入侵杂草长芒苋对草甘膦抗性机制的研究进展

长芒苋(Amaranthus palmeri)原产于北美洲西南部的沙漠地区,随人类活动扩散到多个大洲并成功入侵了当地的生态系统。由于除草剂的滥用,长芒苋已经演化出包括莽草酸循环中EPSPS(5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶)的抑制剂草甘膦在内的多种除草剂抗性,正常剂量的草甘膦对具该抗性的长芒苋群体的控制作用微乎其微。近年来,具草甘膦抗性的长芒苋已扩散至多个国家并对农业生产造成严重损害。长芒苋于1985年在我国首次发现,现已在京津冀地区大面积分布,对我国的农业生产和生态环境产生巨大的威胁。目前已证实长芒苋对草甘膦抗性的机制可分为靶向位点抗性和非靶向位点抗性。前者包括EPSPS基因扩增和突变,EPSPS基因扩增发生于核外环状DNA(eccDNA)中,EPSPS突变则发生于Pro-106-Ser;后者涉及影响草甘膦吸收、转运等过程的转运体等结构。虽然长芒苋的2种草甘膦抗性机制已经明确,但是这些机制具体的起源和演化仍不清楚,还需要更深入的研究。阐述了长芒苋在中国的入侵现状,梳理了其草甘膦抗性机制的研究进展,并初步探讨了抗性产生的可能原因,以期对该杂草的防治有所裨益。