嘉磷塞（glyphosate）抗藥性－（2）雜草之抗性機制

袁秋英

《藥毒所專題報導》 106期 (2012/07) Pp. 1-17

https://doi.org/10.29952/YTSCTPT.201207.0001

摘要

嘉磷塞（glyphosate）為全球使用最普遍的萌後除草劑，自市售以來20年內不曾發生抗藥性雜草，部份學者推測可能因為嘉磷塞的標的酵素5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase（EPSPS）變異後，同時會降低酵素與其PEP受質的鍵結，使得植株無法存活。然而孟山都公司於2002年首度證明馬來西亞的抗性牛筋草（Eleucine indica（L.）Gaertn.）為EPSPS發生變異之故。至今全球共有23種雜草出現抗嘉磷塞生物型，其中僅牛筋草、瑞士黑麥草（Lolium rigidum Gaudin）、義大利黑麥草（L. Multiflorum Lam.）、加拿大蓬（Conyza canadensis（L.）Cronq.）、美洲假蓬（C. Bonanensis Retz.）、長芒莧（Amaranthus palmeri S. Wats.）、塊莖莧（A. Tuberculatus（Moq.）Sauer）及繖花龍吐珠（Hedyotis corymbosa（L.）Lam）等8種雜草陸續有抗性機制之相關研究，可歸納為3種作用機制，包括EPSPS基因突變、EPSPS基因拷貝數增加，以及嘉磷塞於植體吸收或傳導方式改變。其中於EPSPS基因突變的牛筋草、瑞士黑麥草、義大利黑麥草及繖花龍吐珠，皆於相對位置第106或107個脯氨酸（proline）發生變異，分別改變為絲氨酸（serine）、蘇氨酸（threonine）或丙氨酸（alanine），皆可導致EPSPS與嘉磷塞的親和力降低，其抗性強度各不相同，介於2~100倍之間；長芒莧及塊莖莧因EPSPS拷貝數（copy No.）增加而有3~8倍抗性，此為雜草抗藥性的新穎機制；加拿大蓬及美洲假蓬則因嘉磷塞傳導方式改變或藥液被輸送至液胞隔離，抗性約增加8~13倍。其中3種禾本科抗性草皆於EPSPS變異或嘉磷塞傳導方式產生多樣性的生物型，具有2種以上的抗性機制，此現象將是嘉磷塞於雜草防治上的重要屏障，應即早輪用不同機制之除草劑，避免抗性植株之持續變異及繁衍。目前臺灣中、南部果園及非耕地已出現抗嘉磷塞的牛筋草及繖花龍吐珠，此2雜草皆為EPSPS第106或107個脯氨酸分別變異為丙氨酸及絲氨酸，藥毒所已建立multiplex RT-PCR及PCR-RFLP等分子鑑定方法，可快速檢測抗性株，避免抗嘉磷塞雜草持續擴散，並可協助抗性生物之監控及管理。