摘要:[目的]评估辽宁省野慈姑对氯氟吡啶酯产生抗药性的风险。[方法]采用整株生物测定法。[结果]35个敏感种群的球茎和种子繁殖野慈姑平均GR50值分别为(3.72±1.406)、(2.44±0.776) g a.i./hm2,2者敏感性频率分布近似正态分布;氯氟吡啶酯对20个抗苄嘧磺隆、吡嘧磺隆和乙氧磺隆及10个有激素类除草剂使用史的野慈姑种群的GR50值相对敏感基线的抗性倍数均小于1。[结论]被测地区野慈姑种群对氯氟吡啶酯评估为低抗性风险。
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野慈姑(Sagittaria trifolia L.)是一种多年生水生植物,又名剪刀草、燕尾草,属泽泻科慈姑属,为慈姑的变种[1],已成为东北地区稻田主要杂草之一[2]。野慈姑适应能力强,在水稻各生育期均造成危害,是水稻分蘖盛期危害杂草之一,不同密度野慈姑能造成水稻产量下降2.94%~23.53%[3,4]。目前辽宁省防除水稻田野慈姑主要以化学防治和物理防除为主,物理防除主要指在水稻田整地后,打捞漂浮于水面上的球茎,和人工捡拾遗留在土表的一些球茎,从而减少野慈姑发生基数[5]。化学防治方面,主要应用吡嘧磺隆(pyrazosulfuron-ethyl)、苄嘧磺隆(bensulfuronmethyl)这2种ALS抑制剂类除草剂[6,7]。但随着使用时间的延长,且该类除草剂作用位点单一,2种药剂对野慈姑防效逐年下降[8],已有研究表明稻田野慈姑对吡嘧磺隆和苄嘧磺隆这2种ALS抑制剂类除草剂产生抗药性[9]。
氯氟吡啶酯(florpyrauxifen-benzyl)是美国陶氏益农公司新近研发的新颖芳基吡啶甲酸酯类除草剂,归属于合成激素类除草剂[10],于2018年在中国获得临时登记用于防除水稻田杂草。农药公司通过研制新农药产品得以生存和发展,而新产品除了要满足市场需求,更要确保其拥有稳定的市场和广阔的应用前景,这样才能给企业带来长久的收益和发展。影响新产品发展前景的众多因素中,靶标杂草产生抗药性的风险就是一个必须优先考虑的因素,靶标杂草对除草剂的抗性风险评估在市场预测环节中拥有举足轻重的地位。因此,在一个新研发的除草剂尚未大批量投入市场前,就要建立靶标杂草对其产生抗药性风险的评估体系,并组织开展田间的抗性风险监测工作同时提出相应的抗性风险管理措施,从而延缓或避免杂草抗药性的形成。
1、材料与方法
1.1供试材料
1.1.1供试植物
敏感的野慈姑种群于2017—2018年,采自辽宁省未使用过合成激素类除草剂的地点,以辽宁汉语拼音首字母+序号命名野慈姑种群(LN-1~LN-35)。
本试验室保存的赵铂锤[11]用整株测定法证明对苄嘧磺隆产生抗性的野慈姑种群(序号1-10)及付丹妮[12]用整株生物测定法证明对吡嘧磺隆和乙氧磺隆(ethoxysulfuron)具有交互抗性的野慈姑种群(序号11-20);采自有10年以上激素类除草剂使用史的稻田的野慈姑种群(序号21-30),具体取样位置见表1。
表1供试种群信息
1.1.2供试药剂
3%氯氟吡啶酯乳油,美国陶氏益农公司。
1.1.3供试仪器
微量喷雾器,TC-108气泵配台湾美事达F-470喷笔。
1.2试验方法
1.2.1辽宁省野慈姑对氯氟吡啶酯敏感基线的建立
采用整株生物测定法[13],测定辽宁省35个未施用过激素类除草剂野慈姑种群对氯氟吡啶酯的敏感性。从各种群野慈姑中挑选统一尺寸的球茎放于盛水培养皿中,在温度保持在28℃的培养箱内放置3 d,发芽后种植于圆形塑料花盆内(20 cm×15 cm),种植深度为3 cm,并覆水层4~5 cm。放置于温室中,生长温度为白天(25±5)℃,夜间(14±5)℃。待其出苗后,进行间苗,每盆保留3株大小一致的植株,并于4~6叶期,进行茎叶喷雾处理,氯氟吡啶酯处理剂量设置为(按有效成分计算)0、0.5625、1.125、2.25、4.5、9、18 g a.i./hm2(推荐剂量18~36 g a.i./hm2),共计7个剂量,施药后持续保持水层4~5 cm。药后14 d,剪取各种群地上部分,70℃条件下烘干72 h,称量其干重,每个处理重复3次。使用25%NaOH溶液将不同种群的野慈姑种子浸泡4 h,然后用蒸馏水冲洗干净,放入装有浸润纱布的培养皿中,将培养皿放到25℃恒温培养箱中发芽7 d后[14],种植于温室中,出苗后每盆间苗3株,待其生长到4~6叶期,按上述方法施药,每个处理3个重复。
试验数据处理按照Logistic模型(SigmaPlot 12.5软件)进行非线性回归分析[15]。
公式1
式中:b为斜率,GR50为生长抑制中量,x为除草剂用量,y为特定除草剂用量下所测杂草相对干重,D为剂量反应上限,C为剂量反应下限。
通过SPSS 22.0软件K-S法[16]对供试敏感性种群的GR50值频率分布进行正态检验,并根据35个野慈姑敏感种群的敏感性频率分布,建立敏感基线。
1.2.2抗3种ALS类除草剂和有激素类除草剂使用史的野慈姑种群对氯氟吡啶酯的敏感性测定
采用整株生物测定法,测定辽宁省抗苄嘧磺隆的10个野慈姑种群、对吡嘧磺隆和乙氧磺隆有交互抗性的10个野慈姑种群及10个有激素类除草剂使用使的野慈姑种群对氯氟吡啶酯的敏感性,得出GR50值,计算其与敏感基线的比值,得到抗性指数(RI)。根据抗性指数将供试种群划分为敏感、中抗和高抗种群,其中RI≤1为敏感种群;1<RI≤10为中抗种群;RI>10为高抗种群[17]。并对产生抗性的种群进行适合度评价,若抗性种群的适合度明显低于敏感种群,则氯氟吡啶酯田间使用后野慈姑对其产生抗药性的风险会相对降低;若抗性种群的适合度接近或者高于敏感种群,则野慈姑对氯氟吡啶酯具有一定的田间抗性风险。因此,建立风险评估标准如下:若RI≤1,则为低抗性风险,若1<RI≤10,田间有激素类除草剂使用史,抗性种群的适合度接近或高于敏感种群,则为中等抗性风险;若RI>10,田间有激素类除草剂使用史,抗性种群的适合度接近或高于敏感种群,则为高抗性风险。
2、结果与分析
2.1辽宁省野慈姑对氯氟吡啶酯敏感基线的建立
球茎和种子繁殖野慈姑对氯氟吡啶酯的敏感性测定结果见图1、2,GR50值结果见表2。
其中LN-1种群对氯氟吡啶酯最敏感,LN-15种群对氯氟吡啶酯最不敏感。氯氟吡啶酯对球茎繁殖野慈姑种群的GR50值在0.9154~5.8504 g a.i./hm2之间,平均GR50值为(3.72±1.406)g a.i./hm2;对种子繁殖野慈姑种群的GR50值0.689~3.7215 g a.i./hm2,平均GR50值为(2.44±0.776)g a.i./hm2。从图3可以看出:辽宁省35个球茎和种子繁殖野慈姑种群对氯氟吡啶酯的敏感性频率呈连续的单峰曲线,接近正态分布(P=0.188>0.05,P=0.143>0.05)。可将平均GR50值(3.72±1.406)、(2.44±0.776)g a.i./hm2分别定为辽宁省球茎和种子繁殖野慈姑对氯氟吡啶酯的敏感基线。
图1球茎繁殖野慈姑种群对氯氟吡啶酯的剂量反应曲线
图2种子繁殖野慈姑种群对氯氟吡啶酯的剂量反应曲线
图3 35个球茎(左)和种子(右)繁殖野慈姑种群对氯氟吡啶酯敏感性频率分布
2.2野慈姑对氯氟吡啶酯抗药性风险评估
辽宁省抗苄嘧磺隆、吡嘧磺隆和乙氧磺隆的野慈姑种群对氯氟吡啶酯的敏感性测定结果见图4,GR50值结果及相对敏感基线的抗性指数见表3,20个种群的RI<1,所以被测种群对氯氟吡啶酯敏感,氯氟吡啶酯与苄嘧磺隆、吡嘧磺隆和乙氧磺隆间不存在多抗性。10个有激素类除草剂使用史的种群对氯氟吡啶酯的敏感性测定结果见图5,GR50值结果及相对敏感基线的抗性指数见表3,10个种群的RI<1,所以被测种群对氯氟吡啶酯均表现敏感。因此,被测地区野慈姑对氯氟吡啶酯为低抗性风险。
表2敏感种群球茎和种子繁殖野慈姑对氯氟吡啶酯的敏感性
图4抗ALS类除草剂野慈姑种群对氯氟吡啶酯的剂量反应曲线
图5有激素类除草剂使用史的野慈姑种群对氯氟吡啶酯的剂量反应曲线
表3供试野慈姑种群对氯氟吡啶酯的敏感性
3、讨论
野慈姑种子数量大、繁殖率高、种间竞争力强、适应性强、适合度高,理论上属于高抗药性风险靶标杂草,合成激素类农药理论上属于低抗性风险除草剂[18],建立靶标杂草对除草剂的敏感基线是进行抗药性风险评估的重要步骤,也是监测靶标杂草敏感性变化的基础环节。
试验以辽宁省水稻田恶性杂草野慈姑为试验对象,针对新型合成激素类除草剂氯氟吡啶酯目前尚无抗性风险研究的报道,首次建立辽宁省野慈姑种群对激素类除草剂氯氟吡啶酯的敏感性基线,确定球茎繁殖和种子繁殖野慈姑的敏感基线分别为(3.72±1.406)、(2.44±0.776)ga.i./hm2,为辽宁省稻田抗药性野慈姑的监测提供参考标准。采用整株生物测定法,测定了辽宁省抗苄嘧磺隆、吡嘧磺隆和乙氧磺隆的野慈姑种群对氯氟吡啶酯的敏感性。结果表明:供试种群在推荐剂量下均死亡且GR50值相对敏感基线的抗药性指数均小于1(RI<1),所以氯氟吡啶酯与苄嘧磺隆、吡嘧磺隆和乙氧磺隆间不存在多抗性;辽宁省10个有激素类除草剂使用史的种群GR50值相对敏感基线的抗药性指数小于1(RI<1)。所以被测地区野慈姑种群对氯氟吡啶酯均表现敏感,为低抗性风险。试验成果也将对实际生产中评估和监测辽宁省稻田野慈姑抗药性的形成及发展情况,延缓其对激素类除草剂氯氟吡啶酯产生抗性具有重要的指导意义,也为其他种类杂草开展抗性风险评估工作提供参考。
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基金:国家重点研发计划项目资助(2016YFD0200500).
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