杂草稻对HPPD抑制剂苯并双环酮敏感性差异的分子机制研究

为解决杂草稻(Oryza sativa f. spontanea)对4-羟基苯丙酮酸双加氧酶(HPPD)抑制剂苯并双环酮的敏感性差异问题，研究人员通过全株剂量反应实验和分子机制分析，发现籼型(QPAG)和粳型(FXYX)杂草稻种群对苯并双环酮的耐受性可达敏感种群(PDRY)的20倍以上。研究揭示了HIS1基因、P450和GST代谢途径共同介导的复杂抗性机制，为HPPD抑制剂在杂草稻防控中的应用提供了新见解。

　　

这项研究深入解析了杂草稻种群对4-羟基苯丙酮酸双加氧酶(4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase, HPPD)抑制剂苯并双环酮(benzobicyclon)的敏感性差异机制。实验将杂草稻分为籼型(QPAG)和粳型(FXYX)两类，发现它们对苯并双环酮的耐受性比敏感种群(PDRY)高出20倍以上，对topramezone和pyraquinate等其他HPPD抑制剂也表现出类似抗性。

有趣的是，这种抗性并非源于HPPD靶标位点的突变或表达量变化。研究发现，粳型杂草稻FXYX种群中，HPPD INHIBITOR SENSITIVE 1 (HIS1)基因是导致苯并双环酮敏感性降低的关键因素。更令人惊讶的是，细胞色素P450(P450)和谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)介导的代谢机制在不同杂草稻种群中呈现出差异化的贡献模式。

这些发现揭示了杂草稻对HPPD抑制剂产生抗性的复杂分子网络，为开发针对不同生态型杂草稻的精准除草策略提供了重要理论依据。研究结果特别强调了代谢抗性在杂草治理中的关键作用，对指导HPPD抑制剂类除草剂的合理使用具有重要实践价值。