纽约州发现抗草甘膦和莠去津的长芒苋：多重抗性机制解析及替代性苗后除草剂管理策略

《Weed Technology》：Glyphosate- and Atrazine-Resistant Palmer amaranth in New York: Confirmation and Management with Alternative POST Herbicides

本研究为解决纽约州新发现的长芒苋多重除草剂抗性问题，通过qPCR检测和温室剂量反应实验，首次确认该种群存在EPSPS基因扩增介导的草甘膦抗性和7-11倍的莠去津抗性。研究发现2,4-D、麦草畏、草铵膦等苗后除草剂单剂或混剂可提供90%-100%的有效防控，为东北地区作物生产系统提供了可持续治理方案。

　　

在北美农业系统中，长芒苋（Amaranthus palmeri S. Watson）已成为最具破坏性的阔叶杂草之一。这种原产于美国西南部干旱地区的C₄植物，凭借其每日5-8厘米的快速生长速度、单株超过60万粒种子的惊人繁殖力，以及雌雄异株带来的高遗传多样性，在近二十年间迅速向北部纬度扩散，对玉米、大豆和棉花等作物造成高达91%的产量损失。更严峻的是，长芒苋展现出极强的除草剂抗性进化能力，目前已有对抗10种不同作用机制除草剂的种群被记录，其中草甘膦抗性尤为普遍。

2024年，在纽约州安大略县的大豆田中发现了一个新的长芒苋种群（NY_PA），该种群在前期玉米作物中表现出对草甘膦和莠去津的双重抗性特征。这一发现对东北部作物生产者敲响了警钟，因为多重除草剂抗性（MHR）长芒苋的蔓延将严重威胁当地农业系统的可持续性。尽管此前在康涅狄格州（CT_PA）和堪萨斯州（KS_PA）已有草甘膦抗性长芒苋的报道，但针对纽约州新型MHR种群的有效管理策略仍缺乏系统研究。为此，康奈尔大学领衔的研究团队开展了针对性的机制解析和防控对策研究，相关成果发表在杂草管理领域权威期刊《Weed Technology》上。

研究团队主要运用了三种关键技术方法：通过定量PCR（qPCR）检测EPSPS基因拷贝数揭示草甘膦抗性机制；采用温室剂量反应实验测定莠去津抗性水平（GR₅₀）；通过苗后除草剂筛选评估12种药剂对三个地理种群（NY_PA、CT_PA、KS_PA）的防控效果。实验材料包括纽约州新发现种群和已知抗性/敏感对照种群。

EPSPS基因拷贝数分析

qPCR检测显示，NY_PA种群的EPSPS基因平均拷贝数达180.01±10.43，是敏感种群（AL_SUS）的134倍。这一结果证实EPSPS基因扩增是该种群草甘膦抗性的主要分子机制，与既往研究中抗性种群的特征一致。

莠去津抗性确认

剂量反应实验表明，NY_PA和CT_PA种群的GR₅₀值分别为1,725 g ha^-1和1,165 g ha^-1，较敏感种群（159 g ha^-1）分别产生11倍和7倍抗性。GR_{90值差异更为显著，NY_PA种群需20,770 g ha^-1的莠去津剂量才能达到90%生物量抑制，抗性倍数达23倍。这是首次在纽约州和康涅狄格州正式确认MHR长芒苋种群的存在。}

替代性苗后除草剂效果

在12种除草剂处理中，草甘膦单剂对所有抗性种群的防效均低于35%，进一步验证了其抗性。而2,4-D、麦草畏、苯嘧磺草胺、草铵膦和乳氟禾草灵等单剂或混剂表现出优异防效（90%-100%）。特别值得注意的是，乳氟禾草灵+麦草畏、乳氟禾草灵+草铵膦、草甘膦+草铵膦等混配方案对三个抗性种群均实现完全控制（100%）。生物量测定结果与视觉评估高度一致，有效处理可使地上部干重减少82%-97%。

本研究首次确认了纽约州MHR长芒苋种群对草甘膦（EPSPS基因扩增机制）和莠去津（7-23倍抗性）的双重抗性，填补了东北地区该杂草抗性演化的知识空白。更重要的是，研究系统评估了多种作用机制的苗后除草剂方案，证实苯嘧磺草胺、合成生长素类除草剂及其混配剂能有效控制MHR种群。这些发现为生产者提供了可直接应用的应急防控工具，同时强调了将苗后除草剂与土壤残留性除草剂、作物轮作、覆盖作物等非化学措施相结合的综合治理策略的重要性。针对莠去津抗性分子机制的深入解析，以及多种防控技术协同应用的评价，将是未来研究的重点方向。该成果对遏制MHR长芒苋在东北农业区的扩散具有重要实践指导价值。