植保所农田草害防控创新团队在杂草抗性分子机制及其分子快速检测方面取得系列重要进展

发布时间：2026-06-15 14:20浏览次数：次来源：植保所

杂草的抗药性已成为制约农业生产、威胁粮食安全的关键难题，也是当前农药减量增效与绿色防控所面临的核心挑战。快速、准确地识别杂草的抗药性，是实现精准选药、延缓抗性发展的首要关键措施，因此已成为现代农业植保技术攻关的重点方向。基于分子生物学与传感技术构建的快速检测体系，可显著提升抗药性监测的灵敏度和时效性，推动从“经验用药”向“精准防控”的转变，为农业可持续发展提供有力支撑。近期，植保所农田草害防控团队围绕多种恶性杂草的抗性机制及其分子检测技术开展了系统研究，取得了一系列重要进展，为抗性杂草的早期预警与科学治理提供了关键技术支撑。

1. 针对田间杂草抗性突变检测耗时长、操作复杂等痛点，团队成功开发了一种基于RNase H2依赖的环介导等温扩增（Comp-rhLAMP）技术。该技术将核酸5分钟快速提取与RNase H2介导的检测整合于单管式闭管反应中，实现了靶标DNA扩增、特异性产物识别与结果读取的一体化。研究表明，Comp-rhLAMP具备超高灵敏度（1.69拷贝/反应）和高特异性（突变频率检测限达0.5%），可在30–40分钟内完成多重单核苷酸多态性（SNP）检测，并支持现场试纸条分析及可视化读取。该方法为除草剂抗性的早期检测、基因编辑产品筛选及种质资源鉴定提供了高效工具，有助于及时区分抗性与敏感基因型，减少不必要的除草剂施用，降低环境化学负荷。相关成果于2026年5月发表于《Sensors and Actuators B: Chemical》(中科院1区TOP期刊，IF = 7.7)，题为“Rapid One-pot Multi-Allelic Discrimination of Single Nucleotide Polymorphisms Using RNase H2-Dependent Loop-Mediated Isothermal Amplification”。院紫金人才、植保所朱早兵博士，上海交通大学博士后司朝朝为论文并列第一作者，上海交通大学杨立桃教授、植保所农田草害防控创新团队负责人王红春研究员为论文共同通讯作者，江苏省农业科学院为第一完成单位。上述研究工作得到了国家重点研发计划（2023YFF1001600）、江苏省自然科学基金（BK20251174），及江苏省农业科技自主创新资金[CX(22)5003]等项目的资助。

2. 针对恶性杂草日照飘拂草（Fimbristylis littoralis）对ALS抑制剂及灭草松的抗性机制，精准锁定ALS基因Trp-574-Leu关键突变位点，开发了基于LAMP-CRISPR/Cas12a的快速分子鉴定方法，实现了对该抗性突变的高效、特异性检测。该研究不仅丰富了杂草抗药性分子机制的理论体系，也为田间抗性种群的快速筛查与精准用药提供了实用工具。相关论文于2026年4月发表于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(中科院1区TOP期刊，IF 5year = 6.4)，题为“Mechanisms of Resistance to ALS Inhibitors and Bentazone in Fimbristylis littoralis and Rapid Identification of the ALS Trp-574-Leu Mutation Using LAMP-CRISPR/Cas12a”。谷涛副研究员为论文第一作者，朱早兵和王红春为论文共同通讯作者，江苏省农业科学院为第一完成单位。硕士研究生薛静、宋君川等参与了相关工作。上述研究工作得到了国家自然科学基金（32272563）和江苏省青年基金（BK20251174）等项目的资助。

3. 针对毛马唐（Digitaria ciliaris var. chrysoblephara）的杂合基因型抗性检测难题，创新性地开发了结合CRISPR/Cas9和Cas12结合LAMP的一锅法快速检测体系，克服了传统方法难以区分纯合与杂合抗性个体的局限，显著提升了田间杂草抗性监测的准确性与时效性，为制定差异化杂草防控策略、延缓抗性发展提供了科学依据。该研究成果于2026年1月正式发表在《Pest Management Science》(中科院1区TOP期刊，IF 5year 4.3)，题为“One‐pot assay for rapid detection of heterozygous herbicide resistance in Digitaria ciliaris var. chrysoblephara by combining CRISPR/Cas and LAMP” 。朱早兵与薛静为论文并列第一作者，安徽师范大学孙洋教授、植保所王红春研究员为论文共同通讯作者，江苏省农业科学院为第一完成单位。上述研究工作得到了国家重点研发计划（2023YFD1401100）、江苏省自然科学基金（BK20251174），及江苏省农业科技自主创新资金[CX(22)5003]等项目的资助。

自“十四五”以来，植保所农田草害防控创新团队持续聚焦于杂草抗性生物学、杂草-作物共生关系及杂草群落演替规律等研究方向，相关成果相继发表于《Plant Stress》、《Pesticide Biochemistry and Physiology》、《Weed Science》《Agronomy》、《Frontiers in Plant Science》等国际知名期刊。朱早兵博士主要围绕新型分子传感技术与植物生物安全监测领域开展研究，其在核酸等温扩增与CRISPR/Cas系统整合的生物传感新方法，以及高通量、便携式植物生物安全监测分析技术方面取得的成果，已发表于《TrAC Trends in Analytical Chemistry》（中科院1区TOP，5年影响因子13.2）、《Biosensors and Bioelectronics》（中科院1区TOP，5年影响因子10.1）、《ACS Applied Materials & Interfaces》（中科院二区TOP，5年影响因子8.5）、《Pest Management Science》（中科院1区TOP，5年影响因子4.3）等期刊。

上述系列研究成果从技术创新、方法开发到机制解析，系统构建了杂草抗性分子快速检测技术与植物生物安全监测新技术体系。这些新技术兼具高灵敏度、高特异性、快速便捷及现场适用等优势，不仅为抗性杂草的早期预警与精准管理提供了关键技术手段，也有力推动了农用化学品的减量增效以及农业生态环境的可持续发展。