2023年5月16日，江苏里下河地区农业科学研究所植物保护研究团队在国际知名经典期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry（一区，IF=5.895）在线发表了题为“Ile-1781-Leu target mutation and non-target-site mechanism confer resistance to acetyl-CoA carboxylase-inhibiting herbicides in Digitaria ciliaris var. chrysoblephara”的研究论文。该论文研究发现水稻田毛马唐（D. ciliaris var. chrysoblephara）对乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）抑制剂类除草剂抗性机制的多样性，揭示ACCase基因发生Ile-1781-Leu突变导致的靶标抗性机制和细胞色素P450介导的非靶标抗性机制共同参与水稻田毛马唐对ACCase类除草剂的抗性进化。

近年来，随着我国水稻种植方式的变化，受水稻轻简化栽培技术应用、不合理使用除草剂等多重因素影响，我国稻田杂草群落结构逐渐发生改变，马唐等旱生杂草大量入侵水稻田尤其是旱直播稻田，对水稻绿色、优质生产造了严重威胁。ACCase类除草剂通过抑制植物脂肪酸合成，致使杂草死亡，在水稻田常被用来防除包括马唐属杂草在内的一年或多年生禾本科杂草。该类除草剂作用位点单一，极易导致杂草抗性的发生。毛马唐是一年生禾本科马唐属杂草，在我国部分地区直播稻田发生严重，水稻田常用ACCase类除草剂已经难以抑制其生长。

该研究对采自江苏省和安徽省直播稻田的6个毛马唐种群进行抗性鉴定，结果显示，有1个种群（M5）对ACCase类除草剂噁唑酰草胺产生高水平抗性（52.2倍），3个种群（M2、M4和M5）对氰氟草酯产生抗性（10.9、3.6和41.5倍）。靶标基因测序发现毛马唐ACCase基因有2个基因拷贝，且M5种群ACCase1的1781位点发生Ile-1781-Leu的氨基酸突变，表明基因突变导致的靶标抗性机制是M5种群对噁唑酰草胺和氰氟草酯产生高水平抗性的主要原因。预先喷施细胞色素P450抑制剂PBO对M2种群抗氰氟草酯的抗性水平有显著抑制作用，其抗性水平降低43%，由此表明细胞色素P450介导的非靶标抗性机制参与M2种群对氰氟草酯的抗性。但是，M4种群既没有检测到ACCase突变，代谢酶抑制剂马拉硫磷、PBO和NBD-Cl对其也没有增效作用，表明参与其抗性的基因与M2和M5种群不同。以上结果表明，毛马唐对ACCase类除草剂噁唑酰草胺和氰氟草酯产生抗性的机制具有多样性。

交互抗性测定结果表明，M5种群对芳香苯氧基丙酸类（aryloxyphenoxypropionates，APPs）除草剂精噁唑禾草灵、高效氟吡甲禾灵，环己烯酮类（cyclohexanediones，CHDs）除草剂烯草酮、烯禾啶，以及新苯基吡唑啉类（phenylpyrazoline，DEN）除草剂唑啉草酯均产生了不同程度的抗性，说明Ile-1781-Leu介导的靶标抗性机制具有广谱的交互抗性。而M2和M4种群对其他ACCase抑制剂并不具有明显的交互抗性，仅对APPs类除草剂精噁唑禾草灵产生了2.1倍的低水平抗性。除草剂药效试验表明，3种水稻田土壤处理除草剂丙草胺、二甲戊灵和噁草酮能够有效的抑制毛马唐的萌发和生长，可以用于水稻田早期封闭防除毛马唐。

该研究首次报道了水稻田毛马唐对ACCase类除草剂产生抗性的多样性机制，对农田杂草的科学用药和抗性治理具有重要意义。

该研究得到了国家自然科学基金和扬州市科技局重点研发计划等项目的资助。江苏里下河地区农业科学研究所植物保护研究团队杨倩博士为论文的第一作者，吕敏副研究员和江苏省农科院李永丰研究员为论文的共同通讯作者。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.3c00646