田旋花（Convolvulus arvensis L.）对草甘膦耐药性机理研究

论文摘要

本研究选取河北、北京和山东等省市田旋花为研究对象,研究了不同地区田旋花对草甘膦耐药性的差异；不同地区田旋花种群EPSPS基因序列和离体酶活性之间差异；以及草甘膦处理后不同地区田旋花种群草甘膦处理后EPSPS基因在转录水平上的表达差异；明确了不同地区田旋花对草甘膦耐药性差异机制。结论如下：1.不同地区田旋花种群对草甘膦的耐药性存在显著差异。河北元氏田旋花对草甘膦耐药性最高,GR50为4014.92 g a.i.·ha-1；河北徐水、山东沾化、河北广阳、河北承德、北京房山和河北正定田旋花次之,分别为2834.04、2243.29、1889.31、1829.31、1789.56和1754.33 g a.i.·ha-1；而北京海淀田旋花对草甘膦耐药性最低,GR50为957.65 g a.i.·ha-1。耐药性最高的河北元氏田旋花是最低的北京海淀田旋花GR50值的4.19倍。2.草甘膦处理后田旋花莽草酸的积累水平与各地区种群田旋花的耐药性高低成反比关系。因此检测草甘膦处理后田旋花体内莽草酸的积累量的水平,可以比较不同田旋花种群之间耐药性的差异。3.5个地区田旋花种群的EPSPS基因cDNA全长为1,707bp,一致性达高达99.78%,并推导出相应的氨基酸序列,5个不同地区种群田旋花EPSPS氨基酸序列一致性达99.73%。4.不同地区种群田旋花在EPSPS的2个保守区内的氨基酸序列相同,离体酶活性实验表明,耐药性不同的田旋花种群的离体EPSPS对草甘膦的敏感性没有差异。田旋花保守区氨基酸序列与拟南芥、打碗花等其他植物比较发现,田旋花EPSPS在保守区B中,成熟EPSPS的101位为丝氨酸,其他植物为苯丙氨酸。由于田旋花EPSPS的保守区101位氨基酸与其他植物不同且极性相反,导致其结构和功能发生变化,这可能是田旋花对草甘膦具有天然耐药性的原因。5.经草甘膦处理后,河北元氏田旋花种群在草甘膦处理后1天,编码EPSPS的mRNA表达量迅速高于对照,3天后达到最高值（表达量是同期对照的3.17倍）,之后表达量降低,处理后期表达量与对照持平；北京海淀种群在草甘膦处理后2天时,EPSPS的mRNA表达两才大幅增加,3至5天时EPSPS的mRNA表达量维持在较高水平,最高时表达量是对照的2.42倍,后期EPSPS的mRNA表达量略低于对照水平。河北元氏田旋花种群与北京海淀田旋花种群相比,编码的EPSPS的mRNA在表达时间上早、表达的量高。因此,草甘膦处理后不同田旋花种群EPSPS基因的在表达时间和表达量上的差异是其对草甘膦耐药性差异产生的一个重要因素。本研究首次明确了我国北方部分地区田旋花对草甘膦的耐药性差异水平,在基因和酶水平上揭示了不同地区种群田旋花对草甘膦耐药性差异的机理,对深入开展杂草对草甘膦的抗性机制研究工作具有重要的理论和实践价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 图表与附图目录
• 英文缩略表
• 第一章 文献综述
• 1.1 农田杂草的危害
• 1.2 除草剂的应用与发展
• 1.3 杂草抗药性的研究进展
• 1.3.1 抗药性杂草现状
• 1.3.2 杂草抗药性的产生与抗性机制
• 1.3.3 杂草抗药性的研究方法
• 1.3.4 抗药性杂草的治理
• 1.4 草甘膦及抗草甘膦杂草
• 1.4.1 草甘膦及其发展
• 1.4.2 草甘膦的作用机理
• 1.4.3 草甘膦对植物体内莽草酸积累水平的影响
• 1.5 抗草甘膦杂草研究进展
• 1.5.1 抗草甘膦杂草的现状
• 1.5.2 杂草对草甘膦的抗性机制
• 1.6 耐草甘膦杂草研究进展
• 1.6.1 草甘膦耐药性杂草的现状
• 1.6.2 杂草对草甘的瞵耐药性机制
• 1.7 田旋花研究进展
• 1.7.1 田旋花的形态特征
• 1.7.2 田旋花的生物学特性
• 1.7.3 田旋花的分布危害
• 1.8 本论文研究目的与意义
• 第二章 不同地区田旋花对草甘膦耐药性水平测定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 研究方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 田旋花对草甘瞵的耐药性
• 2.2.2 草甘膦处理后田旋花体内莽草酸含量的变化
• 2.3 讨论
• 第三章 田旋花EPSPS基因序列分析及离体酶活性测定
• 3.1 田旋花EPSPS基因序列分析
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 结果与分析
• 3.2 田旋花EPSPS离体酶活性分析
• 3.2.1 材料与方法
• 3.2.2 结果与分析
• 3.3 讨论
• 3.3.1 EPSPS转运肽
• 3.3.2 EPSPS与草甘膦耐药性
• 第四章 SYBR Green Ⅰ荧光定量PCR检测田旋花EPSPS基因表达
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 熔解曲线和扩增效率分析
• 4.2.2 半定量RT-PCR
• 4.2.3 不同地区种群田旋花EPSPS基因相对表达分析
• 4.3 讨论
• 4.3.1 SYBR Green Ⅰ荧光定量PCR
• 4.3.2 荧光定量PCR检测内参基因的选择
• 第五章 全文结论
• 参考文献
• 附图
• 致谢
• 作者简历