近日，湖南農業大學雜草生物學及安全防控重點實驗室柏連陽院士研究團隊在稗草對除草劑代謝抗性機理研究方面取得新進展，該研究鑒定出稗草代謝抗除草劑主效基因CYP81A68，轉基因驗證該基因的功能并確定其交互抗性模式，鑒定出除草劑五氟磺草胺的代謝產物，確認了甲基化差異存在于CYP81A68啟動子的功能增強區域并導致基因的高表達，研究結果為稗草對除草劑的代謝抗性及其轉錄調控機制提供新視野。

稗草是世界性惡性雜草，也被列為我國農田15種危害嚴重的雜草之首。目前防范該雜草主要依靠化學除草劑，五氟磺草胺自其投入市場以來，在防治稗草方面起到了重要作用。但隨著使用年限的增加，我國常見稗草（Echinochloa crus-galli）已對五氟磺草胺產生抗藥性，并呈現不斷擴大的趨勢，五氟磺草胺現已無法控制多個省份的稻田稗草。

代謝抗性是指雜草自身對除草劑的解毒能力增強而引起的抗性，特點在于抗性進化快、易產生廣譜抗性，能對多種不同作用機制甚至從未使用過的新除草劑產生抗性。代謝抗性是最重要的非靶標抗性機理，目前研究進展緩慢，我國常見稗草（E. crus-galli）對五氟磺草胺的代謝抗性機理研究較少，且未鑒定出具體代謝抗性基因。

該研究將田間采回的抗五氟磺草胺稗草用稻田常用除草劑進行敏感性測定，發現抗性稗草對氰氟草酯和噁唑酰草胺也產生了不同程度的抗性。使用P450抑制劑結合代謝差異檢測發現該抗性稗草存在代謝抗性，進一步利用RNA-seq鑒定出抗性稗草中表達量明顯高于敏感稗草的CYP81A68基因。過表達該基因可導致轉基因水稻對五氟磺草胺、氰氟草酯和噁唑酰草胺均產生抗性，這一抗性模式與抗性稗草完全一致，說明抗性稗草CYP81A68基因的過量表達正是抗性產生的主要原因。

過表達稗草CYP81A68基因的轉基因水稻中，五氟磺草胺的代謝差異也與抗性稗草中一致，代謝產物質譜鑒定為C端去甲基產物。分析抗敏稗草CYP81A68啟動子部分的差異，發現抗性和敏感稗草在功能增強區域存在CG甲基化差異，說明啟動子甲基化在調節抗性稗草CYP81A68基因過量表達中發揮重要作用。該分子機理的揭示對應用遺傳手段逆轉雜草對除草劑的抗藥性提供了理論支撐，也為其它抗除草劑雜草的代謝機理研究提供了重要借鑒。