2021年，当一位甜玉米育种者联系报告除草剂甲苯吡咯酸造成的严重伤害时，马蒂·威廉姆斯希望这只是单一近交系的侥幸现象。

但两年后，经过系统的田间、温室和基因测试，他的新害虫管理科学研究不仅证实了49个甜玉米和大田玉米品系对甲苯丙酮酸的敏感性，而且还揭示了一种可能更广泛地影响玉米的新遗传脆弱性。

甲苯吡咯酯是一种相对较新的HPPD抑制性除草剂，适用于所有类型的玉米。通常，玉米会在HPPD抑制剂通过Nsf1基因的表达造成伤害之前对其进行解毒。具有突变nsf1等位基因的玉米品系可以表现出对HPPD抑制剂的敏感性，但在Williams测试的品系中，甲苯吡咯酸的情况并非如此。相反，他的研究表明，甲苯吡咯酯敏感性完全与不同的基因相关，这解释了为什么在育种过程中既没有预料到也没有发现敏感性。

“对多种芽后除草剂的交叉敏感性，所有这些都与突变的nsf1等位基因有关，人们已经了解多年了。育种者通常使用烟嘧磺隆(一种ALS抑制剂)等产品进行筛选，因为它会识别(即杀死)任何不适合的近交品种。”“它对多种除草剂具有耐受性，包括大多数HPPD抑制剂。”Williams说道。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校。

2021年的原始甜玉米品系已经用烟嘧磺隆进行了筛选，没有出现任何损伤，表明Nsf1基因正在发挥作用。由于没有人报告这种新型除草剂对作物造成重大损害，因此对甲苯吡咯酯的预期结果是合理的。因此，当甲苯吡咯酸损伤出现时，饲养员感到困惑。

这一不寻常的案例促使威廉姆斯的团队开始在伊利诺斯州大学农场周围寻找漂白的白玉米——这是HPPD抑制剂损伤的迹象。

他们不需要打猎太久。

在高大的绿色玉米行中，到处都有发育不良的白色散兵游勇。研究小组联系了在农场周围进行试验的研究人员，以查明喷洒了什么。甲苯吡咯酯，每次。

面对越来越不像侥幸的现象，威廉姆斯的团队开始进行田间和温室试验，以确定对甲苯吡酸敏感性的普遍程度。由于可以轻松访问甜玉米多样性小组，他们主要关注该群体。但他们还测试了一小部分田间玉米基因型。

通过适度的筛选，研究小组记录了49种甜玉米(43)和大田玉米(6)近交系遭受甲苯吡咯酸中度至重度损伤。重要的是，甜玉米(许多甜玉米杂交种的亲本系)中的糖增强子基因的来源是最敏感的基因型之一，这表明敏感性可能更广泛。

有趣的是，添加莠去津和除草剂佐剂(通常与HPPD抑制剂共同使用)时，损伤更加严重。

“当我们将纯甲苯丙酮酸应用于敏感的甜玉米自交系时，作物看起来很好，”威廉姆斯说。“但是，当我们添加除草剂标签上推荐的佐剂(作物油或甲基化种子油)时，我们会出现严重的漂白反应。当我们还添加HPPD抑制剂中常见的莠去津时，植物死亡率很快。”

威廉姆斯澄清说，仅仅从罐中取出佐剂是不可行的。它们可以提高杂草对除草剂的吸收，对于成功控制杂草至关重要。

“甲苯吡咯酯具有农艺优势，但显然，如果它损害作物，它的效用将受到限制，”威廉姆斯说。

随着越来越多的证据表明nsf1并不是甲苯吡咯酯敏感性的罪魁祸首，研究小组随后绘制了基因组图谱以找到罪魁祸首。

“使用原始的敏感甜玉米品系来绘制该性状，我们将其范围缩小到靠近Nsf1的5号染色体上的区域。但这不是Nsf1，而且我们确定的基因组区域中没有任何明显的东西可以轻松解释甲苯吡咯酸盐敏感性。因此，虽然我们已经绘制了该特征，但其生理机制仍然难以捉摸。”

威廉姆斯指出，需要更多的研究来了解甲苯吡咯酸敏感性的真相，无论是生理机制还是该性状在所有类型玉米中的普遍程度。他说，有可能开发出能够识别敏感玉米品系的分子标记，这将有助于提高对甲苯吡咯酸的耐受性。

目前，他希望提高玉米育种者、种植者和化学公司对下一代HPPD抑制剂的认识，特别是因为这是三十多年来首次出现玉米除草剂基因脆弱性的事件。

Williams说：“我们从这项研究中学到的知识可能不仅对甲苯吡咯酸本身有帮助，因为正在开发几种源自相同化学结构的新型HPPD抑制剂。”“如果我们能避免将来出现更多问题，那就现在就做。”

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