[doc] 杂草对灭生性除草剂百草枯的抗性问题

[doc] 杂草对灭生性除草剂百草枯的抗性问 杂草对灭生性除草剂百草枯的抗性问题 农药科学与管理PESTICIDESCIENCEANDADMINISTRATION2003. 24(12) 杂草对灭生性除草剂百草枯的抗性问题 ,李晓晶: 张宏军,贾富勤,张佳 (1农业部农药检定所,北京100026;2中国农业大学农业与生物技术 学院,北京100094) TheResistantWeedsofNoSelectiveHerbicide--Paraquat Z/umgHongun,JiaFuqin,ZhangJ/a(InstitutefortheControlofAgroehemieals.Ministryof Agriculture,Beijing100026 LiXiaojing(ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094) Abstract:TheOCCUr/~nce,infestationandthemechanismsofresistantweedtoparaquatWere reviewedinthispaper,andsomesuggestionsonhowtocontroltheseresistant weedwerealso pointedout. Keywords:paraquat;resistance;weed 摘要:本文综述了百草枯抗性杂草的发生,发展情况以及抗性机理方 面的报道,并就抗性杂草的治理提出几 点建议. 关键词:百草枯;抗药性;杂草 中图分类号:S482文献标识码:A文章编 号:1002—5480(2003)12--0026--04 1引言 百草枯(paraquat)是原英国卜内门化学工业 有限公司(ICI)于上世纪6O年代研究开发的一种 联吡啶类触杀灭生性除草剂.7O年代引入中国,在 8O年代开始在农业生产上应用. 其对植物的脂类合成和叶绿体的双层膜结构 具有极强的破坏力,使光合作用终止,植物迅速枯 萎死亡.但无传导性,只能使着药部位受害,不能 杀伤植物的根系.因百草枯具有速效,广谱,在土 壤中迅速钝化等优点,所以其在果园,田埂,行间 及非耕地的迅速灭草方面得到快速推广和应用. 随着世界范围内免耕,少耕技术的推广和应用,百 草枯在小麦,玉米,水稻,油菜等作物免耕栽培化 学除草方面得到更广泛地应用. 百草枯也不是没有缺点.其传导性较差,无法 传导至杂草的根系,从而无法防除多年生杂草;其 具有对人体肺部和肾的高毒性,可导致死亡而无 特效药;随着长时间的使用,其杀草谱发生了一些 变化,出现了一些抗性杂草. 针对百草枯以上的缺点,农业部农药检定所 和一些科研单位正在开展合作,努力解决这些问 题.我们可以利用百草枯与其他助剂或传导性强 的除草剂产品混用或轮换施用来解决其无法防除 多年生杂草的问题;针对其毒性问题,农业部农药 检定所已经生产百草枯的所有企业,必须按 照要求添加催吐剂,否则禁止登记;而对于其抗性 问题,现已提上日程. 百草枯在中国已使用二十多年,而在世界一 些国家使用的时间更长些.其杀草谱是否发生了 变化?是否产生了抗性杂草?开展此方面的研究工 作不但有利于百草枯这个产品的良性发展,延长 其使用寿命,而且有利于解决草害,增加收益,降 低环境污染. 2抗性杂草的成因及发展 杂草抗药性自从欧洲千里光(seneciovulgaris L.)对三氮苯类除草剂产生抗性以来迅速发展[】】, 到目前为止已达275种,几乎覆盖了所有除草荆 类型,灭生性除草剂也不例外.许多杂草均对百草 枯产生了抗性,百草枯面临巨大挑战. 我们回顾一下百草枯的使用历史,就可以明 收稿日期:2003—10-23 — 26一 豳厦研鞭 农药科学与管理PESTICIDESCIENCEANDADMINISTRATION 白其抗性杂草产生的原因.百草枯最先用于非耕 地灭生性除草,但销量有限.只是在少耕,免耕技 术快速发展之后,人们用百草枯配合免耕技术进 行化学除草,百草枯才得到更广泛地应用.因其是 灭生性除草剂,无需与其它除草剂混用除草,人们 对其有很强的依赖性,而忽略了抗性杂草的问题. 经过几十年的使用之后,国外陆续开始报道其抗 性杂草问题,详见1. 3抗性机制 随着百草枯抗性杂草的出现和发展,相应抗 性机理方面的研究也提上日程.一些学者通过对 抗性型杂草和相应敏感型杂草的研究和之 后,陆续提出了如下几种假说. 3.1抗性型杂草具有限制百草枯传导和运输的功 能据文献报道抗性型杂草能够限制百草枯在 其体内的传导和运输.Lehoczki(1992)通过研究抗 百草枯的小飞蓬发现,抗性型杂草比敏感型杂草 更能限制百草枯在其体内的运输,减少了运送到 叶绿体百草枯的量.Jae(1997)以抗百草枯的地黄 为研究材料也发现,抗百草枯的地黄可以更大限 度地将百草枯吸附在细胞壁上,减少作用到叶绿 体上的百草枯.Norman(1993)也得到了相同的研 究结果.而Carlene(1998)以抗性杂草美国龙葵为 试验材料研究了抗性型龙葵与敏感型龙葵对百草 枯的吸收,运输和区域化作用.其研究发现,抗性 型龙葵和敏感型龙葵在对百草枯的吸收上没有差 异,抗性型龙葵比敏感型龙葵更能有效地固定百 草枯.这可能是抗性型龙葵具有抗性的一个原因. 3.2抗性型杂草具有解毒功能 3.2.1相关抗性酶的作用Shaahiel(1986)最 先开始研究抗性型杂草与敏感型杂草在百草枯作 用下体内多种相关酶活性的变化与比较,其认为 抗性型杂草体内超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性高是其抗性强的一个原因. Turcsanyi(1998)对方法和内容进行了改进.他研 究了百草枯作用下,其抗性型杂草和敏感型杂草 小飞蓬(ConyzaCanadensisL.)体内多种酶,如抗坏 血酸过氧化物酶(Ascorbateperoxidase,APX),谷胱 甘肽还原酶(Glutathionereductase,GR),过氧化氢 酶(Catalase,CAT),超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)的活性变化.试验结果表明,在百 草枯作用下,抗性杂型草体内相关酶除了GR之 外,其它酶的活性显着高于敏感型杂草.但是 Turcsanyi认为仅用某一种酶活性的提高来解释抗 性型杂草具有抗性不全面,而多种酶的联合效应 才是抗性型杂草具有抗性的主要原因.Ismail (2001)以抗百草枯的杂草(Crassocephalum crepidioidesL.)为试验材料,研究SOD和POD (peroxidase,POD)在抗性型杂草与相应敏感型杂 草体内活性的区别.研究也发现,SOD对杂草具有 抗性起了一定的作用,而POD基本不起作用. 3.2.2多胺和腐胺的作用随着相关学科不断 发展,人们发现多胺和腐胺对植物增强抗病能力 有很重要的作用,于是人们开始在果蔬采后保鲜 等工作中应用多胺和腐胺,并取得良好的效果. Racz(2000)鉴于此方面的报道,开始研究抗百草 枯杂草一小飞蓬体内多胺和腐胺的含量和活性,试 图解释小飞蓬对百草枯具有抗性的原因.其研究 发现,在不施用百草枯的情况下,抗性型杂草体内 多胺和腐胺的含量是相应敏感型杂草的3,4倍. 施用百草枯后,杂草体内的多胺和腐胺的含量显 着增加,然后降低,在施药后6h内降低到原来的 水平.但是在外源添加多胺和腐胺的情况下,改变 多胺和腐胺的用量并不能改变百草枯对杂草的防 皇篆枯作用下显着升高,是植物受到胁迫而表现出的l圈 草.研 (2003) (ArctothecacalendulaL曩分别在光照和黑暗条件下,研究了抗性型霎厦杂草.)和相应敏感型杂草曩_ 一 27— 农药科学与管理 PESTICIDESCIENCEANDADMINISTRATION2003. 24(12) 1.凹头苋AmaranthuslividusL.1ividAm删lth 2.ArctothecacalendulaL.Capeweed 3.三叶鬼针草BidenspilosaL.HairyBeggarticks 4.野塘蒿ConyzabonariensisHairy.Fleabane 5.小飞蓬ConyzacanadensisL.Horseweed 6.Conyzas~ensisLSumatranFlcabane 7.野苘蒿CrassocephalumcrepidiodesL.RedflowerR~eaf 8.’萼距花Cupheacarthagene,gsLTarweedCuphea 9.牛筋草EleusineindicaLGoosegrass lO.EpilobiumadenocaulonLAmericanwillowherb 11.春一年蓬ErigeronphiladelphicusL.PhiladelphiaFleabane 12.鼠大麦Hordeum’c?LWallBarley l3.野麦草HordeumMm?IIk.BarleyGrass 14./schaemumI-/~t/grgtL.Saramollagrass l5.北美独行菜Lepidiumv~in/cumL.VirginiaPepperweed l6.瑞士黑麦草LoliumE’,,IL彤gidRyegrass l7.雨久花 MonochoriakorsakowiiRegeletMaack.Mizuaoi(JPN)/Moolokzam(KOR) l8.早熟禾Poa?MLAnnualBluegrass l9.美国龙葵So/anum~ner/canumMm.AmericanBlackNightshade 2O.龙葵So/anumn/gumLBlackNightshade 21.咖缸bromoidesL.~lvergrass 22.黄鹌菜Youagiaj~onicaDC.AsiaticHawksbeard 23.地黄Rehmanniastuti,~aLibosch 24.LycopersicumspL 25.黑麦草mperennaeL 26.红藜ChenopodiumrubrumL 27.Pisl肌sativ硼叽L. 199O一马来西亚 1986一澳大利亚 l99l一肯尼亚 1989一埃及 1989一日本 2oo3一南非 1980一日本 1993一加拿大 l994一美国 l998一比利时 1980一日本 1980一中国台湾 l99O一马来西亚 l998一斯里兰卡 l99O一马来西亚 1984一斐济 l990一马来西亚 l996一美国 1982一比利时 1989一英国 1989一日本 1984一澳大利亚 l996一澳大利亚 1988一澳大利亚 1989一马来西亚 l993一加拿大 2oo2一南非 1994一日本 1981一英国 l993一比利时 1985一美国 1990一马来西亚 1990一澳大利亚 1980一日本 1981一埃及 l999一美国 l999一美国 1999一美国 l999一美国 l99O 1986 1991 1989 1980 1980 l99O l984 l990 l982 1989 1984 1988 1989 1993 2O02 l994 1981 1985 l99O l99O 1980 1981 l999 l999 l999 l999 这里面的机理还有待于进一步研究. 3.4金属离子的作用因金属离子可与百草枯 发生螯合作用,所以其可显着影响百草枯的活性. Michael(1997)研究了金属离子对抗性型杂草-d, 飞蓬的抗性的影响.研究发现,金属离子可以显着 影响杂草对百草枯的抗性,而且在两种不同杂草 , 研,研 农药科学与管理PESTICIDESCIENCEANDADMINISTRAT10N 生物型间存在显着差异,抗性型小飞蓬体内的金 属离子更能有效地降低百草枯的活性.金属离子 降低百草枯活性能力的排序为’>Ca2+?Mg% K. 尽管杂草对百草枯抗性机理方面的研究很 多,但现在还没有令人信服的证据和数据来解释 抗性型杂草具有抗性的原因,这方面还有待于进 一 步研究. 4抗性型杂草的治理措施 分析国外的抗性报道,可以更有针对性地开 展百草枯抗性杂草的综合治理. 针对百草枯传导性差的特点,我们可以添加 有效的助剂提高其传导性,如APAS一80, HASTEN,Scoil,L一77等;也可以与具有强传导性 的除草剂混用,如苯氧羧酸类,苯甲酸类等. 针对某些抗性杂草具有解毒功能的特点,可 以采用与作用于其它靶标酶除草剂混用或轮换施 用,如磺酰脲类,磺酰胺类,氯氟吡氧乙酸,草甘 膦,草铵膦等来防除抗性杂草.Buker(2002)报道 可以用烯草酮,嗪草酮,烯禾啶来防除百草枯的抗 性杂草一牛筋草. 也可以采用耕地,翻地,适期晚播,轮作等农 业措施来防除抗性杂草.如果采用作物轮作,对应 不同作物就可以施用不同除草剂,这样更有利于 防除抗性杂草. 总之,只要做好调查研究,针对不同的抗性杂 草采用不同的治理措施,而且逐步在生产中建立 以化学防治为主的综合治理措施,就可以有效,经 济地饵决抗性杂草问题. 5结语 因为没有引起人们足够地重视,杂草抗药性 伴随着农业规模化,集约化发展而有不断恶化的 趋势.由于杂草学家的及时报道和不懈地研究,人 们开始意识到杂草抗药性的严重性,并不断付出 努力寻求解决. 随着农药创制工作的发展,优秀农药产品不 断出现,农药加工技术和农药使用技术不断提高, 尤其混用技术,剂型也呈现多样化,世界各国逐步 建立以化防为主的综合防治措施等,这些努力和 进步使我们有理由相信人类完全可以控制和解决 杂草的抗药性问题. 参考文献 1Ryan.1970.Resistanceofcommongroudseltosimazine. WeedScience,18:614,616 2.WWW.HRAC.com 3Alizadeh,H.M.,C.Preston,S.B. P0wleS.1998. Paraquat—resistantbiotypesofhordeumslaucumfromzem— tillagewheat.WeedResearch,38(2):139,143 4Amsellem,Z.eta1.Developmentvariabilityofphoto oxidativestresstoleranceinparaquat—resistantConyza.Plant Physiology,1993,103:1097,1106 5Fuerst,E.P.ParaquatresistanceinConyza.Plant Physiology,1985,77:984-989 6Fuerst,P.E.andK.C.Vaughn.Mechanismofparaquat resistance.WeedTechnology,1989,4:150-156 7Kota,A.andY.Okuda.ParaquatresistanceinErigemn CanadensisLWeedResearch(Japan),1983,28:54-56 8Youngman,R.J.andA.D.Dodge.Onthemechanismof 544inG. paraquatresistanceinConyzasp.Pages537— Akoyunoglou,Photosynthesis.VI.Photosynthesisand Productivity,PhotosynthesisandEnvironment,Balaban InternationalScienceService,Philadelphia. 9Watanabe,Y.eta1.ParaquatresistanceinEfigemn philadelphicusL.WeedResearch(Japan),1982,27:49-54 10Ye.B.andJ.Gresse1.Constitutivevariationofascorbate pemxidaseactivityduringdevelopmentparallelsthatof supemxidedismutaseandglutathionereductaseinparaquat- resistanceConyza.PlantSCience,1994,102:147,151 — 29一 , ,.研