摘要
化学除草剂的使用可有效防控田间杂草危害、降低劳动者劳作强度、提升作物经济效益。但除草剂的不当使用以及残留、漂移现象，易对后茬、邻近作物产生药害。培育除草剂抗性作物新品种是有效降低人工除草成本、推动农业机械化进程、促进间作/轮作耕作模式的广泛应用的有效手段。二氯喹啉酸作为稻田防治稗草的主要除草剂，使用历史悠久。近年来，随着二氯喹啉酸除草剂使用剂量、次数的明显增加，使得水稻-烟草轮作种植模式下的后茬作物-烟草遭受除草剂药害的现象日趋严重，影响烟叶的产量和质量及烟农种烟积极性。筛选二氯喹啉酸抗性的烟草突变体，对探究二氯喹啉酸等激素型除草剂的抗性机制、挖掘抗性基因及抗除草剂生物育种具有重要意义。本文以红花大金元为研究材料，研究了二氯喹啉酸除草剂处理对不同时期烟株生长的影响，建立了适宜的烟草苗期抗性筛选技术体系，并利用该体系对烟草红花大金元EMS突变体M2代材料进行筛选。同时，利用转录组测序技术，对烟草二氯喹啉酸除草剂处理后的差异表达基因进行分析。主要研究结果如下： 1、通过滤纸点播法、盆栽混土法研究不同浓度二氯喹啉酸对烟草种子期、苗期生长的影响。研究结果表明，二氯喹啉酸处理对烟草苗期的影响最为严重，症状表现最为明显，症状为新生叶片窄长、叶缘皱缩向背面卷、叶尖向下弯；药害严重时，烟株矮小、叶面积明显减少、叶尖和叶缘严重向背面翻卷、叶色深绿、叶片变厚、畸形严重。二氯喹啉酸对烟草种子期的影响主要集中在对发芽率和根长的抑制，表现为高浓度二氯喹啉酸处理后的烟草种子萌发时间推迟一周左右、发芽率仅为36%，幼根生长减缓至无法正常生长。二氯喹啉酸处理导致烟草种子期、苗期产生药害的临界浓度分别为0.1mg/L和0.5mg/L。 2、通过比较不同处理方式、处理浓度对烟草苗期叶片的影响，结合产生药害的临界浓度，构建适合烟草苗期的二氯喹啉酸除草剂抗性筛选技术体系。两种处理方法（混土法和喷施法）均可产生易辨别的叶片发育形态，但两者的施用浓度存在差异，为产生相同药害，喷施处理浓度为混土处理的10倍左右。此外喷施法因兼具简便、省力、快捷的特点为最佳筛选方式、最适筛选浓度为1mg/L、最适观测时间为施药后14天。 3、利用构建的筛选技术体系，从约1.2万份红大EMS-M2代突变体材料中获得5株高抗、64株中度抗性及30株（含异常株系23株）敏感突变株系。与对照组烟株相比，高抗二氯喹啉酸烟株长势良好，新叶几乎无卷曲；中抗二氯喹啉酸烟株的长势稍弱于对照组植株，新叶边缘轻微卷曲，株高受抑制；敏感型烟株长势明显弱于对照，多数叶片完全卷曲，呈狭长型，烟株矮化严重。对5株高抗材料的其中4份（QR-13、QR-19、QR-24、QR-88）的自交后代从抗除草剂性状突变率、抗除草剂性状突变性状观测以及抗除草剂性状突变性状遗传规律分析三个方面进行温室鉴定。结果表明，QR-19、QR-88材料在M2和M3两代都继续维持高抗水平。QR-19突变体与其野生型亲本HD的杂交F1表现为二氯喹啉酸除草剂敏感，这初步表明该突变性状可能是受隐性突变基因所控制。 4、对不同浓度二氯喹啉酸（0.1mg/L、1mg/L）及IAA（10mg/L）处理10d、20d后的萌发期烟草种子整株取样，进行转录组测序，三次重复，每个样本均获得大于6GB的cleanreads。KEGG分析结果显示，表达差异基因多为参与光合作用及植物激素信号转导等过程，表明这些过程中的关键基因很有可能参与调控烟草响应二氯喹啉酸的作用机制。
NETL