水稻除草剂及其抗性种质的研究进展

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20260211

摘要/Abstract

摘要：

田间草害已成为制约水稻高产优质的关键问题。近年来，水稻抗除草剂基因的研究和应用取得了巨大进展。本文综述了5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS）抑制剂、乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）抑制剂、乙酰乳酸合酶（ALS）抑制剂、4-羟基苯基丙酮酸双氧化酶（HPPD）抑制剂等4类除草剂的作用机制、除草剂防治效果对比，以及除草剂的应用场景和目前存在的问题。此外，文章还介绍了CRISPR/Cas9基因编辑、甲基磺酸乙酯（EMS）诱变和转基因技术在培育抗除草剂水稻种质中的应用，进而为水稻抗除草剂育种及田间杂草治理提供参考。

关键词: 水稻, 除草剂, 作物育种, 基因编辑

Abstract:

Weed infestation in rice fields has become a critical bottleneck limiting high yield and quality of rice. In recent years，research and application of herbicide-resistance genes in rice have advanced dramatically. This review summarized the modes of action of four major herbicide classes，5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase（EPSPS），acetyl-CoA carboxylase（ACCase），acetolactate synthase（ALS）and 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase（HPPD）inhibitors，and compared their efficacy，application scenarios and current limitations. The article also introduced the applications of CRISPR/Cas9 gene editing，ethyl methanesulfonate （EMS） mutagenesis，and transgenic approaches in developing herbicide-resistant rice germplasm，so as to provide references for herbicide-resistant rice breeding and weed control in fields.

Key words: rice, herbicide, crop breeding, gene editing

中图分类号:

S511

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图/表 1

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除草剂	优点	缺点
噁唑酰草胺	对水稻无害，能有效清除水稻田的主要杂草种类，包括稗草、马唐、千金子和牛筋草等。毒性低，对环境友好，且具有良好的混合性	必须在水稻三叶一心期之后使用，若温度过低或秧苗叶龄过小，可能会引发药害
氰氟草酯	对千金子特效，对稗草表现出一定的防控效果；具备优异的安全性，在水稻全生育期施用均无药害，可与多种药剂复配	与激素类药剂（如二甲四氯）混合使用会发生拮抗效应，故不宜与多效唑等植物生长调节剂混合使用。近年此类混配方案的防治效果逐渐下降
五氟磺草胺	安全系数高，可在包括秧田在内的多种水稻栽培体系中使用。杀稗草效果突出，可与多种药剂复配	作用位点单一，抗性呈上升趋势，且对千金子无效
双草醚	活性高，杀草谱宽，除草效果好；对稻李氏禾、双穗雀稗和大龄稗草也表现出优异的防治效果，适用于采用不同栽培方法的水稻田	对千金子防治效果不佳，在粳稻和糯稻品种上耐受性低，15 ℃以下施用存在风险
二氯喹啉酸	防除稗草效果优秀，用药剂量低，药效持久，施药期宽，对4～7叶期稗草的防治效果尤为显著	由于长期单一使用，在某些稻区疑似出现严重抗性；水稻两叶期前施药或药剂浓度过高，极易导致药害发生；对千金子没有防治效果
灭草松	可以防治阔叶杂草，对莎草科杂草的防治效果表现优异；具备较高的安全性，适用于稻区不同栽培模式的多种水稻品种，可与多种药剂配合施用	对禾本科杂草无效，一般与其他除草剂如杀稗王等混用，但不能与敌稗混用，也不能在短时间内前后连用；用药量偏大，成本略高；缺光或低温时用药防治效果差
草甘膦和草铵膦	不仅能防除绝大多数杂草，还能杀死与水稻亲缘关系相近的杂草稻。具有除草活性高、广谱、低毒、对环境友好等优点	直接施用会对水稻产生严重的毒害作用，目前还不能直接在水稻田大规模使用

除草剂	优点	缺点
噁唑酰草胺	对水稻无害，能有效清除水稻田的主要杂草种类，包括稗草、马唐、千金子和牛筋草等。毒性低，对环境友好，且具有良好的混合性	必须在水稻三叶一心期之后使用，若温度过低或秧苗叶龄过小，可能会引发药害
氰氟草酯	对千金子特效，对稗草表现出一定的防控效果；具备优异的安全性，在水稻全生育期施用均无药害，可与多种药剂复配	与激素类药剂（如二甲四氯）混合使用会发生拮抗效应，故不宜与多效唑等植物生长调节剂混合使用。近年此类混配方案的防治效果逐渐下降
五氟磺草胺	安全系数高，可在包括秧田在内的多种水稻栽培体系中使用。杀稗草效果突出，可与多种药剂复配	作用位点单一，抗性呈上升趋势，且对千金子无效
双草醚	活性高，杀草谱宽，除草效果好；对稻李氏禾、双穗雀稗和大龄稗草也表现出优异的防治效果，适用于采用不同栽培方法的水稻田	对千金子防治效果不佳，在粳稻和糯稻品种上耐受性低，15 ℃以下施用存在风险
二氯喹啉酸	防除稗草效果优秀，用药剂量低，药效持久，施药期宽，对4～7叶期稗草的防治效果尤为显著	由于长期单一使用，在某些稻区疑似出现严重抗性；水稻两叶期前施药或药剂浓度过高，极易导致药害发生；对千金子没有防治效果
灭草松	可以防治阔叶杂草，对莎草科杂草的防治效果表现优异；具备较高的安全性，适用于稻区不同栽培模式的多种水稻品种，可与多种药剂配合施用	对禾本科杂草无效，一般与其他除草剂如杀稗王等混用，但不能与敌稗混用，也不能在短时间内前后连用；用药量偏大，成本略高；缺光或低温时用药防治效果差
草甘膦和草铵膦	不仅能防除绝大多数杂草，还能杀死与水稻亲缘关系相近的杂草稻。具有除草活性高、广谱、低毒、对环境友好等优点	直接施用会对水稻产生严重的毒害作用，目前还不能直接在水稻田大规模使用