密西根州立大学扩展湖泊，溪流和流域

总结

我们对从密歇根各湖泊收集的杂交水草进行了基因分析，并测试了杂交植物对一种常见除草剂氟脲酮的敏感性。我们做出了两个重要的决定。首先，在密歇根湖泊中有许多不同的杂交水翼鱼遗传品系。其次，这些菌株对氟脲酮的反应不同，有些菌株对氟脲酮具有高度耐药性。因此，在制定包括除草剂控制在内的管理计划时，了解湖中存在哪些水翼草品系是非常重要的。

背景

欧亚水草(Myriophyllum spicatum)几十年来一直是密歇根湖泊的入侵杂草。一旦引入，它会迅速生长，形成密集的林分，阻碍娱乐活动，对湖泊生物产生负面影响。管理方法包括除草剂施用、生物防治和物理清除。最近，湖泊管理者和科学家观察到，传统有效的除草剂无法控制一些湖泊的入侵水草(Berger et al. 2012, Chorak et al. 2020, Thum et al. 2012)。对来自这些湖泊的植物的遗传分析显示，欧亚水草已经开始与北方本土的水草(Myriophyllum sibiricum)杂交，导致人们担心杂交植物可能具有抗除草剂性(Moody and Les 2002)。

今天，水生植物管理者越来越多地认识到欧亚水草(包括与当地北方水草的杂交)在遗传上是多样化的，而且品系在生长、传播、影响和除草剂反应方面可能有所不同。欧亚水草管理的一个实际挑战是，在实施管理之前，开发高效和有效的方法来预测特定水草种群对拟议的控制策略(例如，特定除草剂)的反应。

由于管理入侵欧亚和杂交水翼草在密歇根湖泊是一个广泛的需要，我们启动了一个项目，以调查水翼草在整个州的杂交菌株的分布，并确定这些菌株对常见除草剂氟脲酮的敏感性。

方法和发现

我们聘请了来自密歇根清洁水队(MiCorps)合作湖泊监测项目的专业湖泊管理人员和志愿者，从密歇根各地的湖泊收集欧亚水翼鱼样本进行遗传分析。研究人员向参与者提供了保存水翼草干尖的用品包，记录每个样品详细位置信息的数据表格，以及将它们运送到实验室的说明。明尼苏达州也进行了类似的采样工作，每个州都对70多个湖泊进行了采样。

我们对样本进行了基因分析，以确定每个湖泊中出现的菌株。分析显示，杂交水翼蛇存在许多不同的遗传品系，其中一些相当罕见，而另一些则相当普遍。虽然大多数湖泊似乎只含有单一品系的杂交水翼鱼，但一些湖泊含有多个品系(Thum等，2020)。我们还测试了所选菌株对一种常见除草剂氟脲酮的反应，已知氟脲酮的浓度可有效杀死欧亚水翼草(十亿分之六)。当我们在实验室中比较氟脲酮处理过的植物和未处理过的植物的生长时，我们发现一些杂交菌株是敏感的，而另一些则不是(Chorak和Thum 2020)。

建议

定期监测您的湖泊可能的水生入侵植物。当入侵规模较小时，早期检测入侵物种允许在控制选项中有更多的选择(如下)。一旦入侵变得密集或覆盖大面积，控制可能变得成本高昂-特别是在物理和生物控制方法的情况下。

仔细鉴别水生植物种类。密歇根有许多本地水翼草物种，通常不会造成滋扰，是湖泊自然植物群落的有益组成部分。如果您鉴定出欧亚水翼草，并正在考虑用除草剂处理进行控制，我们建议进行遗传分析，以确定该种群是纯欧亚水翼草还是杂交。混血儿不能单凭身体特征来鉴别。因为我们知道杂交水翼草可能具有抗除草剂性，所以在启动控制程序之前，您应该确定要控制的品系，并收集该品系对除草剂反应的最新信息。我们的除草剂反应数据是公开的，我们鼓励湖泊管理者与彼此和客户分享他们处理各种其他菌株的经验。

掌握这些信息后，制定一个管理计划。你的计划应该包括明确的目标和目的，以及监测和评估进展的计划。您的计划应与社区成员和利益相关者团体协商，并可能需要许可机构和专业湖泊管理人员的参与。许多湖泊管理行动都需要许可证。你需要考虑投资管理的可用资源，并有一个计划，如果情况发生变化或你的目标没有实现，可以调整你的行动。

湖泊中入侵水翼蛇的管理方法包括:

• 没有主动控制的警惕:每年对人口进行监测，如果人口增长到令人讨厌的水平，就可能采取行动。
• 物理控制
  • 手拉，包括潜水辅助抽吸(DASH)
  • 窒息(底栖屏障)
  • 不建议切割/机械收割，因为有碎片扩散的风险。
• 生物防治，例如使用草食性昆虫，如毛象甲(Euhrychiopsis lecontei)
• 化学防治:使用经批准用于水基箔防治的除草剂;试着选择一种已知对你的水草品种有效的除草剂，如果有特定品种的数据表明对该除草剂有抗性，就避免使用该除草剂。

下一个步骤

现在我们已经确认杂交水翼草群体存在遗传变异，并且某些遗传品系对常见除草剂氟脲酮不太敏感，我们有两个目标。在近期内，我们计划开发一个免费获取的优先菌株目录，提供来自我们调查的分布和除草剂反应数据。这一资源将帮助湖泊管理人员决定其湖泊中水翼鱼品系的最佳管理方法。我们将优先在实验室中对特别广泛或对田间除草剂处理没有反应的菌株进行除草剂反应研究。

我们的长期研究目标是确定参与bob体育登录除草剂反应的基因，以开发特定的遗传分析来预测除草剂反应。我们对识别这些基因很感兴趣，因为这样我们就可以开发一种简单的基因测试来预测除草剂的反应。该测试将消除对特定水翼草品系耗时而复杂的除草剂反应试验的需要，这需要在实验室中种植植物，暴露在除草剂中。类似的努力在另一种侵入性水生植物水螅身上也取得了成功。bob体育登录研究人员已经在水螅体内发现了导致其对氟脲酮可变抗性的基因，因此现在我们可以快速轻松地检查来自特定湖泊的水螅体内的DNA，看看它是否可能对氟脲酮具有抗性(Michel et al. 2004, Benoit and Les 2013)。这种类型的过程在陆地农业的杂草管理中很常见。bob体育合法吗

在未来，我们可能会扩大我们的工作，包括其他除草剂。我们目前主要研究氟脲酮，因为氟脲酮被广泛使用，在全湖层面都有应用，所以整个湖的植物都暴露在相同浓度的除草剂中，更容易进行研究。我们还对杂交水翼草对其他常用除草剂的反应感兴趣，如2,4- d、三氯吡和ProcellaCOR。如果我们在该领域发现对另一种除草剂有不同反应的证据，我们将调整我们的优先级。

联系

有关密歇根州欧亚和混合水翼蛇控制的进一步信息，请联系密歇根州环境、五大湖和能源部(EGLE)水生妨害控制计划:http://www.michigan.gov/anc．

有关您所在湖泊欧亚或杂交水翼鱼的遗传分析，请联系Ryan Thum博士:https://www.montana.edu/thumlab/Genetic-Identifications/index.html．

参考文献

Benoit LK和DH Les, 2013。抗氟脲酮水螅体植物烯去饱和酶突变的快速鉴定和分子特征。杂草科学61(1):32-40。DOI: 10.1614 / ws - d - 12 - 00018.1

Berger, ST, MD Netherland, GE Macdonald, 2012。在中观环境条件下，评价多个杂交和欧亚水翼种质对氟脲酮的敏感性。水生植物学报50:135-144。

乔拉克，GM和RA Thum, 2020。欧亚狐尾藻(Myriophyllum spiicatum)和杂交狐尾藻(Myriophyllum spiicatum x Myriophyllum sibiricum)对氟脲酮的抗性无性系鉴定。入侵植物科学与管理13(4):247-251。DOI: 10.1017 / inp.2020.34

Michel AR, RS Arias, BE Scheffler, SO Duke, MD netherlands, FE Dayan. 2004。非原生入侵植物水螅(hydrilla verticillata)抗除草剂的体细胞突变进化分子生态学13:3229-3237。DOI: 10.1111 / j.1365 - 294 x.2004.02280.xc

穆迪，ML, DH Les, 2002。入侵狐尾草(myriophyum)种群杂交性的证据。美国科学院学报99(23):14867-14871。DOI: 10.1073 / pnas.172391499

图姆，RA, MA Heilman, PJ豪斯勒，LE Huberty, P Tyning, DJ Wcisel, MP Zuellig, ST Berger, LM Glomski, MD Netherland, 2012。一种杂交水狐尾藻生物型(狐尾藻x狐尾藻)氟脲酮敏感性降低的现场和实验室文件。水生植物学报50:141-146。

图姆，RA, GM Chorak, RM Newman, JA Eltawely, J Latimore, E Elgin和S Parks。入侵欧亚狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和杂交狐尾藻(Myriophyllum spicatum x Myriophyllum sibiricum)居群的遗传多样性与分化。入侵植物科学与管理13:59-67。DOI: 10.1017 / inp.2020.12

致谢

如果没有密歇根清洁水队(MiCorps)合作湖泊监测项目的志愿者的努力，以及在该领域提供帮助的自然资源专业人士，包括马克·海尔曼、保罗·豪斯勒、帕姆·泰宁、里克·布泰恩、克里斯·莱利和埃里克·菲尔赛斯，这个项目是不可能实现的。我们感谢我们在明尼苏达大学的平行项目合作者:Ray Newman, Meg Duhr和Jasmine Eltawely。实验室协助由蒙大拿州立大学的许多学生和研究人员提供:Greg Chorak, Jeff Pashnick, Emma Rice, Hannah Hoff, Katbob体育登录ie Gannon, Leah Simantel, Anna French和Ashley Wolfe。该项目由密歇根入侵物种资助计划和明尼苏达州环境与自然资源信托基金资助。bob体育下载ios