ACCase特性、功能及其抑制除草剂发展与杂草抗性

ACCase(ACC)是芳氧苯氧丙酸(APP)与环己烯二酮(CHD)除草剂的作用靶标,它们苗后使用,能有效的选择性防治禾本科杂草。此类除草剂从1970年末期推广以来,在世界各地广泛使用。本文论述了靶标的特性,功能、品种开发及杂草抗性。

甘蓝型油菜乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)基因SNP分析

为了解甘蓝型油菜材料乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）基因单核甘酸多态性及其与含油量的关系,该文采用高、低含油量的自交纯合系材料各6份,克隆了其同质型ACCase基因,经双向测序后用DNASTAR软件进行CLUSTAL分析,并用DNASP软件进行SNP多态性计算.结果表明：在供试材料共88 824bp的基因组核苷酸序列中共检测到317个SNPs,出现频率为1/279;其中发生在编码区的SNP有179个,非编码区138个;ACCase基因编码区的变异小于非编码区;非同义突变平均数（Ka）与同义突变平均数（Ks）比值小于1,表明该基因比较保守.在高含油量材料组中发现了一个明显高于低含油量材料的突变热点区,位于5 000~6 500bp（即全基因序列的第10 088到11 588bp）之间,该突变热点区包含了4个外显子和3个内含子,编码同质型ACCase的第1 279到1 648位共368个氨基酸的序列,这段序列位于生物素羧基载体蛋白（BCCP）与羧基转移酶（CT）功能域之间.此变异区域与ACCase活性及含油量的关系值得进一步研究.

抗精噁唑禾草灵的日本看麦娘ACCase基因突变

为明确日本看麦娘抗性种群对精噁唑禾草灵的抗性水平及抗性产生的分子机制,采用整株水平测定法测定了日本看麦娘对精噁唑禾草灵的抗性水平,扩增和比对了日本看麦娘抗性和敏感种群间乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-Co A carboxylase,ACCase)基因的差异。结果显示,与敏感种群AH-7相比,抗性种群AH-25对精噁唑禾草灵的抗性倍数为33.82;AH-25种群ACCase基因CT区域2 078位氨基酸发生了突变,由天冬氨酸GAT突变为甘氨酸GGT;AH-25种群对炔草酯、烯草酮和烯禾啶产生了高水平的抗性,抗性倍数分别为35.66、38.64和29.14,对高效氟吡甲禾灵产生了低水平的抗性,抗性倍数为3.04,对精喹禾灵和唑啉草酯较敏感。表明ACCase基因2 078位氨基酸的突变可能是导致精噁唑禾草灵产生高水平抗性的重要原因。

河南省多花黑麦草对ACCase和ALS抑制剂的抗性及其靶标基因突变分析

为明确河南省部分地区的多花黑麦草Lolium multiflorum种群对乙酰辅酶A羧化酶(acetylCoA carboxylase,ACCase)和乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)抑制剂类除草剂的抗性水平和抗性机理,采用整株生物测定法测定采自新乡市和驻马店市的多花黑麦草种群对ACCase抑制剂类除草剂精噁唑禾草灵、炔草酯、唑啉草酯和ALS抑制剂类除草剂甲基二磺隆、氟唑磺隆、啶磺草胺的抗性水平,并对多花黑麦草ACCase和ALS靶标酶编码基因进行克隆及氨基酸序列比对,分析其靶标抗性机理。结果显示,与多花黑麦草敏感种群HNXX01相比,HNZMD04和HNXX05种群对6种除草剂均产生了抗性,HNZMD04种群对精噁唑禾草灵和啶磺草胺的相对抗性倍数分别为44.65和40.31,对炔草酯和氟唑磺隆的相对抗性倍数分别为11.91和11.93;HNXX05种群对精噁唑禾草灵和氟唑磺隆的相对抗性倍数分别为27.70和25.67。HNZMD04和HNXX05抗性种群的ACCase基因均发生了D2078G突变,2个种群的突变率分别为55%和70%;HNZMD04抗性种群的ALS基因发生了P197Q和P197T突变,突变率分别为30%和5%,而HNXX05抗性种群的ALS基因仅发生了P197Q突变,突变率为15%。表明多花黑麦草驻马店种群和新乡种群对ACCase和ALS抑制剂类除草剂均产生较高抗性,而抗性多花黑麦草的ACCase氨基酸D2078G突变和ALS氨基酸P197Q及P197T突变是其产生抗药性的原因之一。

芳氧苯氧基丙酸酯类除草剂的应用进展

芳氧苯氧基丙酸酯(简称APP)类除草剂是近二十年发展起来的活性很好的新型除草剂,用于防除一年或多年生禾本科杂草。本文主要综述了APP的发展历史、作用机理、主要品种以及应用研究进展。

华东部分稻区水稻田千金子对氰氟草酯的抗性

采用整株生物测定法检测了华东部分稻区水稻田千金子Leptochloa chinensis (L.)Nees对氰氟草酯的抗性水平并初步探讨了其抗性发生的分子机理。结果表明:与敏感种群(LC-S)相比,采自华东部分稻区水稻田的25个千金子种群对氰氟草酯均表现出一定的抗性,其中LC-17-276、LC-17-281、LC-17-282、LC-17-283、LC-17-289和LC-17-290种群的抗性水平较高,抗性指数分别为16、21、27、30、12和15。通过分子手段检测,首次发现在千金子抗性种群LC-17-276中,乙酰辅酶A羧化酶(acetyl CoA carboxylase,ACCase)的CT结构域中的色氨酸(Trp)-1999被丝氨酸(Ser)取代,而其他9个被检测的千金子抗性种群却并未发现ACCase的CT结构域位点发生变异。研究表明,华东部分稻区水稻田千金子对氰氟草酯产生了广泛的抗性,其中LC-17-276中ACCase基因的W1999S突变很可能是导致该抗性种群对氰氟草酯产生抗性的重要原因之一。

环己二酮类除草剂的研究进展

对羟苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)和乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)是化学除草剂重要的标靶酶,就HPPD和ACCase抑制剂的发现历史、作用机理、构效关系及其合成方法分别做综述。基于环己二酮类化合物对HPPD和ACCase均有抑制作用,提出以HPPD和ACCase为双重标靶酶,设计出具有HPPD和ACCase双重抑制剂活性的新型除草剂将是除草剂研究的一个崭新的方向。

几种除草剂靶酶及其抑制剂的研究进展

根据作用靶标对除草剂进行分类,对于新型除草剂的设计能够起到很大的帮助。迄今为止,人们已发现除草剂的不同作用位点近30种,涉及到50余种不同化学结构的化合物。文中介绍了谷氨酰胺合成酶(GS)、咪唑甘油磷酯脱水酶(IGPD)、乙酰辅酶A羧化酶(ACCace)、八氢番茄红素脱氢酶(PDS)及其各自抑制剂的研究进展。分别从酶的生理功能、酶学特征、抑制剂作用机理、抑制剂的研究、抗性等方面进行了不同程度的阐述。

甘薯质体中的乙酰辅酶A羧化酶亚基基因accD的克隆与序列分析

依据烟草质体全基因组序列设计引物,以甘薯质体基因组DNA为模板,PCR扩增包含质体accD基因完整编码区在内的一段序列(GenBank登录号为GQ395771)。序列分析表明:该片段全长为2209bp,包括1548bp的accD基因编码序列,推测编码515个氨基酸的蛋白质,该蛋白序列具有异质型β-CT中保守的锌指结构和C末端5个基元。同时绘制了该DNA片段的限制性酶切图谱。相似性比较显示,甘薯accD基因与大豆、马铃薯、拟南芥、人参、莴苣、葡萄、海岛棉、甘蓝、辣椒、菠菜、番茄和烟草的accD基因核苷酸相似性为72%～87%,氨基酸相似性为58%～83%。