一、全球草甘膦抗性现状及面临的其他问题
草甘膦为内吸传导型广谱灭生性除草剂,主要抑制植物体内5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS),从而抑制莽草酸向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的转化,使蛋白质的合成受到干扰,从而导致植物死亡。由于草甘膦优异的杀草活性、广泛的杀草谱、较低的土壤残留、较长的控草时间,加上抗除草剂转基因作物的广泛种植,使其成为全球销量第一的除草剂品种。然而由于长时间大量单一连续使用草甘膦,杂草的抗性问题已经非常突出。到目前为止,已经公布了31种100多个生物型杂草对草甘膦产生抗性(表1)。
我国分别于2006年、2011年报道了小飞蓬、牛筋草对草甘膦产生抗性,尤其是牛筋草已经在我国南方免耕种植区、种植园成为优势杂草和恶性杂草,其抗性蔓延日趋严重,成为难以解决的问题。
表1 对草甘膦产生抗性的杂草种类(截至2014年10月8日)
编号 |
抗性杂草 |
首次报道时间(年) |
报道地点 |
1 |
瑞士黑麦草Lolium rigidum |
1996 |
澳大利亚 |
2 |
牛筋草Eleusine indica |
1997 |
马来西亚 |
3 |
小飞蓬Conyza canadensis |
2000 |
美国 |
4 |
一年生黑麦草Lolium multiflorum |
2001 |
智利 |
5 |
野塘蒿Conyza bonariensis |
2003 |
南非 |
6 |
长叶车前Plantago lanceolata |
2003 |
南非 |
7 |
银胶菊Parthenium hysterophorus |
2004 |
哥伦比亚 |
8 |
三裂叶豚草Ambrosia trifida |
2004 |
美国 |
9 |
豚草Ambrosia artemisiifolia |
2004 |
美国 |
10 |
长芒苋Amaranthus palmeri |
2005 |
美国 |
11 |
糙果苋Amaranthus tuberculatus |
2005 |
美国 |
12 |
马唐属某杂草Digitaria insularis |
2005 |
巴拉圭 |
13 |
粗叶耳草Hedyotis verticillata |
2005 |
马来西亚 |
14 |
假高粱Sorghum halepense |
2005 |
阿根廷 |
15 |
光头稗Echinochloa colona |
2007 |
澳大利亚 |
16 |
地肤Kochia scoparia |
2007 |
美国 |
17 |
类黍尾稃草Urochloa panicoides |
2008 |
澳大利亚 |
18 |
多年生黑麦草Lolium perenne |
2008 |
阿根廷 |
19 |
狗牙根属Cynodon hirsutus |
2008 |
阿根廷 |
20 |
苏门白酒草Conyza sumatrensis |
2009 |
西班牙 |
21 |
野芥菜/野萝卜Raphanus raphanistrum |
2010 |
澳大利亚 |
22 |
一年生早熟禾Poa annua |
2010 |
美国 |
23 |
千金子属Leptochloa virgata |
2010 |
墨西哥 |
24 |
虎尾草属Chloris truncate |
2010 |
澳大利亚 |
25 |
双雄雀麦Bromus diandrus |
2011 |
澳大利亚 |
26 |
刺苋Amaranthus spinosus |
2012 |
美国 |
27 |
Mucronate Pigweed 苋属 |
2013 |
阿根廷 |
28 |
臂形草Brachiaria eruciformis |
2014 |
澳大利亚 |
29 |
Tall Windmill Grass虎尾草属 |
2014 |
巴西 |
30 |
苦苣菜(一年生)Sonchus oleraceus |
2014 |
澳大利亚 |
31 |
鬼针草Bidens pilosa |
2014 |
墨西哥 |
另外,不同杂草对草甘膦的敏感性有差异(表2),有一些杂草对草甘膦的耐药能力较强,单一使用草甘膦不能有效防除,这些杂草包括通泉草、鸭跖草、黄鹌菜、马齿苋、鼠曲草、铁苋菜、田旋花、苣荬菜等,对这些杂草的防除都是亟待解决的问题。
表2 登记剂量下草甘膦对不同杂草的防除效果
效果较好 (85%以上)的杂草 |
稗草、马唐、狗尾草、牛筋草、千金子、看麦娘、日本看麦娘、菵草、硬草、早熟禾、野燕麦、高羊茅、黑麦草、荠菜、野油菜、繁缕、麦家公、反枝苋、泽漆、鸭舌草、矮慈姑、黄鹌菜、小飞蓬 |
效果较差 |
狗牙根、稻李氏禾、双穗雀稗、再生稻、雀麦、白茅、狼尾草、野大豆、救荒野豌豆、田旋花、铁苋菜、马齿苋、通泉草、刺儿菜、苦菜、苍耳、苘麻、地锦、龙葵、甘薯、藜、鳢肠、野芝麻、萹蓄、葎草、婆婆纳 |
效果极差 |
芦苇、白背草、问荆、乌蔹莓、鸭跖草、麦冬 |
二、我国灭生性除草剂抗性现状
截止目前,我国学者共报道了7个生物型6种杂草对百草枯或草甘膦产生抗性,详见表3。
表3 我国杂草对草甘膦、百草枯抗性现状(截至2014年10月8日)
序号 |
杂草名称 |
首次报道时间(年) |
报道地点 |
除草剂 |
抗性机制 | |
种类 |
生物型 | |||||
1 |
1 |
小飞蓬Conyza canadensis |
2006 |
安徽 |
草甘膦 |
EPSPS |
2 |
2 |
黄鹌菜Youngia japonica |
2009 |
四川 |
百草枯 |
PSⅠ |
3 |
3 |
日本看麦娘Alopecurus japonicus |
2010 |
四川 |
百草枯 |
PSⅠ |
4 |
4 |
牛筋草Eleusine indica |
2010 |
四川 |
百草枯 |
PSⅠ |
5 |
2010 |
四川 |
草甘膦 |
EPSPS | ||
5 |
6 |
通泉草Mazus japonicus |
2011 |
四川 |
百草枯 |
PSⅠ |
6 |
7 |
硬草Sclerochloa dura |
2011 |
四川 |
百草枯 |
PSⅠ |
从表3可以看到,牛筋草已经表现出对草甘膦和百草枯两种作用机制的抗药性,已发展至多抗性阶段。
三、我国灭生性除草剂抗性演化趋势
总体来讲,我国灭生性除草剂抗性发展将呈现两个显著特点:① 杂草抗性发展的趋势不可逆转,发生速度越来越快,抗性杂草种类越来越多,同一种类杂草抗性也越来越多样化;② 多抗性、非靶标抗性杂草将是抗性发展的主要和最终形式。