综述：可持续茶园杂草防治：利用化学-微生物协同作用与智能应用三角定位实现靶向控制

《Journal of Advanced Research》：Sustainable tea plantations: Harnessing chemical-microbial synergy and smart application triangulation for targeted weed control

本综述系统探讨茶园杂草综合治理策略，提出化学-微生物协同（Chemical-Microbial Synergy）与智能应用三角定位（Smart Application Triangulation）新范式。通过多组学技术解析杂草抗性机制（如CYP450/GST介导的代谢抗性），结合CRISPR/dCas9表观基因组编辑培育耐除草剂茶树品种，并集成纳米载体（nano-carriers）与AI驱动智能喷雾系统（如VRT/DRT技术），实现除草剂减量增效（剂量降低30-60%）。为破解化学除草剂抗性进化与生态环境压力的矛盾提供创新路径。

　　

生态多样性及农艺威胁

茶园中已鉴定出25科50种高频发生（出现频率>29%）的杂草，以禾本科（Poaceae）和菊科（Asteraceae）为主。通过生态竞争力（40%权重）、繁殖能力（35%权重）和管理难度（25%权重）三维评估体系，将杂草划分为5个危害等级，其中恶性杂草（如加拿大蓬Conyza canadensis、白茅Imperata cylindrica等10种）具有高入侵性和持久种子库。杂草通过多维资源竞争（光、水、养分）、病原菌-害虫传播媒介（如链格孢菌Alternaria alternata）、重金属（Pb/Cd/As/Hg）超积累及吡咯里西啶生物碱（PAs/PANOs）转移等途径威胁茶园健康。

化学除草剂作用机制

传统化学除草剂通过酶活性抑制（如草甘膦抑制EPSPS、草铵膦抑制GS）、激素平衡干扰（如2,4-D模拟IAA信号）、细胞结构破坏（如百草枯通过PS^I产生活性氧）、能量代谢抑制（如莠去津阻断PS^II电子传递）及色素合成抑制（如acifluorfen抑制PPO）等途径发挥效用。然而长期使用导致48种杂草对草甘膦产生抗性，其机制涉及CYP81A12/GSTU19等解毒酶基因过表达及靶位点突变（如psbA基因突变）。

微生物源生物除草剂

微生物除草剂包括植物源（如蒿属Artemisia argyi提取物）、昆虫源（如象甲科Curculionidae特异性取食）和微生物源（真菌/细菌）三类。作用机制涵盖：（1）产毒作用（如链格孢菌产生tentoxin抑制ATP合成）；（2）细胞壁降解酶（如纤维素酶/果胶酶协同瓦解角质层）；（3）激素干扰（如假单胞菌分泌冠菌素模拟JA信号）；（4）竞争抑制（如荧光假单胞菌通过铁载体剥夺铁营养）；（5）诱导系统抗性（ISR）激活作物防御基因（如NPR1调控PR基因表达）。

剂型优化与智能应用

纳米胶囊（如介孔二氧化硅纳米粒）和微囊化技术可延长除草剂紫外半衰期3.8倍，减少土壤淋溶89%。刺激响应系统（如pH敏感壳聚糖/藻酸盐纳米粒）实现杂草根际靶向释放。智能喷雾系统结合AI图像识别与变量喷雾技术（VRT），使除草剂用量降低50%以上。表观基因组编辑技术（CRISPR/dCas9）通过调控ALS/GST等基因表达，培育耐除草剂茶树新品种。

未来展望

整合多组学（基因组/转录组/代谢组）解析杂草抗性进化规律，开发茶树-杂草互作特异性分子靶标。通过合成生物学重构微生物除草剂生物合成基因簇（BGCs），结合纳米生物杂交载体（如木质素-DNA origami）提升田间稳定性。区块链技术实现除草剂全生命周期溯源，构建茶园智慧植保体系。