全 文 ：野慈姑对 ALS抑制剂的交互抗药性
李平生，魏松红，纪明山，东 琴，王海宁
(沈阳农业大学植物保护学院，沈阳 110866)
摘要：[目的]测定野慈姑对磺酰脲类除草剂及其他ALS抑制剂（三唑嘧啶类和嘧啶硫代苯甲酸酯类）的交互抗药
性。[方法]通过剂量反应试验测定营口(R1)和鞍山(R2) 2个种群对5种ALS抑制剂抗性水平。[结果]种群R2对磺酰脲
类除草剂吡嘧磺隆和乙氧磺隆，嘧啶硫代苯甲酸酯类除草剂双草醚产生了交互抗药性；而对三唑嘧啶类除草剂
五氟磺草胺和嘧啶硫代苯甲酸酯类除草剂嘧啶肟草醚比较敏感；相比之下种群R1仅对磺酰脲类除草剂吡嘧磺
隆和乙氧磺隆产生交互抗药性。[结论]明确了2个野慈姑种群对5种ALS抑制剂的交互抗药性，为抗ALS类杂草的
治理提供理论依据。
关键词：野慈姑；乙酰乳酸合成酶抑制剂；交互抗药性
中图分类号：S482.4 文献标志码：A 文章编号：1006-0413(2015)05-0366-03
Detecting the Cross Resistance of Sagittaria trifolia Populations to
ALS-Inhibiting Herbicides
LI Ping-sheng, WEI Song-hong, JI Ming-shan, DONG Qin, WANG Hai-ning
(College of Plant Protection, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)
[Aims] The study aims to determine the cross resistance of Sagittaria trifolia to SU herbicides as well as
other families of ALS-inhibiting herbicides (TP and PTB). [Methods] The resistance of two S. trifolia populations
from Yingkou (R1) and Anshan (R2) to 5 ALS-inhibiting herbicides were detected by dose-response experiments.
[Results] R2 exhibited cross resistance to pyrazosulfuron-ethyl and ethoxysulfuron(SU), bispyribac-sodium(PTB), but
displayed more sensitivity to penoxsulam(TP) and pyribenzoxim(PTB). By contrast, R1 only showed cross resistance
to pyrazosulfuron-ethyl and ethoxysulfuron (SU). [Conclusions] Detecting the cross resistance of two S. trifolia
populations to 5 ALS-inhibiting herbicides can provide a basis for the management the ALS-inhibiting herbicides
resistant weeds.
Sagittaria trifolia; ALS-inhibiting herbicide; cross resistance
Vol.54, No.5
May 2015
农药
AGROCHEMICALS
李平生, 魏松红, 纪明山, 等. 野慈姑对 ALS抑制剂的交互抗药性[J]. 农药, 2015, 54(5): 366-368.
收稿日期：2015-01-19，修返日期：2015-02-11
基金项目：国家公益性行业(农业)科研专项(201303031)；辽宁水稻产业体系专项资金[辽农科(2013)271号]
作者简介：李平生(1989—)，男，硕士研究生，研究方向：农药毒理学。E-mail：pingsheng817@126.com。
通讯作者：魏松红(1974—)，女，教授，博士，主要从事植物病原真菌学与农药毒理学研究。E-mail：songhongw125@163.com。
乙酰乳酸合成酶 (ALS)，也称乙酰羟基酸合成酶
(AHAS)，是支链氨基酸亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸合成途
径中第一阶段的一种关键酶。ALS抑制剂是通过抑制植
物体内的ALS酶活性以阻止支链氨基酸合成，导致蛋白
质的合成受到破坏，进一步抑制细胞分裂，最终导致植物
死亡[1-2]。ALS类除草剂具有生物活性高、杀草谱广、选择性
强、对作物和环境安全等特点。现在已研制开发的ALS抑制
剂主要有5大类：即磺酰脲类(sulfonylureas，SU)、咪唑啉酮类
(imidazolinones，IMI)、嘧啶硫代苯甲酸酯类 (pyrimidinyl-
thiobenzoate，PTB)、三唑嘧啶类(triazolopyrimidine，TP)、磺酰
胺羰基三唑啉酮类 (sulfonylamino-carbonyl-triazolinon，
SCT)。然而该类除草剂作用位点单一极易产生抗药性，
并且容易产生交互抗药性 [3]。截至2015年1月，世界各地
已有146个杂草生物型对ALS抑制剂产生了抗药性 [4]。
野慈姑 (Sagittaria trifolia L.)是泽泻科慈姑属植物、多年
生沼生草本，是水稻田常见杂草，兼有性生殖和营养繁
殖，以球茎进行营养繁殖为主，是东北三省稻田主要危
害杂草之一[5-6]。辽宁省属于应用化学除草剂最早的地区
之一，其中水稻田使用ALS抑制剂类除草剂已有20多年
的历史。近年来，野慈姑在辽宁省水稻田内发生和危害
日趋严重，并且已成为辽宁省部分水稻田杂草群落的
优势种群。本研究以辽宁省野慈姑危害最为严重的营
口、鞍山种群为供试材料，以未使用过农药的沈阳东陵
种群作为敏感性对照，运用温室盆栽法以明确这2个不
同稻田区野慈姑对几类ALS抑制剂的交互抗药性，为指
导科学合理用药和抗ALS抑制剂类杂草的治理提供理
论依据。
第54卷第5期
2015年5月
第5期
1 材料与方法
1.1 供试材料
疑似抗药性的野慈姑球茎于2013年5月采自辽宁
省营口大石桥市高坎镇 (R1)和鞍山海城市西四镇 (R2)
多年连续使用ALS抑制剂类除草剂的稻田，敏感性野
慈姑幼苗2013年6月采自沈阳市东陵远龙潭 (见表1)。
球茎和幼苗分别种植于直径25 cm的塑料花盆内，置于
室外正常水分管理。2013年秋季从花盆内挖出球茎，4 ℃
保存。
磺酰脲类(SU)：10%吡嘧磺隆WP，日产化学工业株式
会社；15%乙氧磺隆WG，江苏江南农化有限公司。三唑并
嘧啶类(TP)：25 g/L五氟磺草胺可分散OF，美国陶氏益农
公司。嘧啶硫代苯甲酸酯类(PTB)：100 g/L双草醚SC，日本
组合化学工业株式会社；5%嘧啶肟草醚EC，韩国LG生命
科学有限公司。
1.2 试验方法
将不同地区大小均一的球茎放在28 ℃的光照培养
箱内催芽3 d后，种植于直径25 cm的塑料花盆内，种植深
度3 cm，保持水层3～5 cm。放置到温室中，生长条件为
白天(25±5) ℃，夜间(14±5)℃。出苗后人工间苗，每盆保
留4个生长一致的植株，待其长到3～4叶期，将各ALS抑制
剂稀释成系列质量浓度进行茎叶喷雾处理(见表1)，每个处
理3次重复。施药后21 d，剪取地上部分，称其质量。
表 1 供试药剂的种类及剂量
除草剂分类
SU
TP
PTB
药剂名称
吡嘧磺隆
乙氧磺隆
五氟磺草胺
双草醚
嘧啶肟草醚
推荐剂量 /(g a.i.·hm-2)
20
13.5
30
37.5
45
种群 S
0、0.31、1.25、5.00、20、80
0、0.84、3.38、13.5、54、216
0、0.47、1.88、7.50、30、120
0、0.59、2.34、9.38、37.5、150
0、0.70、2.81、11.25、45、180
种群 R
0、1.25、5.00、20、80、320
0、3.38、13.50、54、216、864
0、0.47、1.88、7.50、30、120
0、0.59、2.34、9.38、37.5、150
0、0.70、2.81、11.25、45、180
施药剂量 /(g a.i.·hm-2)
1.3 统计分析
整株植物测定按下列公式进行非线性回归分析[7]：
y=C+(D-C)/[1+(x/GR50)b]
式中：y为特定除草剂用量下所测杂草鲜质量的相
对百分比，x为除草剂用量，C为剂量反应下限，D为剂量
反应上限，GR50为鲜质量抑制中量，b为斜率；数据用
Sigmaplot12.5处理。
抗药性指数=抗药性种群的GR50
敏感性种群的GR50
2 结果与分析
2.1 野慈姑对SU类除草剂吡嘧磺隆、乙氧磺隆的抗性
在田间推荐剂量下(20 g a.i./hm2)，吡嘧磺隆对敏感
性种群S的鲜质量抑制率为93.45%，而对2个抗性种群
分别为35.35%和50.04%(见图1a)，产生了较高的抗药性
水平，抗性指数分别为30.3和14.8(见表2)。在乙氧磺隆
田间推荐剂量下(13.5 g a.i./hm2)，敏感性种群S的鲜质
量抑制率为86.36%，而2个抗药性种群在试验的最大剂
量下(864 g a.i./hm2) 抑制率均未达到50%，不能准确计
算出GR50(见图1a)，产生了非常强的抗药性，因此估计2个
抗药性种群抗药性指数>314.2。
2.2 野慈姑对TP类除草剂五氟磺草胺的抗性
在田间推荐剂量下(30 g a.i./hm2)，五氟磺草胺对3个
供试种群的鲜质量抑制率均为100%(见图1b)，且剂量反应
曲线趋于一致，抗性指数分别为1.4、1.6，未产生抗药性。
(a)
(b)
(c)
图 1 不同种群野慈姑对 5种 ALS抑制剂的剂量反应曲线
李平生，等：野慈姑对 ALS抑制剂的交互抗药性 367
农 药 AGROCHEMICALS 第 卷54
责任编辑：赵平
2.3 野慈姑对PTP类除草剂双草醚、嘧啶肟草醚的抗性
在推荐剂量下(37.5 g a.i./hm2)，双草醚对3个供试种
群的鲜质量抑制率均超过90%，在其他低于推荐剂量下，
对种群R2的抑制率均低于R1和S(见图1c)。2个抗性种群
的抗性指数分别为1.4和3.6(见表2)，R1对双草醚没有抗药
性，而R2表现出较低的抗药性水平。嘧啶肟草醚推荐剂
量下(45 g a.i./hm2)，对3个供试种群的鲜质量抑制率均超
过90%，且剂量反应曲线趋于一致，抗性指数分别为1.0
和1.1，没有产生抗药性。
3 结论与讨论
杂草的交互抗性是指一种杂草在某种除草剂选择
压力的作用下，以相同的抗药性机制对2种或多种作用
机理相同的除草剂表现抗药性[8]。由于交互抗性，一种杂
草可同时对作用机制相同的多种除草剂产生抗药性。有
研究表明磺酰脲类除草剂一般连续使用3~5年就有可能
产生抗药性[9]。营口和鞍山属于辽宁省野慈姑危害非常
严重的地区，且连续使用ALS抑制剂至少超过了10年，尤
其以磺酰脲类除草剂使用最为频繁。本实验采用整株测
定法测定了营口和鞍山2个种群对SU、TP、PTB类ALS抑
制剂的交互抗性。结果表明这2个种群对SU类除草剂吡
嘧磺隆和乙氧磺隆产生了很强的交互抗药性，对TP类除
草剂五氟磺草胺和PTB类除草剂嘧啶肟草醚比较敏感；
而对PTB类除草剂双草醚的抗药性不同，R1较为敏感，
R2表现出较低的抗药性。已有的研究结果显示，ALS抑制
剂抗药性杂草对哪一类ALS抑制剂产生抗药性与突变位
点及取代氨基酸有关，当氨基酸的突变发生在Ala122、
Ser653和Gly654时对IMI类除草剂产生抗药性，当氨基酸
突变发生在Pro197时，能使杂草对SU类除草剂产生高水
平的抗药性，当氨基酸突变发生在Asp376和Trp574时，能
对所有的ALS抑制剂产生抗药性。同样，本研究对R1和
R2种群ALS 氨基酸测序发现，2个种群的Pro197均发生
了突变，分别突变为Leu197和Ser197，并且对SU类除草剂
苄嘧磺隆产生了很强的抗药性(未发表)。因此，为了预防
以及控制抗药性杂草的扩散、蔓延，应避免单一或同一
作用机制除草剂使用频率和次数。总之，本研究首次明
确了辽宁省稻田野慈姑对5种ALS抑制剂类除草剂的交
互抗性水平。为辽宁省稻田恶性杂草野慈姑抗药性的监
测与治理工作提供了一定的理论依据。
参考文献：
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Biochem Mol Biol, 2000, 33(1): 1-36.
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表 2 不同种群的野慈姑对 5种 ALS抑制剂的抗药性
供试药剂
吡嘧磺隆
乙氧磺隆
五氟磺草胺
双草醚
嘧啶肟草醚
GR50/
(g a.i.·hm-2)
37.61
>864
1.05
5.17
6.07
抗性
指数
30.3
>314.2
1.4
1.4
1.0
交互
抗性
R
R
S
S
S
GR50/
(g a.i.·hm-2)
18.33
>864
1.17
13.52
6.39
抗性
指数
14.8
>314.2
1.6
3.6
1.1
交互
抗性
R
R
S
r
S
GR50/
(g a.i.·hm-2)
1.24
2.75
0.74
3.72
5.91
抗性
指数
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
交互
抗性
S
S
S
S
S
R1 R2 S
注：S=敏感(<2)，r=低抗(2~10)，R=高抗(>10)。
除草剂分类
SU
TP
PTB
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