强的排驱性和抗生性,其抗性水平与这两种抗虫机制密切相关;道人桥、羊毛谷的抗生性强,但排驱性弱,其主要抗虫机制表现为抗生性;Dular、ASD7和密阳23对灰飞虱具有较强的排驱性和抗生性,表明排驱性和抗生性是这3个品种的重要抗性类型;DV85具有较强的排驱性,但抗生性较弱,窄叶青8号和鬼衣谷具有中等水平的抗生性和排驱性,推测这3个材料具有较好的耐害特性。中抗材料9311的抗性水平由中等排驱性和抗生性控制,V20A的抗性主要表现为排驱性,明恢63和扬粳9538的排驱性和抗生性均较弱,暗示其抗性机制主要是耐害性。上述具有强抗生性或排驱性的材料是理想的抗灰飞虱资源。

汞、镉复合污染对金鱼藻的影响及其抗性机制的探讨

研究了金鱼藻在不同浓度 Hg2 +、Cd2 +以及 Hg2 +、Cd2 +共同胁迫下叶绿素含量、叶绿素 a/b值、可溶性蛋白含量、SOD活性和游离脯氨酸含量等的变化。结果表明 :低浓度 Cd2 + (≤ 2 mg.L- 1)对上述指标有激应性反应 ,低浓度 Hg2 + (≤ 0 .5mg.L- 1)对叶绿素含量、叶绿素 a/b值、可溶性蛋白含量、SOD活性也有激应性反应 ;可以认为这是植物的一种保护性机制。但随着 H2 +、Cd2 +处理浓度增大 ,上述生理指标呈下降趋势 ,表明植物细胞遭受伤害。Hg2 + 、Cd2 + 共同胁迫下上述生理指标下降幅度明显增大 ,表现为协同作用。

不同苜蓿品种对豌豆蚜的生化抗性机制

采用紫外分光光度法和高锰酸钾法测定了不同抗蚜性苜蓿(Medicago sativa L.)品种受豌豆蚜(Acyrthosi-phon pisum Harris)为害胁迫后叶片内叶绿素(Chl)、可溶性蛋白、总酚含量及防御性酶多酚氧化酶(PPO)和过氧化氢酶(CAT)活性的动态变化,以期明确各项生理指标与抗虫性之间的关系。结果表明:在蚜虫刺吸诱导过程中,4个品种的PPO均呈先下降后上升的趋势,其中接蚜前抗虫品种甘农5号(G5)PPO活性高于感虫品种猎人河(Hu)和低抗品种甘农3号(G3)、金皇后(JH),接蚜后迅速下降,其活性低于感虫品种;抗虫品种甘农5号CAT活性和总酚含量始终高于低抗品种和感虫品种;感虫品种(Hu)Chl含量高于低抗品种(G3,JH),但低于抗虫品种(G5);感虫品种和抗虫品种的可溶性蛋白含量低于低抗品种(除第3 d高于G3);4个品种的CAT活性、Chl含量、可溶性蛋白含量均呈下降趋势。因此,苜蓿品种的Chl、可溶性蛋白、PPO与其对豌豆蚜抗性的相关性不明确,而总酚、CAT与抗蚜性呈正相关。

湘研辣椒品种抗疫病筛选及抗性机制研究

采用菌悬浮液接种，对湘研系列的１５ 份辣椒材料进行抗疫病筛选，对其中抗感病水平不同的６ 份材料进行了抗性机制的研究．结果发现，湘研２ 号、５ 号、８ 号、９ 号、１９ 号和８５０１ 抗病性较好，病情指数低于４０，湘研七号、５９０５ 抗病性较差．抗性机制研究中发现，多酚氧化酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性和可溶性蛋白质含量与抗病性呈正相关，而过氧化物酶活性与抗病性呈负相关．

小菜蛾对阿维菌素的抗性机制及交互抗性研究

用叶片药膜法研究了阿维菌素抗性小菜蛾 Plutella xylostella （L.）品系 对常用药剂的交互抗性谱以及增效醚（PB）和磷酸三苯酯（TPP）的增效作用。小菜蛾对阿 维菌素与高效氯氰菊酯、溴氰菊酯、氰戊菊酯和联苯菊酯等菊酯类药剂间具有比较低的交互 抗性，对后者抗性为3～20倍，对阿维菌素的抗性为575.6倍；对氟虫脲和氟啶脲没有交互抗 性。PB和TPP对阿维菌素分别增效8.2和5.5倍，说明小菜蛾对阿维菌素的抗性可能与多功能 氧化酶（MFO）和羧酸酯酶有关。通过差光谱技术测定了阿维菌素抗性和敏感小菜蛾细胞色 素P450的含量，抗性品系是敏感品系的1.38倍。

小麦对麦红吸浆虫生化抗性机制的研究

1995～2002年,在田间虫圃对1254份小麦品种（系）损失率鉴定结果的基础上,对17份小麦品种（系）总酚、单宁、可溶性糖含量进行了测定。结果表明,酚类、单宁类物质是小麦抗麦红吸浆虫两种很重要的次生代谢物,而酚类物质尤为重要,随抗性级别的不同,其诱导抗性效应不同。可溶性糖对抗性影响不大。

苏云金芽孢杆菌杀虫机理及害虫对其抗性机制的研究进展

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白具有高度专一性,其只对靶标害虫有效,对天敌等其他昆虫无害,转Bt基因植物和Bt杀虫剂是目前世界上产量最大、应用最广泛的生物防治技术。通过对Bt的发现和分类、Bt的结构与功能、Bt毒蛋白的杀虫机理、昆虫对Bt的抗性机制及昆虫体内Bt受体蛋白与抗性的关系等研究现状的论述与分析,对Bt作物害虫抗性治理策略和前景进行了展望。

白粒小麦品种(系)穗发芽抗性机制分析

为了解小麦穗发芽抗性机制,应用与抗穗发芽有关的功能标记Vp1B3、Vp1-b2和Dorm-1并结合整穗发芽、籽粒发芽、籽粒+芒、籽粒+穗轴、籽粒+颖壳和籽粒+芒+穗轴+颖壳共6种发芽试验处理,分析了11个小麦品种(系)的穗发芽抗性机制。结果表明,红粒抗穗发芽对照京9428和京冬8号的抗性受粒色、Vp-1Bc、颖壳或颖壳抑制物控制;9个白粒品种(系)穗发芽抗性均不同程度的受芒和颖壳或它们的抑制物控制;强抗穗发芽品系CA0431的抗性与Vp1B3、Dorm-1和粒色无关,而与其他遗传因素有关;强抗穗发芽品系山东046432属于由Vp-1Bc和Dorm-1控制的基因型;中抗穗发芽品种矮抗58的抗性与穗轴有关;Vp-1Bb基因对CA9550-2的穗发芽作用有待进一步证实;芒和颖壳或它们的抑制物对白粒中感穗发芽品系CA9640、CA0459、CA0493和白粒高感穗发芽品系山东928802和CA0306的穗发芽均有一定的抑制作用,但Vp-1Bb基因型与山东928802和Vp-1Bc基因型与CA0306的穗发芽并无相关。

不同苜蓿品种对牛角花齿蓟马的抗性机制初步研究

在大田蓟马为害评价基础上,对10个不同苜蓿Medicaco sativa抗性品种进行了室内抗性评价及抗性机制研究。研究表明,在牛角花齿蓟马Odontothrips loti为害后,不同抗级品种间总酚、游离脯氨酸含量增加差异显著(P<0.05),高抗品种Ta和TS苜蓿的增幅极显著(P<0.01),高于其他抗级品种,感虫品种S和DB苜蓿的增加量最低。说明总酚、游离脯氨酸与苜蓿品种对牛角花齿蓟马的抗性相关,或具有诱导抗性效应。

冬小麦对麦红吸浆虫抗性机制研究初报

在虫圃鉴定1254份材料的基础上,对10个不同抗性品种进行了抗性机制研究。研究表明,小麦抗麦红吸浆虫抗性品种植株高,穗部密度大,旗叶长而窄,内颖尖隐伏数多,内颖弧口宽,植株茎、叶和颖壳被蜡质程度重,有被毛,颖壳硬而厚。测定了不同抗性品种(系)的未害子粒和被害粒中某些生化物质,明确了小麦品种对吸浆虫的抗性是以诱导抗性为主的多因子综合抗性。总酚、单宁和可溶性糖是影响其生化抗虫性的关键因子,总酚尤为重要。

XZ系列杂种小麦对麦长管蚜抗性机制的研究

对 XZ系列杂种小麦及其亲本分别进行了抗生性、耐害性和不选择性测定。在控制条件下 ,蚜虫生殖生命表测定结果表明 ,XZ13母本的抗生性比对照品种弱 ;杂种小麦的抗生性低于其父母本 ,表明杂种小麦在抗生性上无明显的杂种优势 ;控制条件下的试验结果具有较高的可信度。耐害性测定结果表明 ,无蚜害处理、有蚜害处理与未处理三者间差异显著 ;杂种小麦 XZ1的耐害性明显大于 XZ13,两者也明显大于其他品种。选择性试验结果表明 ,蚜虫对杂种小麦具有极强的喜好性 ,选择性极强 ;杂种小麦对蚜虫的抗生性虽较弱 ,但耐害性极强 ,从而以强耐害性获得高产。若在育种中加强抗生性指标和不选择性指标的选择 ,杂种小麦的产量可能还会上一个台阶。

游离脯氨酸在玉米灰斑病抗性机制中作用的研究

在灰斑病菌侵染的6个抗、感性不同的玉米品种中,苗期和成株期表现出相同的趋势,游离脯氨酸含量的变化与品种的抗性成正相关,表明游离脯氨酸的变化是玉米灰斑病抗性机制中重要的指标之一。

马铃薯晚疫病菌对甲霜灵抗性机制的初步研究

选取对甲霜灵敏感、中抗和高抗的马铃薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)菌株各2株,采用电导率法和同位素掺入法,研究了甲霜灵对马铃薯晚疫病菌不同抗药性水平菌株细胞膜通透性和RNA聚合酶活性的影响,借助液相色谱分析方法检测了不同抗药性水平菌株对甲霜灵的降解作用。结果表明:甲霜灵对马铃薯晚疫病菌不同抗药性水平菌株的细胞膜通透性没有明显影响;随着甲霜灵浓度提高,敏感菌株的RNA聚合酶活性受到显著抑制,10μg/mL甲霜灵对敏感菌株RNA聚合酶活性的抑制率达到40％以上,而10和100μg/mL甲霜灵对高抗菌株的RNA聚合酶活性只表现轻微的抑制作用,抑制作用分别小于8％和21％,甲霜灵对中抗菌株RNA聚合酶活性的抑制作用介于对敏感菌株和高抗菌株的抑制作用之间。抗性菌株对甲霜灵有一定的降解作用,培养30d后高抗菌株HL105和SC1的降解率分别达到13.46％和16.14％。

玉米弯孢菌叶斑病抗性机制的初步研究

玉米弯孢菌叶斑病菌［Curvularialunata（Wakker）Boed．］侵染不同抗性品种后，寄主叶片防御酶系和PR蛋白活性的变化及叶片汁液对病菌孢子萌发有影响，研究发现：PAL，PO，SOD和β-1，3-葡聚精酶在对弯孢菌叶斑病的抗性中起到一定的作用，尤其是PR蛋白β-1，3-葡聚糖酶活性在抗性机制中发挥更为重要的作用。木质素可能是在病菌侵染初期发挥抗侵入的作用。抗病品种叶片汁液可能含有抑菌物质，病菌侵染有利于刺激这种物质抑菌作用的提高，在抗病品种中更为明显。

粘虫抗甲氨基阿维菌素苯甲酸盐种群的交互抗性与生化抗性机制

为指导甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(下称甲维盐)在粘虫Mythimna separate Walker防治上的合理使用,测定了粘虫抗甲维盐种群对5种常用杀虫剂的交互抗性及其生化抗性机制。结果表明:粘虫抗甲维盐种群对阿维菌素(抗性倍数RR_(50)=21.80)、毒死蜱(RR_(50)=17.68)和灭多威(RR_(50)=10.85)均具有中等水平的交互抗性,与辛硫磷(RR_(50)=6.00)和氟氯氰菊酯(RR_(50)=5.65)之间交互抗性水平较低。酶抑制剂胡椒基丁醚(PBO)、马来酸二乙酯(DEM)、三丁基三硫磷酸酯(DEF)和磷酸三苯酯(TPP)在粘虫敏感种群和抗性种群生物测定中对甲维盐毒力均有显著的增效作用。粘虫抗甲维盐种群细胞色素P450和b_5含量及O-脱甲基酶、谷胱甘肽S-转移酶和羧酸酯酶活性均显著高于敏感种群,分别为敏感种群的3.23、3.65、3.63、1.64和2.66倍。研究表明,体内解毒代谢酶活性提高可能是粘虫对甲维盐产生抗性的重要原因。