稗草对机械穴直播水稻产量的影响及其生理机制

为了给机械穴直播水稻高产栽培和杂草综合治理提供科学依据,以苏粳4699为试验材料,自水稻播种后7 d至成熟分别与光头稗和无芒稗共生,以无杂草的水稻处理为对照,研究机械穴直播条件下稗草对水稻产量的影响及其生理机制。结果表明,与对照相比,水稻与稗草共生后产量显著降低,但处理间存在较大差异。光头稗处理显著降低了水稻的每穗粒数、结实率和千粒重,造成水稻减产13.0%,而无芒稗处理的水稻减产55.2%,这主要是由水稻单位面积穗数、每穗粒数、结实率和千粒重的显著降低所致。光头稗和无芒稗处理还显著降低了机械穴直播水稻灌浆期的根系氧化力、剑叶净光合速率、籽粒中玉米素+玉米素核苷含量、灌浆早期的脱落酸含量,籽粒中蔗糖合酶、ADP葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合酶和淀粉分支酶的活性以及成熟期的地上部干物质积累量,上述生理指标的降低可能是机械穴直播水稻在与稗草共生过程中产量降低的重要原因。

北美车前提取液对稗草和千金子的化感作用

从植物中筛选出具有除草活性的化感物质为植物源除草剂的开发提供了丰富的资源。本试验比较分析了北美车前(Plantago virginica)水提液、醇提液与腐解提取液对稗草(Echinochloa crusgalli)和千金子(Leptochloa chinensis)种子萌发的化感作用。并利用超高效液相色谱-质谱联用(UHPLC-QE-MS)技术鉴定腐解提取液中的主要化感物质,评价各物质对稗草和千金子种子萌发的影响。结果显示:腐解提取液对稗草和千金子种子萌发的抑制效果最强,壬酸、正辛酸、4-甲基儿茶酚为主要化感物质。4-甲基儿茶酚处理后稗草超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性随处理浓度增加先增强又下降。而相同处理下的千金子SOD与POD活性随试验浓度增高先降低后增高,CAT活性则随试验浓度增大而增强,表明4-甲基儿茶酚处理干扰了杂草体内活性氧平衡,且对稗草和千金子抗氧化酶的影响不同。

稗草对酰胺类除草剂抗药性水平的测定及对乙草胺的抗药性生理生化机制

通过盆栽法测定了成都平原水稻稗草种群对4种酰胺类除草剂的抗药性水平,以及3个代表性稗草种群对乙草胺胁迫的生理响应。结果表明,2018年和2019年成都平原稻区供试稗草种群对乙草胺均达中抗水平,抗性指数(RI)分别为12.37~16.46和16.15~21.86;对异丙甲草胺处于低抗或中抗水平,RI分别为9.41~10.44和9.69~10.98;对丁草胺处于低抗水平,RI分别为3.74~4.59和4.55~5.16;对苯噻酰草胺处于敏感或低抗水平,RI分别为2.45~3.79和2.73~3.98。在乙草胺胁迫下,抗性稗草种群与敏感种群实际光量子产额、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率、气孔导度等生理指标均呈下降趋势;生化指标谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐下降,丙二醛(MDA)含量呈上升趋势,但抗性稗草的损伤明显低于敏感型稗草。因此,成都平原稻区供试稗草种群对常见酰胺类除草剂仍处于敏感至中等水平抗性,GSTs活性提高是稗草对乙草胺产生代谢抗性的主要原因。

不同大豆品种浸提液对稗草和苜蓿的除草活性

为探索大豆在种植过程中潜在的化感作用,研究了6个不同大豆品种浸提液对稗草和苜蓿的除草活性。采用培养皿滤纸法、土壤封闭法和茎叶喷雾法测定了其对稗草和苜蓿的化感作用,并挑选出除草活性最高的大豆品种浸提液进行除草活性物质分析。结果表明:种子萌发试验中,在0.01 g/mL浓度下,2701品种大豆乙醇浸提液对稗草和苜蓿的根长抑制率分别是65.3%和62.0%、对二者的芽长抑制率分别是80.2%和17.5%,湘24品种大豆乙醇浸提液对稗草和苜蓿的根长抑制率为79.8%和70.9%、对二者的芽长抑制率分别是46.0%和35.6%;土壤封闭试验中,在0.01 g/mL浓度下,湘24品种大豆乙醇浸提液对稗草和苜蓿的抑制率为48.4%和35.2%;茎叶喷雾试验中,在0.01 g/mL浓度下,湘24品种大豆乙醇浸提液对稗草和苜蓿的抑制率为67.0%和93.6%,2701品种大豆乙醇浸提液的抑制率为76.4%和93%;除草活性物质追踪结果表明黄酮类次生代谢物质在浸提液中含量相对较高。由此可见,湘24、2701品种大豆乙醇粗提液具有一定的除草活性。

稻田稗草种群对氰氟草酯的抗性水平和抗性机理初探

为明确来自湖南和江西省稻田稗草种群对氰氟草酯的抗性水平和抗性机理,采用整株生物测定法、基因测序、代谢酶抑制剂联用试验进行了研究。结果显示:R1、R2、R3种群对氰氟草酯的抗性指数分别为3.08、2.19、3.83,均为中抗水平;R4种群抗性指数为1.45,为低抗水平。与敏感种群相比,R1种群存在Ile-2041-Val突变,R2种群中存在Ile-2041-Val、Asp-2078-Gly突变,且细胞色素P450酶抑制剂马拉硫磷和谷胱甘肽硫转移酶抑制剂NBD-Cl均能提高R1和R2种群对氰氟草酯的敏感性;R3种群中存在Trp-2027-Arg突变,且NBD-Cl可以提高其对氰氟草酯的敏感性;R4种群中存在Cys-2088-Tyr突变,马拉硫磷和NBD-Cl不能逆转其对氰氟草酯的抗性。研究表明,稗草种群R1、R2、R3对氰氟草酯的中等水平抗性是由靶标抗性和非靶标抗性共同介导,种群R4对氰氟草酯的低水平抗性主要是由靶标抗性介导。

稗草EcHPPD基因的克隆及生物信息学分析

旨在克隆稗草对羟基苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)基因为探究其基因功能提供基础,从而更好地开发除稗剂。以稗草叶片为材料,用同源克隆和cDNA末端快速克隆(RACE)技术克隆EcHPPD基因序列,用生物信息学软件分析其特征。EcHPPD基因的编码序列全长1317 bp,其编码蛋白质由439个氨基酸组成,相对分子质量为46.659 kD,等电点为5.30。稗草与同处禾本科的Dichanthelium oligosanthes(OEL23409.1:8-249)的HPPD蛋白进化程度最为相近。EcHPPD三级建模蛋白结构由两条链构成,有2个Fe^(2+)结合位点,并能与吡唑特活性中心骨架通过氢键相互作用。EcHPPD可能与HGO、HPT1、TAT3、AT5G36160、TAT7等11个蛋白产生互作。本研究报道了EcHPPD基因序列并对其进行了生物信息学分析,为创制新的HPPD抑制剂提供理论依据。

不同抗性稗草对水稻产量及其生理特性的影响

为探讨对除草剂敏感的稗草和产生多抗性的稗草对水稻生长发育的影响,以南粳9108为试验材料,自水稻移栽至成熟分别与对二氯喹啉酸、稻杰和双草醚均敏感的稗草(敏感稗草,T1)和对二氯喹啉酸、稻杰和双草醚均产生抗性的稗草(多抗性稗草,T2)共生,以无稗草水稻处理为对照(CK)。结果表明,与T1相比,T2的分蘖数、干物质积累量和每穗粒数显著降低、生育期缩短,但千粒重显著增加。与稗草共生后,与CK相比,T1和T2的水稻产量分别显著减产32.5%~33.4%和24.8%~26.7%,T2的减产率略低于T1,但二者差异不显著。与CK相比,T1和T2还显著降低了水稻抽穗期水稻叶面积指数、灌浆期叶片光合速率、根系氧化力、根干重、籽粒中玉米素+玉米素核苷、吲哚-3-乙酸含量、蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性和成熟期干物质积累量,T1与T2间差异不显著。水稻叶面积指数、灌浆期叶片光合速率、根系氧化力、根干重、籽粒中玉米素+玉米素核苷、吲哚-3-乙酸含量、蔗糖合成酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性和成熟期干物质积累量的显著降低是T1和T2致使水稻产量降低的重要原因。本研究结果为杂草综合治理和水稻高产栽培提供了理论依据。

内蒙古黄灌区稗草产草量及营养成分研究

对多年培育稗草包牧科1号株高、茎粗、叶长、叶宽、花絮长、单株重、鲜干草产量进行测定,计算茎叶比、干鲜比;同时进行营养成分测定,并与原始野生稗草、鹅头稗及晋谷2号进行对比。结果表明:包牧科1号稗草形态特征相对稳定;鲜干草产量显著高于原始野生稗草、鹅头稗及晋谷2号(p<0.05);包牧科1号稗草各营养成分价值较高,有利于家畜饲喂。

禾长蠕孢菌稗草专化型固体发酵产孢培养基及其工艺条件的研究

禾长蠕孢菌稗草专化型(Helminthosporium gramineum Rabenh. f. sp. echinochloae,HGE)是一株稗草生防潜力菌,为了获得该生防菌大量孢子用于田间试验,本文研究了其固体发酵产孢最佳培养基配方及其培养条件。通过试验筛选确定了固体发酵培养基所需碳源及其浓度、氮源及其浓度以及底物基质,适合HGE菌孢子生产的培养基最佳组合为:以珍珠岩为底物基质,在其中添加4%米粉、1%豆粕粉、0.2%Na3PO4.12H2O、0.1%MgSO4.7H2O。同时确定了适合HGE菌孢子生产的培养条件:培养基最适含水量为40%,最佳接菌量为8%菌悬液,25℃静置培养11 d,培养期间用黑光灯12 h循环光照。按优化后培养条件放大培养HGE菌,获得最高产孢量可以达到1.5×107孢子·克-1干物质。温室生测结果显示优化条件生产的HGE菌孢子对稗草防效可达80%以上。

不同药剂对江苏省东辛农场稻田稗草的防除效果

近年来,江苏省东辛农场稗草抗性强、基数大,严重影响了水稻的产量和品质。目前,大田生产中解决稗草抗性的重要措施是轮换使用除草剂。本次试验通过在东辛农场试验田进行多种稗草防除药剂处理,比较其株防效和鲜重防效,以期筛选出合适的药剂用于稻田稗草防除。试验结果表明:处理11(20%噁唑·氰氟乳油2250 mL/hm^(2)+30%莎稗磷乳油750 mL/hm^(2))药后15 d对稗草的株防效为85.29%,鲜重防效为88.93%;处理9(25%敌稗·氟砜草胺微乳剂3000 mL/hm^(2))药后15 d对稗草的株防效为83.73%,鲜重防效为85.54%。此2个处理对稻田稗草的防除效果较好。含有42%敌稗·氰氟草酯乳油的处理,在药后3 d表现出较好的防除效果,但药后7、15 d防除效果提升不明显;34%敌稗乳油、20%噁唑草·二氯喹可分散油悬浮剂、5%吡唑喹草酯可分散油悬浮剂对稻田稗草的株防效均低于65%,效果不佳。

稗草对双季稻生长的影响及其防除经济阈值研究

稗草是中国南方双季稻稻田的恶性杂草，对水稻生产造成严重威胁。为明确稗草对双季稻生长的影响及其经济危害允许水平，采用添加系列试验和模型拟合的方法研究了不同稗草密度下水稻生长与产量性状的变化规律。结果表明，在稗草的竞争干扰下，双季早、晚稻的株高、分蘖数、有效穗数、每穗实粒数、千粒重及产量均随稗草密度的增加而逐渐降低。指数模型 y ＝beax 可以较好地拟合稗草对早稻分蘖数、有效穗数和产量的影响，而二次曲线模型 y ＝ax 2＋bx＋c 拟合稗草与株高、每穗实粒数、千粒重和产量损失间的关系最佳；二次曲线模型 y ＝ax 2＋bx＋c 均可较好地拟合稗草与晚稻株高、分蘖数、有效穗数、每穗实粒数、千粒重、产量和产量损失间的关系。稻田使用化学除草剂（丁草胺、二氯喹啉酸、五氟磺草胺）防除时，双季早、晚稻稻田稗草的经济危害水平分别为1．64％～2．91％和1．28％～2．28％，经济阈值分别为0．63～1．23株／m^2和1．30～1．85株／m^2。稗草对水稻生长有抑制作用，并导致水稻产量损失；通过对经济阈值分析，化学除草剂防治稗草具有明显的经济优势。

我国中部和南方稻区稗草对二氯喹啉酸的抗药性研究

分别对湖南、湖北、广东、福建等稻区中的近 2 0个地区稗草品系对二氯喹啉酸的抗性水平进行了系统鉴定 ,结果表明 :湖南省安乡县稗草已对二氯喹啉酸产生了极明显的抗性 ,以 5 0 %芽长抑制中浓度IC50 为标准 ,其相对抗性比值高达 2 8.74 ;湖南省常德市郊、汉寿县和湖北省黄梅县的稗草对二氯喹啉酸的抗药性也可能正在形成 ,其相对抗性比值在 2 .13～ 2 .78之间 ;而广东省、福建省等一些地区的稗草尚未对二氯喹啉酸表现出抗性 .

开放式空气CO_2浓度增高条件下C_3作物(水稻)与C_4杂草(稗草)的竞争关系

通过田间试验 ,研究了FACE(开放式空气CO2 浓度升高 )条件下C3 作物水稻 (Oryzasativa)和C4杂草稗草 (Echinochloacrusgalli)的生长和竞争关系 .结果表明 ,FACE条件下C3 植物水稻生物量和产量增加 ,叶片数增加 ,分蘖数增加 ,叶面积系数 (LAI)增大 ;而C4植物稗草相反 .FACE条件下水稻和稗草叶面积均减少 ,而净同化率 (NAR)均增加 .FACE条件下水稻 稗草比例为 1∶1时 ,水稻与稗草的生物量比率、产量比率、LAI比率、茎蘖比率和NAR比率均增加 ,水稻 稗草的竞争关系发生变化 ,水稻 (C3 植物 )竞争能力增加 ,稗草 (C4植物 )竞争能力下降 .

稗草磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)基因的克隆与分析

为揭示C4野生植物稗草(Echinochloa crusgalli)PEPCase的结构和功能特点,探索改善作物高光效新途径,克隆了稗草(E.crusgalli)磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc)的cDNA全长,测序及同源性比较分析结果证实,稗草ppc的cDNA全长为2 886 bp,编码961个氨基酸(GenBank登录号:AY251482);核苷酸序列与谷子(Setaria italica)C3型、高粱(Sorghumbicolor)C3-2型、玉米(Zea mays)C3-2型、水稻(Oryza sativa)C3型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的同源率分别达94.8%、93.2%9、3.0%和89.7%。推导的氨基酸序列中C末端第771位氨基酸是丙氨酸(A),表明是一个C3型基因。与其他植物几种不同形式PEPCase进行的多重序列比对与系统进化分析结果也证实,此基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列与所有参与对比的C3型序列的同源性均远远高于与C4型的同源性。与玉米、高粱C3-2型PEPCase的同源性分别高达96.5%9、6.4%,与高粱、玉米的C3-1型PEPCase的同源性分别为84.3%、83.8%,而与谷子、玉米、甘蔗和高粱的C4型PEPCase的一致性相对较低,分别为82.2%、79.1%、77.1%和76.6%。因此进一步推论新克隆的稗草ppc基因属于C3-2型。对其编码的蛋白序列进行了结构域、活性位点和功能位点预测。

化感水稻苗期不同器官水浸提液及根系分泌物对稗草的化感作用

在自然种植条件下研究了强化感水稻品种“P1312777”不同叶期(3～6叶)、不同器官(根、茎、叶)水浸提液对稗草根长的抑制率,比较了不同极性树脂处理后水稻根系分泌物水溶液的抑制率变化。结果表明:在3～6叶期相同水稻器官比较,均以5叶期浸提液抑制率最高;5叶期水稻不同器官比较,以叶的浸提液抑制率最高;土培至6叶期的水稻根系分泌物水溶液的抑制率为47．06％,经极性树脂ADS-21处理后抑制率增强为64．71％,经非极性树脂ADS-5处理后抑制率减弱为26．47％;水培至6叶期的水稻根系分泌物水溶液的抑制率为38．24％,经ADS- 21处理后抑制率增强为58．82％,经ADS-5处理后抑制率减弱为20．59％。因此水稻“P1312777”根系分泌物中化感物质以非(弱)极性物质为主,极性物质减弱了非(弱)极性物质的化感抑草作用。

野生稻和非洲栽培稻抗稗草种质资源筛选和评价

以盆栽试验对 2 0份野生稻和 5份非洲栽培稻材料的稗草出苗率、距离稻株不同范围播种的稗草株高和干重的抑制效果进行评价 ,并通过聚类分析和方差分析 ,将其划分为 6类。再以稻叶水提液培养稗草 ,依其发芽抑制率、芽长抑制率、根长抑制率和发芽指数 ,再次聚类并划分为 5类。盆栽和浸提液试验中效果均好的 3份野生稻S3 7、S6 8、S72和 1份非洲栽培稻Y1 1 0 0 2确定为具有化感作用潜力的资源 ;盆栽试验效果好 ,但浸提液生物活性差的 2份 (S1 1 3、Y1 1 0 0 4 )确定为竞争作用强的资源 ;盆栽和水提液试验均表现较差的 5份野生稻材料 (S4 3、S4 7、S4 0、S73、S1 1 1 )和 2份非洲栽培稻(Y1 1 0 0 5、Y1 1 0 0 1 )为非抗性材料。

大气CO_2浓度升高对水稻和稗草根系生长的影响

在两种N水平下(低N 10 mg.L-1和常N 30 mg.L-1),采用水培方法比较了分蘖盛期C3植物水稻(O ryzasativa)和C4植物稗草(Echinochloa crusgalli)在CO2浓度升高(550μmol.mol-1)和CO2浓度未升高(350μmol.mol-1)条件下的根系生长变化。结果表明,常N水平下高浓度CO2显著增加水稻和稗草的根干重、根体积、根总长和根直径,水稻对CO2浓度升高的响应强于稗草;低N胁迫时,高浓度CO2显著增加稗草的根干重、根体积和根总长,而对水稻生长无明显促进作用。在两种N水平下,高浓度CO2均显著降低水稻和稗草根系N含量,而C含量上升不明显,导致C/N比值显著增加。高浓度CO2显著降低水稻和稗草单位根重根毛数,这可能是CO2浓度升高条件下根系活力显著降低的形态学原因之一。

稗草休眠特性及其解除

研究了稗草在不同环境条件下的休眠特性及其解除方法。结果表明,稗草种子在成熟后都将进入休眠,不同环境条件下其休眠期不一样。2004年7月采集的稗草种子在地下贮存条件下5个月就能打破休眠,且持续6个月一直处于休眠解除状态。室内常温条件下需12个月才能打破休眠,而冰箱中贮存12个月不能解除稗草种子的休眠。1 000.0 mg/L赤霉酸浸泡240 h和硫酸浸泡10-20 min均能解除稗草种子的休眠,但其他处理不能有效解除稗草种子的休眠。

抗草潜力不同的水稻品种混合种植对稗草的抑制作用

以秀水63(化感指数为0.24,竞争力弱)、PI312777(化感指数为0.61,竞争力强)、国稻1号(化感指数为0.55,竞争力强)为材料,采用盆栽试验和田间试验相结合的方法,研究了抗草潜力不同的水稻品种混种对稗草萌发和生长的影响。盆栽试验结果表明,PI312777和国稻1号对稗草萌发抑制作用显著,而秀水63对稗草萌发无抑制作用;秀水63与PI312777或国稻1号混合种植后,稗草的萌发均受到抑制。盆栽和田间试验均表明,在单种情况下,稗草的生物量在PI312777和国稻1号的试验小区均低于秀水63的试验小区。秀水63与PI312777、秀水63与国稻1号混合种植,稗草的生物量均显著降低。与抗草潜力高的水稻品种(PI312777和国稻1号)混合种植,在一定程度上能增强秀水63对稗草的抑制能力。

五爪金龙中香豆素类物质含量及其对福寿螺、水稻和稗草的影响

在不同季节采集并测定了入侵植物五爪金龙不同器官中伞形花内酯(Umbelliferone(UMB))和东莨菪亭内酯(Scopoletin(SCO))的含量、同时室内分析了这两种物质的杀螺效果及其对水稻和稗草生长的影响、并研究了这两种物质在土壤中的降解情况。结果表明:五爪金龙植株中SCO含量高于UMB含量,两物质均是夏季含量最高,春季次之,秋冬季低,SCO夏季在茎中含量最大,秋冬季幼茎和幼叶中含量较高;UMB对福寿螺的毒杀力强于SCO,UMB浓度为C2(200μg/mL)时处理24 h对福寿螺的致死率达100%,而SCO浓度为C2时处理24 h对福寿螺的致死率仅为8%;SCO对水稻和稗草苗生长的影响较UMB强,在C0(50μg/mL),C1(100μg/mL)、C2浓度下均促进水稻及稗草苗的生长,而C3(400μg/mL)浓度下则抑制水稻和稗草苗的生长。UMB和SCO混合溶液比单一物质在相同浓度的杀螺效果及对水稻和稗草的生长影响要强;UMB和SCO在土壤中10 d内完全降解。入侵植物五爪金龙中的次生物质UMB和SCO在稻田中的生态效应值得进一步研究。