爱尔兰耕作系统中一年生早熟禾对ALS抑制类除草剂抗性机制及交叉抗性模式研究

（编辑推荐）本研究首次揭示爱尔兰冬麦田一年生早熟禾（Poa annua）对ALS抑制剂（SU/SCT/TP类）的靶标抗性机制，发现Pro-197-Thr/Gln和Trp-574-Leu突变导致交叉抗性（RI>10），提出通过非ALS除草剂（如clethodim）和耕作策略进行综合治理，为抗性杂草防控提供新思路。

　　

引言

在爱尔兰湿润的大西洋气候条件下，一年生早熟禾（Poa annua）已成为冬小麦田的重要杂草。随着ALS抑制剂（如磺酰脲类SU、磺酰氨基羰基三唑啉酮SCT和三唑并嘧啶TP）的单一频繁使用，该杂草已进化出多重抗性。本研究针对5个疑似抗性种群（POAAN-R1至R5），系统分析了其靶标突变特征与抗性谱。

材料与方法

抗性种群来自2023-2024年爱尔兰不同郡的冬麦田，均具有SU或SU+TP除草剂田间失效史。通过剂量反应实验（GR₅₀测定）评估交叉抗性，采用焦磷酸测序定位ALS基因（ALS1/ALS2）突变位点，并测试了非ALS除草剂（如ACCase抑制剂clethodim和EPSPS抑制剂glyphosate）的防控效果。

结果

抗性机制解析

POAAN-R1在ALS2亚型发生Pro-197-Thr纯合突变（100%频率），R2在ALS1出现Pro-197-Gln突变，R3则同时存在ALS1的Gln和ALS2的Thr突变。R4/R5分别携带ALS2的Trp-574-Leu单突变和Pro-197-Thr+Trp-574-Leu双突变。值得注意的是，所有种群均保留ACCase基因Ile-1781-Leu的天然突变。

抗性水平差异

Pro-197-Thr突变种群对SU/SU+SCT/TP均表现高抗性（抗性指数RI>10），而Pro-197-Gln仅对SU/SU+SCT高抗（RI>10），对TP抗性较弱（RI=3.2）。Trp-574-Leu则导致广谱高抗（RI>23）。单独使用SCT类propoxycarbazone时，所有种群RI>60，防控效果最差。

替代防控方案

含clethodim（120 g ai ha^-1）和glyphosate（540 g ai ha^-1）的处理可100%杀灭抗性种群，而其他ACCase抑制剂（如pinoxaden）因天然抗性完全无效。

讨论

本研究首次在一年生早熟禾中发现Pro-197-Thr/Gln突变及其与Trp-574-Leu的叠加效应。多倍体特性使不同ALS亚型可独立积累突变，导致抗性模式复杂化。尽管cultural control（如轮作）效果有限，但建议在谷物种植中优先使用芽前除草剂（如flufenacet）减少ALS药剂选择压。

结论

ALS抑制剂抗性在爱尔兰一年生早熟禾中已呈多样化发展，需通过靶标监测、除草剂轮用和整合glyphosate等非ALS药剂构建防控体系。该研究为其他多倍体杂草抗性管理提供了范式。