摘要
新疆是我国棉花生产主产区，影响棉花生长发育、产量品质的杂草问题日益突出，其中龙葵（SolanumnigrumL.)是该区域棉田恶性杂草之一。在棉花种植过程中，普遍使用二甲戊灵为苗前土壤封闭处理剂，已经持续使用几十年，对棉花产业做出了较大贡献。依据相关研究和生产实际情况，二甲戊灵对龙葵的防除效果逐渐减弱，导致龙葵在棉田中耕和棉苗封土位置不断生长和危害。当然，棉田杂草群落的演替是随着种植模式、灌溉和防除技术的变革而变化。 基于此，为了明确新疆棉田杂草龙葵对二甲戊灵的抗性水平及代谢抗药性机理，为棉田龙葵的治理提供理论依据。本研究采用培养皿种子检测法和整株植物检测法，测定了新疆不同棉区的56个龙葵种群对二甲戊灵的抗性水平;明确了敏感、中抗和高抗龙葵种群对扑草净、乙氧氟草醚和丙炔氟草胺的多抗性;探讨了抗性龙葵种群和敏感龙葵种群适合度差异和代谢酶活性差异，以及分析了喷施二甲戊灵后抗性龙葵种群和敏感龙葵种群差异表达基因。主要研究结果如下: 1.评估了棉田不同地理种群龙葵对二甲戊灵抗性水平及多抗性。培养皿种子检测法和整株植物检测法测定结果表明，龙葵对二甲戊灵抗性趋势一致，北疆＞南疆、东疆，其中培养皿种子检测法测得的抗性指数普遍低于整株植物检测法。培养皿检测法的敏感、低抗、中抗和高抗种群分别占样本总数的12.5％、71.4％、12.5％和3.6％,而整株检测法则为5.4％、73.2％、16.0％和5.4％。相较于敏感种群SHZ-8,BL-1龙葵种群在两种检测方法中抗性均最高，GR50值分别为90.30mg/L和4805g/hm2，抗性指数分别为20.62和26.20。多抗性研究发现，高抗BL-1龙葵种群对丙炔氟草胺产生了多抗性，而中抗WJQ-2龙葵种群对乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和扑草净均未产生多抗性。 2.测定了抗性和敏感龙葵种群适合度差异。结果表明，在非竞争条件下，抗性龙葵种群的株高、果实数量、茎粗、地上生物量和整株生物量均低于敏感龙葵种群，分别少9.56％、20.69％、7.52％、12.64％和17.15％,产生了适合度代价，但叶长、叶片数、叶宽、叶面积和地下生物量无显著差异（P＞0.05）。抗性龙葵种群比敏感龙葵种群延迟开花2d。 3.研究了二甲戊灵对抗性和敏感龙葵种群的生理代谢差异。结果表明，经二甲戊灵处理后，抗性龙葵种群的GSTs和P450s活性显著高于敏感龙葵种群，在第25d时均达到最高值,分别为0.27U/L和0.22U/L。抗性龙葵种群的可溶性糖含量、MDA含量及SOD活性均呈现出先升后降的趋势，分别在第15d和第10d时达到最高值，依次为3.07mg/g、0.36nmol/mL和0.49U/mL,而POD活性和可溶性蛋白含量均无显著差异（P＞0.05）。可见，龙葵对二甲戊灵产生抗性可能与GSTs和P450s活性增强有关。 4.分析了喷施二甲戊灵后抗性和敏感龙葵种群转录组差异。结果表明，经过转录组测序共得到210,166条转录本和114,582条Unigene,有43,537条Unigenes注释到48个GO功能区，富集最多的为结合、代谢过程、细胞过程及催化活性。经二甲戊灵处理后，抗性龙葵种群较敏感龙葵种群有3853个差异表达基因，其中上调基因1694个，下调基因2159个，通过功能注释和差异表达分析，发现差异基因主要富集在能力代谢、谷胱甘肽代谢、碳水化合物代谢和其他次级代谢物的生物合成等相关通路。可见，这些涉及代谢抗性相关通路可能是龙葵对二甲戊灵产生抗性的主要原因。
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