Glyphosate Resistance of <i>Digitaria sanguinalis</i> and <i>Amaranthus retroflexus</i>

CHEN Shihong; RAN Haiyan; LAN Xianmin; HE Xiulong; YE Zhaochun

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2020-0204

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Journal of Agriculture ›› 2022, Vol. 12 ›› Issue (2) : 20-25. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2020-0204

Glyphosate Resistance of Digitaria sanguinalis and Amaranthus retroflexus

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Abstract

The aim is to clarify the glyphosate resistance level of Digitaria sanguinalis and Amaranthus retroflexus from farmland in Guizhou, and to provide a theoretical basis for the resistance management of weeds. 32 populations of D. sanguinalis and 30 populations of A. retroflexus were used as experimental materials. The whole plant pot method was used to determine the fresh weight inhibition rate of glyphosate on the aboveground parts of weeds after two weeks of drug application. The results showed that: the sensitivity of D. sanguinalis population in Liuhe village of Qixingguan District of Bijie was the lowest, with ED₅₀ value of 16.23 g a.i/hm², and the relative resistance ratios of other populations ranged from 1.0 to 5.3, 12 populations of D. sanguinalis were in the sensitive stage, 17 populations had low level of resistance, and 1 population had medium level of resistance. The ED₅₀ value of A. retroflexus population in Shuangping township of Hezhang County was the lowest, with ED₅₀value of 15.38 g a.i/hm², the relative resistance ratios of other populations ranged from 1.0 to 9.0, 12 populations of A. retroflexus were in the sensitive stage, 14 populations had low level of resistance, and 4 populations had medium level of resistance. In conclusion, different populations of D. sanguinalis and A. retroflexa have different degrees of resistance to glyphosate in Guizhou Province, but most of them are in the sensitive stage or low drug resistance level.

Key words

Digitaria sanguinalis / Amaranthus retroflexus / glyphosate / drug resistance

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CHEN Shihong , RAN Haiyan , LAN Xianmin , HE Xiulong , YE Zhaochun. Glyphosate Resistance of Digitaria sanguinalis and Amaranthus retroflexus. Journal of Agriculture. 2022, 12(2): 20-25 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2020-0204

0 引言

马唐(Digitaria sanguinalis L.)属禾本科一年生草本植物,秋熟旱作物地恶性杂草,发生数量、分布范围在旱地杂草中居首位,危害程度大,难以防除,严重危害中国的农作物生产^[1]。反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)属苋科一年生草本植物,是农田杂草种常见的恶性杂草,因其传播发生多样、传播速度快、适应性强、植株个体高大等特点,常与农作物争水争肥,即使在低密度下也可以显著造成作物减产^[2-3],由于反枝苋的侵害,甜菜可减产49%,大豆减产22%,且反枝苋也是许多昆虫、线虫、病毒、细菌和真菌的寄主,影响栽培作物的生长^[4]。

目前,化学除草剂依然是生产上必不可少的技术要素,因草甘膦高效、广谱、低毒、低残留、灭生性、价格低廉等特点以及抗草甘膦转基因作物的大面积种植,导致了以草甘膦为主导的除草剂单一化趋势,随之而来的就是杂草抗性问题^[5-6]。截至2020年,全球有超过45个杂草品种对草甘膦产生了抗性(http://www.weedscience.org/Home.aspx),其中包括2006年首次在巴西、巴拉圭发现抗草甘膦的马唐^[7],据报道苋科只有苋属（长芒苋、糙果苋、绿穗苋和刺苋）对草甘膦产生了抗性^[6]。中国对杂草抗草甘膦的研究起步较晚,但目前也相继报道了马唐、小飞蓬、牛筋草、田旋花等对草甘膦的抗药性^[8⇓⇓-11]。虽然国内有相关研究报道马唐和反枝苋对草甘膦的抗药性,但不同地区用药差异和用药历史的不同,杂草对草甘膦的抗性也不同,为摸清贵州农田优势杂草马唐和反枝苋对草甘膦的抗药性水平,确定其敏感基线,明确贵州省各地区马唐和反枝苋对草甘膦的抗药性,为延缓抗药性杂草的发展、治理抗性杂草提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试药剂：41%草甘膦异丙胺盐水剂（美国孟山都公司）。

供试杂草：在贵州黔东、黔西、黔中、黔南、黔北五大区域随机采集疑似施用草甘膦频繁地块的马唐和反枝苋成熟种子,同时在施用草甘膦相对较少的地块（如水源地等）采集杂草种群作为敏感种群样本,共计62份生测样本;采集时记录采集地、时间等信息并编号（见表1）。

表1 马唐和反枝苋采集信息

马唐	反枝苋	采集地点	采集区域	采集时间
MS1	/	遵义市八七厂旁	黔北	2018年
MS2	/	余庆县龙家镇大桥村	黔北	2018年
MR1	FR3	开阳县南龙乡翁朵村	黔中	2018年
MR2	FR2	贵州省农科院马铃薯试验地	黔中	2018年
MR3	/	惠水县大龙镇	黔中	2018年
MR4	/	安龙县黔湘乡大桥村	黔西	2018年
MR5	/	贞丰县北盘江镇北盘江村	黔西	2018年
MR6	/	松桃县正大镇尖坡村	黔东	2018年
MR7	FR5	思南县鹦鹉镇东华乡	黔东	2018年
MR8	FR4	贵州省农科院园艺所试验地	黔中	2018年
MR9	/	瓮安县建中镇	黔中	2018年
MR10	FR6	福泉市黄丝镇	黔南	2018年
MR11	/	麻江县龙山镇大塘村	黔东	2018年
MR12	FR8	麻江县宣威镇公路边	黔东	2018年
MR13	FR9	丹寨县兴仁镇烧茶村	黔东	2018年
MR14	FR10	独山县城区	黔东	2018年
MR15	/	平塘县牙舟镇卡曼村	黔南	2018年
MR16	FR12	惠水县好花红镇满定村	黔中	2018年
MR17	FR13	普定县化处镇撸仁村	黔中	2018年
MR18	/	六枝特区木岗镇	黔西	2018年
MR19	FR14	安顺市天龙镇	黔中	2018年
马唐	反枝苋	采集地点	采集区域	采集时间
MR20	FR15	湄潭县西河镇	黔北	2018年
MR21	FR19	正安县谢坝乡谢坝村	黔北	2018年
MR22	FR18	开阳县南龙乡佘家营村	黔中	2018年
MR23	/	清镇红枫湖右二村	黔中	2018年
MR24	FR26	修文县城区	黔中	2019年
MR25	FR27	黔西县林泉镇海子村	黔西	2019年
MR26	FR22	息烽县石硐镇红星村	黔中	2019年
MR27	FR24	威宁县盐仓镇	黔西	2019年
MR28	FR28	大方县六龙镇六龙村	黔西	2019年
MR29	FR25	金沙县禹溪镇金坝村	黔西	2019年
MR30	/	平塘县白龙乡黄平村	黔南	2019年
MR31	FR21	毕节市七星关区六合村	黔西	2019年
/	FR1	修文县小箐乡下小沟	黔中	2019年
/	FS1	余庆县龙家镇大桥村	黔北	2019年
/	FR7	麻江县城区	黔东	2019年
/	FR11	平塘县甘寨乡	黔南	2019年
/	FR16	紫云县松山镇红岩村	黔中	2019年
/	FR23	赫章县双坪乡	黔西	2019年

1.2 试验方法

采用整株盆栽法测定,将有机质与蚯蚓土混合均匀,装入花盆(d=14.5 cm,h=10 cm)中,距离花盆3 cm,浇水将盆中的土壤完全浸透。培养马唐选用成熟且饱满的种子,均匀撒入30粒种子,反枝苋培养选用成熟且饱满的种子,均匀撒入10粒种子。覆土2 cm,浇水浸湿表层土壤,置于温室大棚中正常培养。

当杂草4~6叶期进行1次间苗,每盆保留10株长势一致的马唐苗和3株长势一致的反枝苋苗,用41%草甘膦异丙胺盐水剂调配好药液进行茎叶喷雾,喷雾采用3WT-Ⅱ型生测喷雾塔（北京蕾茜纳环保技术发展有限公司）,测定不同种群对草甘膦的抗药性。剂量设计为0、38.4375、76.875、153.75、307.5、615、1230 g a.i./hm²,每个处理4次重复。施药2周后,剪取地上部分,称量2种杂草地上部分鲜物质质量,计算杂草鲜重抑制率。

1.3 数据分析

采用DPS（17.0高级版）软件分别求出草甘膦对不同种群马唐和反枝苋的毒力回归方程、相关系数、ED₅₀及95%置信区间,根据ED₅₀确定抗性和敏感种群计算相对抗性倍数,计算公式如(1)、(2)。

鲜 重 抑 制 率 = \frac{对 照 组 鲜 重 - 处 理 组 鲜 重}{对 照 组 鲜 重} \times 100 %

(1)

相 对 抗 性 倍 数 (R I) = \frac{抗 性 种 群 E D_{50}}{敏 感 种 群 E D_{50}}

(2)

2 结果与分析

2.1 不同马唐种群对草甘膦的抗药性

整株盆栽法测定结果（见表2）表明,不同马唐种群对草甘膦的抗药性存在一定差异,毕节七星关区六合村马唐种群敏感性最低,ED₅₀值为16.23 g a.i/hm²,以毕节七星关区六合村种群为相对敏感种群作为对照,息烽县石硐镇红星村马唐种群抗性最高,相对抗性倍数为5.3,其他种群的相对抗性倍数(RI)在1.0~5.3之间,RI≤2种群有12个,2<RI≤5种群有17个,5<RI≤10种群有1个。黔中、黔东、黔西、黔南、黔北等不同地区的马唐ED₅₀平均值分别为43.89、53.35、39.88、51.52、48.67g a.i/hm²,全省范围内马唐种群ED₅₀值均在90 g a.i/hm²以下。

表2 不同马唐种群对草甘膦的抗药性

采集区域	编号	毒力回归方程(y=)	抑制中剂量ED₅₀/ (g a.i./hm²)	相关系数	95%置信限	相对抗性倍数
黔北	MS1	1.7159x+2.0286	53.90	0.9993	47.0842-61.7130	3.3
	MS2	2.5775x+0.7076	46.27	0.9938	34.6145-61.8514	2.9
	MR20	1.7294x+1.8952	62.41	0.9561	39.3308-99.0375	3.8
	MR21	1.1147x+3.3208	32.10	0.9974	27.3497-37.6756	2.0
黔东	MR6	2.1106x+1.7191	64.62	0.9933	56.4352-73.9862	4.0
	MR7	2.0003x+1.6292	48.41	0.9764	34.3459-68.2423	3.0
	MR11	2.5776x+0.3420	64.14	0.9703	38.5635-106.6740	4.0
	MR12	1.1500x+2.8116	79.97	0.9658	59.3322-107.7903	4.9
	MR13	1.4479x+2.7382	36.48	0.9693	22.7875-58.4022	2.2
	MR14	1.3830x+3.0321	26.48	0.9992	24.2234-28.9548	1.6
黔南	MR10	1.5074x+2.7412	31.51	0.9999	30.0546-32.5103	1.9
	MR15	4.0062x+1.4942	56.10	0.9988	52.3766-60.0833	3.5
	MR30	1.4155x+2.4156	66.96	0.9681	48.2490-92.9184	4.1
黔西	MR4	2.2409x+1.1899	50.15	0.9994	41.1376-54.5138	3.1
	MR5	1.5778x+2.1314	65.78	0.9959	54.8312-78.9211	4.1
	MR18	1.1773x+3.4842	19.39	0.9579	8.9169-42.1555	1.2
	MR25	3.3044x+0.7784	80.23	0.9795	63.2814-101.7062	4.9
	MR27	1.0771x+3.5584	21.80	0.9905	14.9754-31.9280	1.3
	MR28	1.3278x+3.1649	24.11	0.9961	19.2797-30.1388	1.5
	MR29	1.3906x+2.7516	41.38	0.9827	29.9508-57.1830	2.5
	MR31	1.1537x+3.6035	16.23	0.9825	8.7720-30.0424	1.0
黔中	MR1	1.2462x+3.2530	25.23	0.998	21.5799-29.4912	1.6
	MR2	2.1009x+1.9654	27.39	0.9943	21.3645-35.1007	1.7
	MR3	2.0912x+1.1963	65.90	0.9498	43.2536-100.4029	4.1
	MR8	1.8394x+2.0970	37.86	0.9698	23.9882-59.7597	2.3
	MR9	1.2634x+3.1122	31.51	0.9297	13.9311-69.89990	1.9
	MR16	1.9716x+1.7956	42.20	0.9629	26.2375-67.8710	2.6
	MR17	1.2628x+2.9383	42.92	0.9973	37.1179-49.6201	2.6
	MR19	1.8909x+1.6831	56.77	0.9878	43.0631-74.8459	3.5
	MR22	2.2574x+0.9801	60.37	0.9917	50.6882-71.8953	3.7
	MR23	1.4573x+2.8457	30.08	0.9623	16.7113-54.1424	1.9
	MR24	1.1673x+2.8573	21.13	0.9302	7.8423-56.9183	1.3
	MR26	2.5058x+0.1607	85.36	0.9890	72.1467-100.9952	5.3

2.2 不同反枝苋种群对草甘膦的抗药性

由表3可知,赫章县双坪乡反枝苋种群ED₅₀值最低,为15.38 g a.i/hm²,福泉市黄丝镇ED₅₀值最高,为138.85 g a.i/hm²。以赫章县双坪乡反枝苋种群为相对敏感种群作为对照,不同反枝苋种群对草甘膦的抗药性存在一定差异,其他种群的相对抗性倍数在1.0~9.0之间,RI≤2种群有12个,2<RI≤5种群有14个,5<RI≤10种群有4个。黔中、黔东、黔西、黔南、黔北等不同地区的反枝苋ED₅₀平均值分别为61.18、32.96、28.53、94.42、28.43 g a.i/hm²,全省范围内除FR3、FR6、FR14、FR16反枝苋种群ED₅₀值高于100 g a.i/hm²以上,其余种群ED₅₀值均在70 g a.i/hm²以下。

表3 不同反枝苋种群对草甘膦的抗药性

采集区域	编号	毒力回归方程(y=)	抑制中剂量ED₅₀/ (g a.i./hm²)	相关系数	95%置信限	相对抗性倍数
黔东	FR10	1.229x+3.3881	20.80	0.9969	17.0071-25.4395	1.4
	FR5	1.0115x+3.4299	35.67	0.9985	26.2613-47.7830	2.3
	FR7	1.8275x+1.9042	49.43	0.9787	36.7961-66.3997	3.2
	FR8	1.5096x+2.6177	37.86	0.9234	17.8130-80.4547	2.5
	FR9	1.4919x+3.0268	21.02	0.9966	17.0701-25.8769	1.4
黔南	FR11	2.6960x+0.4200	49.98	0.9896	40.0801-62.3314	3.2
黔南	FR6	2.3593x+0.0549	138.85	0.9914	119.7128-161.0497	9.0
黔西	FR21	1.7492x+2.4885	27.28	0.9764	16.7857-44.3350	1.8
	FR23	1.6914x+2.9926	15.38	0.9747	7.1380-33.1208	1.0
	FR24	6.5996x+5.0108	32.88	0.8928	11.9838-90.1862	2.1
	FR25	1.6936x+2.5315	28.68	0.9934	22.1683-37.0965	1.9
	FR27	2.0269x+2.1851	24.48	0.9849	15.7714-37.9946	1.6
	FR28	2.2830x+1.2827	42.49	0.9794	30.5070-59.1784	2.8
黔中	FR1	1.1069x+2.0942	64.32	0.9694	10.9723-89.3063	4.2
	FR12	1.4326x+2.3925	66.10	0.9997	64.2939-67.9507	4.3
	FR13	1.3695x+3.2070	20.38	0.9658	10.2608-40.4844	1.3
	FR14	1.8392x+1.2901	104.01	0.9534	73.9903-146.2229	6.8
	FR16	0.9893x+3.0023	104.52	0.9999	102.3073-106.7871	6.8
	FR18	1.4747x+2.8490	28.75	0.9547	14.7814-55.9143	1.9
	FR2	1.6069x+2.0942	64.22	0.9694	46.3191-89.3063	4.2
	FR22	1.6070x+2.8787	20.89	0.9679	10.8390-40.2801	1.4
	FR26	1.8484x+2.2874	29.35	0.9806	18.9413-45.4663	1.9
	FR3	3.0889x+1.3356	112.48	0.9776	89.2344-141.7775	7.3
	FR4	1.5357x+2.2928	57.93	0.9479	38.1853-87.8843	3.8
黔北	FR19	1.9499x+2.3943	21.69	0.9925	15.9871-29.4305	1.4
	FS1	1.6962x+2.1971	44.92	0.9724	30.3755-66.4232	2.9
	FR15	1.1057x+3.5938	18.70	0.9026	5.2420-66.6766	1.2

3 结论与讨论

对于马唐和反枝苋的抗性研究,国内也有相关报道,如欧翔等^[13]报道反枝苋对草甘膦的ED₅₀在3.24~ 7.92 g a.i/hm²之间,但检测数量较少,仅4个种群。杨浩娜等^[14]检测了7个省18个采样点棉田反枝苋对草甘膦的抗性水平,其ED₅₀在2.19~15.02 g a.i/hm²之间。李玉等^[15]对等对长江中下游3个省的18个棉田马唐种群检测其对草甘膦的抗性,结果表明,不同种群ED₅₀在16.97~29.57 g a.i/hm²之间。本试验检测了贵州省30个采集样点的反枝苋种群和32个采集样点的马唐种群对草甘膦的抗药性,检测数量较大、范围广,更能全面反映贵州省杂草对草甘膦的抗性水平。研究结果表明,马唐种群ED₅₀值在16.23~85.36 g a.i/hm²之间,反枝苋ED₅₀值在15.38~138.85g a.i/hm²之间,马唐大多数种群ED₅₀与其他报道差异不大,但反枝苋种群整体ED₅₀值高于其他地区,这可能与区域环境和用药水平有关。但是由于采集样本时,未能统计到当地的用药历史,导致缺乏对抗性与用药水平之间的判断。

马唐和反枝苋是中国农田常见杂草,在贵州农田中发生数量大、面积广,属于恶性杂草。随着贵州农业科技的发展以及农村劳动力的减弱,草甘膦在农田中的使用日益普遍。本试验以贵州不同区域32个马唐种群和30个反枝苋种群为研究对象,通过整株盆栽法测定了不同种群对草甘膦的抗药性,结果表明,不同区域种群的马唐和反枝苋对草甘膦的抗药性存在一定差异,马唐相对抗性倍数在1~5.3之间,反枝苋相对抗性倍数在1~9.0之间,根据Beckie等于2012年提出的杂草抗药性水平等级分法^[12],将马唐和反枝苋的抗药性进行分级,以RI ≤2为敏感水平,2<RI≤5为低水平抗性阶段,5<RI≤10为中等水平抗性阶段,根据该标准,马唐和反枝苋均有12个种群处于敏感水平,马唐和反枝苋分别有17个和14个种群处于低水平抗性,马唐仅1个种群处于中等抗性水平,反枝苋有4个种群。从分析结果来看,贵州大多数马唐和反枝苋抗性水平不高。

本试验选择了贵州不同区域的马唐和反枝苋种群,基本覆盖全省范围,因此初步揭示了贵州省马唐和反枝苋种群的抗药性水平。与本地敏感种群相比,不同马唐和反枝苋种群都产生了不同程度的抗性,这可能是由于长期单一使用草甘膦,导致防效不理想从而不断增加用药量和用药次数,致使杂草产生一定的抗性。但目前贵州农田马唐、反枝苋对草甘膦抗性水平均不高。从长远来看,应科学合理使用除草剂,各地方植保部门应加大除草剂科学用药指导和宣传工作,以确保除草剂的可持续发展和农产品安全。

References

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0 引言
1 材料与方法
1.1 供试材料
表1 马唐和反枝苋采集信息
1.2 试验方法
1.3 数据分析
2 结果与分析
2.1 不同马唐种群对草甘膦的抗药性
表2 不同马唐种群对草甘膦的抗药性
2.2 不同反枝苋种群对草甘膦的抗药性
表3 不同反枝苋种群对草甘膦的抗药性
3 结论与讨论
References

Received	Published
2021-02-05	2022-02-20
Issue Date
2022-03-16

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