全 文 ：湖南省部分地区棉田牛筋草
（Eleusineindica）对高效氟吡甲禾灵的抗药性
李洁 1，宗涛 1，刘祥英 1，柏连阳 2*
（1.湖南农业大学植物保护学院，长沙410128；2.湖南省农业科学院，长沙410125）
摘要：为制定棉田恶性杂草牛筋草的防除策略和延缓抗性种群发展，采用整株测定法测定了湖南省部分地区
棉田杂草牛筋草（Eleusineindica）对高效氟吡甲禾灵的抗药性水平，并通过测定谷胱甘肽 -S-转移酶(GST)活
力研究了牛筋草对高效氟吡甲禾灵的代谢抗性机制。 整株法测定结果显示，相对于敏感的鼎城区种群，不同地
区牛筋草种群对高效氟吡甲禾灵均产生了不同程度的抗药性，抗药性指数在2.4～18.4。 其中汉寿牛筋草种群
的抗性水平最高，其次是大通湖、湘阴种群。 汉寿抗性牛筋草种群 GST活力明显高于鼎城区敏感种群，表明
GST对高效氟吡甲禾灵代谢能力的差异是牛筋草对高效氟吡甲禾灵产生抗药性的一个重要原因。
关键词：牛筋草；高效氟吡甲禾灵；抗药性；谷胱甘肽-S-转移酶
中图分类号：S435.62文献标志码：A
文章编号：1002-7807（2014）03-0279-04
Resistance of Eleusine indica to Haloxyfop-R-methyl in Cotton Fields in Part of Hunan
Province
LiJie1,ZongTao1,LiuXiangying1,BaLianyang2*
(1.PlantProtection Institute, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China; 2. Hunan Agriculture Academy
ofScience,Changsha,Hunan410125,C ina)
Abstract:Inorder to evaluate the resistance ofEleusine ndicapopulatio s t haloxyfop-R-methyl, whole-plant bioassay was
measured,andthedifferencesonGSToftheresistantandsusceptiblepopulationstohaloxyfop-R-methylwerepreliminarilyde-
termined. The results of whole-plant bioassay showed that populations ofEleusine indicafrom the collecting sites of Hunan
Provincedevelopeddifferentlevelsofresistancetohaloxyfop,andthehighestresistantindex (RI)was18.4,whichwasfoundin
populationsfromHanshou. The nextwere that ofDatonghu and Xiangyin population. The GST activityofresistant population
decreased immediatelyand then increased rapidlyat5 days after treatment, with the peak value 9 days after, while that ofsus-
ceptiblepopulationdeclinedatfirstandthenincreased,thencamedowntothecontrolvalue9 dayslater. There were greatdif-
ferencebetweenGSTactivitiesofHanshou (resistant)andDingcheng (susceptible)population, which indicated difference of
GSTmetabolizingcapacityisanimportantfactorforEleusineindicasresis cetohaloxyfop-R-methyl.
Keywords:Eleusineindica;haloxyfop-R-methyl;resistance;GST
收稿日期：2013-209
作者简介：李洁（1988-），女，硕士研究生，jj3458267@yeah.net；*通讯作者，男，博士，教授，bail anyang2005@aliyun.com
基金项目：国家公益性行业（农业）科研专项“杂草抗药性监测及治理技术研究与示范（201303031）”；湖南省自然科学基金
项目“棉田马唐对高效氟吡甲禾灵的抗药性监测及机理研究（14JJ3096）”
牛筋草[Eleusineindica(L.)Gaertn]俗称油葫
芦草、蟋蟀草、千人踏等，属禾本科一年生草本植
物，多生于较湿润的农田或路旁，广布全国各地，
对棉花 、豆类 、薯类 、蔬菜 、果树等作物危害较
重[1]。近年来，牛筋草在湖南省洞庭湖植棉区棉田
发生数量大，为棉田优势草种，严重影响了棉花
的产量和品质。20世纪80年代初，中国相继在各
棉花产区推广使用乙酰辅酶 A羧化酶(Acetyl
coenzymeAcarboxylase，ACCase)抑制剂类除草
剂[2]。 湖南省使用 ACCase类抑制剂类防除禾本
科杂草已有 20年的历史， 高效氟吡甲禾灵是其
主要品种之一。 近年来，其在湖南省部分地区对
棉 花 学 报 Coton Science 2014，26（3）： 79~282
棉 花 学 报 26卷
试剂：硝酸钾（KNO3），天津恒兴化学试剂制
造有限公司生产；聚乙烯吡咯烷酮(PVP-40)，Sig-
ma公司生产；还原型谷胱甘肽(GSH)，Solarbio公
司生产； 蛋白含量测定试剂盒， 南京建成公司
生产。
主要仪器：3WPSH-500D型生测喷雾塔 （农
业部南京农业机械化研究所）；UV-1240型紫外
分光光度计（日本岛津公司）；X-22R高速冷冻离
心机（美国贝克曼库尔特有限公司）；电热恒温水
浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司）。
1.2试验方法
1.2.1整株测定法。 将泥土与营养土按 2∶1混
合均匀，将泥土装入面积为100cm2的塑料盒中，
反复洒水2或3次， 使盒中土壤完全被水浸透。
用 0.125%的 KNO3的溶液处理牛筋草种子 24h
后，以自来水冲洗干净，每盆播种 20～30颗牛筋
草种子，再撒上一层土将种子完全覆盖，喷湿土
面，使草种与土壤充分接触，置于室外培养。 当牛
筋草生长至 2叶期时进行间苗， 每盆保留 10棵
苗 。 当 牛 筋 草 生 长 至 4～5叶 期 时 ， 用
注：R为潜在抗药性种群；S为敏感种群。
Note:Rrepresentsforthepotentialresistantpopulationfromcottonfield;Srepresentsforthesusceptiblepopulation.
表 1 不同牛筋草种群对高效氟吡甲禾灵的抗性水平
Table 1 The resistance level of different Eleusine indica populations to haloxyfop-R-methyl
地点Sites
种群抗性类型
Population
resistancetype
毒力回归方程
Toxic tyregression
quation
相关系数r
Corelation
coefficient
抑制中浓度
GR50/(mg·L-1)
95%置信限
95%confidence
limitofGR50
抗药性指数
Resistance
index
汉寿Hanshou R y=2.7694+1.3914x 0.9819 40.4052.182～63.451 18.4
安乡Anxiang R y=3.5343+1.0788x 0.9646 22.8325. 67～35.855 10.4
鼎城区Dingcheng Sy=4.6721+0.9571x 0.8154 2.201 0.005～3.457 1.0
南县Nanxian R y=3.0473+1.5802x 0.9233 17.2063.283～27.020 7.8
湘阴Xiangyin Ry=2.9405+1.4396x 0.9710 26.9507.844～42.321 12.2
华容Huarong R y=3.0454+1.6120x 0.9744 16.3124.182～25.617 7.4
临澧Linli R y=3.9589+1.1757x 0.9612 7.683 0.429～12.065 3.5
沅江Yuanjiang Ry=4.1530+1.1615x 0.9671 5.361 0.436～8.419 2.4
大通湖Datonghu Ry=2.1021+1.8258x 0.9968 38.6584.266～60.708 17.6
澧县Lixian R y=4.1710+1. 910x 0.9945 5.752 0.169～9.033 2.6
牛筋草的防治效果逐年下降，推测牛筋草可能对
高效氟吡甲禾灵已产生抗药性，但其抗性程度尚
不明确。
高效氟吡甲禾灵是棉田防除一年生禾本科
杂草的主导药剂之一[3]。 由于长期单一重复使用
该类除草剂，使除草剂选择压力增大，除草剂靶
标基因突变速度加快，化学除草剂的防除效果降
低，从而导致抗药性杂草的产生。 ACCase抑制剂
类除草剂连续使用 6～10年， 杂草就会产生抗
性[4]。1982年，澳大利亚发现第一例抗ACCase抑
制剂的杂草瑞士黑麦草(Loliumrigidum)[5]，智利、
南非、西班牙、英国和美国也出现了多种抗 AC-
Case抑制剂类除草剂的杂草， 至今在36个国家
已有43种抗此类除草剂的杂草生物型[6]。 中国已
有日本看麦娘 （Alopecurus japonicus）、 菵草
（Beckmannia syzigachne）对 ACCase抑制剂类除
草剂产生抗性[7-8]，但牛筋草对 ACCase抑制剂类
除草剂产生抗性还未见报道。
本研究以采自湖南省洞庭湖棉区部分市(县)
的牛筋草种群为试验材料， 采用整株测定法，测
定了牛筋草对高效氟吡甲禾灵的抗药性水平，并
通过测定谷胱甘肽 -S-转移酶(GST)活性研究了
牛筋草对高效氟吡甲禾灵的抗性机制，为制定棉
田恶性杂草牛筋草的防除策略和延缓其抗性种
群的发展提供科学依据。
1 材料和方法
1.1供试材料
供试除草剂为 108 g·L-1高效氟吡甲禾灵
（haloxyf p-R-methyl）乳油（美国陶氏益农公司）。
供试种子：2012年8－10月从湖南省部分地
区连续多年使用高效氟吡甲禾灵的棉田（10～12
年），采集成熟的牛筋草种子，获取9个牛筋草种
群。 鼎城区种群则采自从未施药的荒地。 不同牛
筋草种群采集地点见表1。
280
3期
3WPSH-500D型定量喷雾塔进行茎叶喷雾。 高效
氟吡甲禾灵剂量设置为 0、2.025、4.05、8.1、 6.2、
32.4、6 .8mg·L-1，每个处理 3个重复。 喷药 2星
期后，称取杂草地上部分鲜物质质量，根据公式
y=a+bx计算抑制牛筋草鲜物质质量降低 50%时
的药剂浓度（抑制中浓度GR50），以鼎城区的牛筋
草种群为敏感种群，并根据下面的公式计算抗药
性指数（Resistanceindex，RI）。
RI=抗性种群的GR50
敏感种群的GR50
1.2.2谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活力测定。根据
上节的测定结果，选取益阳大通湖牛筋草为抗性
（R）种群、常德鼎城区牛筋草为敏感（S）种群，供
试牛筋草培养方法参照1.2.1。 待牛筋草长至4～
5叶期，用高效氟吡甲禾灵 64.8mg·L-1进行茎叶
喷雾处理， 于施药后第 1、2、3、5、7、9天采集样
品。 设清水处理为对照。
参照吴进才等方法[9]，称取供试植物材料0.5
g， 剪碎放入预冷玻璃研钵中， 在8mLTris-HCl
缓冲液 （0.1mol·L-1，pH8.0， 含还原型谷胱甘肽
25 mmol·L-1，5%PVP） 中冰浴匀浆，4000 r·min-1
离心 10 min， 取上清液 1.2×104r·min-1离心 5
min，取上清液作为提取酶液。以上操作均在-4℃
条件下进行。
参照韩瑞娟等[10]方法，在3mLTris-HCl缓冲
液(0.1 mol·L-1，pH 8，含 25 mmol·L-1GSH)中加
0.1mL酶液，25℃保温10min，加入0.1mL无水
乙醇配制的 13mmol·L-1CDNB(2，4-二硝基氯
苯)，反应10min后，于340nm处测得OD值。 以
摩尔消光系数9.5mmol·L-1·cm-1来计算活性。 公
式如下：
蛋白活力=A*1000/(9.5*C).
其中A为吸光值，C为稀释后样品的蛋白质浓度
mg·mL-1，蛋白活力单位为nmol·(min·mg)-1。
GST相对活力为施药后 GST活力与 CK同
期活力的比值。
蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250法。 试
验平行测定3次。
1.3数据处理
采用SPSS16.0软件分别求出高效氟吡甲禾
灵对不同牛筋草种群的毒力回归方程、相关系数
r、GR50及95%置信限。 采用Sigmaplot10.0作图。
2 结果与分析
2.1整株测定法结果
试验结果见表1。 以鼎城区的牛筋草种群为
敏感对照，湖南省部分地区牛筋草种群对高效氟
吡甲禾灵均产生了不同程度的抗药性，抗性倍数
在 2.4～18.4倍之间。 其中汉寿牛筋草种群的抗
性水平最高，其次是大通湖、湘阴种群。
2.2高效氟吡甲禾灵对抗性及敏感牛筋草 GST
活力的影响
如图1所示，抗性和敏感牛筋草种群的 GST
活力随时间有一定的波动并存在一定差异。 抗性
种群在施药后第1天GST活力开始下降，第5天
之后开始迅速上升，第 9天达到最高；而敏感种
群GST活力变化较平缓，也是先下降，后上升，第
9天基本回升至施药初期水平。整体来看，抗性种
群 GST活力明显高于敏感种群， 受药剂的影响
较大。
3 讨论
明确各地棉田牛筋草抗药性水平，对合理制
定化学防除方案具有重要意义。 采用整株定采用
整株测定法结果表明：湖南省部分地区市县棉田
牛筋草已对高效氟吡甲禾灵均产生了不同程度
抗药性，但不同采集点牛筋草种群抗药性水平差
异较大。 其中，汉寿牛筋草种群抗性水平最高，抗
药性指数达 18.4，这与当地反映采用高效氟吡甲
禾灵防除牛筋草失效的情况一致。
目前已经研究和阐明的杂草抗药性机理主
要包括以下3个方面[1-13]：（1）除草剂作用位点的
改变或靶标酶的过量表达；（2）代谢作用的增强；
（3）对除草剂的屏蔽作用或隔离作用。 由除草剂
解毒代谢作用增强而产生抗性涉及的酶主要有2
图 1 抗性及敏感种群茎叶组织 GST 活力变化
Fig. 1 The GST activity variation of resistant and
sensitive plant
李洁等：湖南省部分地区棉田牛筋草（Eleusineindica）对高效氟吡甲禾灵的抗药性
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棉 花 学 报 26卷
类：细胞色素P450单加氧酶和谷胱甘肽-S-转移
酶。 GST是一类多功能酶系，催化多种疏水和亲
电有毒化合物与谷胱甘肽或同型谷胱甘肽的轭
合作用，这种作用是生物体进行脱毒和排毒的重
要方式[14]。 GST对大多数除草剂在植物体内的代
谢起重要作用[15]。 小子虉草（Phalarisminor）对异
丙 隆 的 抗 性 和 双 子 叶 杂 草 苘 麻 （Abutilon
theophrasti）对阿特拉津（atrazine）的抗性皆由增
强代谢导致[16]。 Westernblot分析表明，抗噁唑禾
草灵的看麦娘体内 GST活力增强及其与 AC-
Case的轭合使除草剂解毒，从而使看麦娘对噁唑
禾草灵产生抗药性[17]。 同时在鼠尾看麦娘的抗
AOPP类除草剂种群中发现了比敏感种群中更高
的 GST活力[17-18]。 本研究中的汉寿抗性牛筋草
GST活力明显高于鼎城区敏感种群， 表明 GST
对高效氟吡甲禾灵代谢能力的差异是牛筋草对
高效氟吡甲禾灵产生抗药性的一个重要原因。
本研究仅对湖南省部分地区棉田牛筋草对
高效氟吡甲禾灵进行了抗药性水平测定，今后还
有待进一步扩大潜在抗药性牛筋草种群的采集
范围和增加交互抗性与多抗性的研究。 为进一步
明确其抗性机制，还应从分子水平上对其靶标抗
性进行研究。
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