稗草很少有除草剂抗性报道,且目前为止还没有一例是关于二氯喹啉酸的抗性的报道。二氯喹啉酸(Quinclorac)是合成生长素类除草剂,被广泛用于稻田除草。中国稻田长期施用二氯喹啉酸提升了稗草对该除草剂的抗性。基于培养皿和小盆生测,我们揭示了来自国内3个省份的4个生物型的抗性排序:JS01-R>AH01-R>JS02-R>JX01-R。在这些生物型中,乙烯产量与抗性水平呈负相关,与生长抑制效果呈正相关。通过测定这些生物型的乙烯合成反应相关通路,发现1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)含量、ACC合酶和氧化酶活性下调,以及对比敏感型来看,ACS与ACO基因具有更低的诱导上调水平,表明二氯喹啉酸抗性与乙烯的生物合成存在正相关性。乙烯生物合成反应通路中产生的氰化物主要被β-氰基丙氨酸合酶(β-CAS)降解。对比敏感型植株,抗性生物型具有更高的β-CAS活性。另外,在抗性个体中的EcCAS基因中还发现了部分核苷酸位点突变,导致了内部3个氨基酸残基替换(Asn-105-Lys, Gln-195-Glu, Gly-298-Val),引起酶结构发生改变,增加了活性位点与辅因子(Cofactor)的结合残基(Binding Residues)数量,降低了结合自由能(BindingFree Energy);因此,它的酶活性在抗性生物型中相对较高。而且,这些突变还增加了酶的结构稳定性。鉴于乙烯生物合成抑制、氰化物降解与抗性水平的正相关性,可以总结出乙烯反应通路的改变或因ACS和ACO基因的相对表达量降低导致ACC合酶、ACC氧化酶的酶活性变化,以及β-CAS活性增强,包括EcCAS基因相对表达量上调,可以认为是导致稗草产生二氯喹啉酸抗性的潜在机制。