麥長管蚜對(duì)吡蟲啉的抗性及其機(jī)理研究.pdf

1、麥長管蚜Sitobion avenae(Fabricius)是小麥的重要害蟲之一,由于麥長管蚜對(duì)許多常規(guī)殺蟲劑都產(chǎn)生了抗藥性,而吡蟲啉則因其對(duì)麥蚜的良好防效而成為目前防治麥蚜的當(dāng)家農(nóng)藥品種。為了了解田間麥長管蚜對(duì)吡蟲啉抗性的發(fā)生動(dòng)態(tài)、延緩麥蚜對(duì)吡蟲啉抗性的發(fā)展,延長吡蟲啉在麥田的使用壽命,本文通過田間抗藥性調(diào)查、室內(nèi)抗性篩選以及適合度的研究、抗性品系的交互抗陛研究,系統(tǒng)分析了麥長管蚜對(duì)吡蟲啉產(chǎn)生抗性的風(fēng)險(xiǎn)；利用室內(nèi)篩選的抗性品系和敏感品

2、系試蟲為材料,分析了抗性產(chǎn)生的生化機(jī)制；利用分子生物學(xué)技術(shù)克隆了麥長管蚜的煙堿型乙酰膽堿受體基因,取得了多項(xiàng)具有重要理論和實(shí)際意義的成果。 一、麥長管蚜對(duì)吡蟲啉的抗藥性調(diào)查 為了了解我國各麥區(qū)麥長管蚜對(duì)吡蟲啉抗性的發(fā)生發(fā)展情況,連續(xù)兩年調(diào)查了江蘇南京、建湖、泗洪、山東德州、河南周口、甘肅蘭州、天水等地麥長管蚜對(duì)吡蟲啉和另一種常用于防治麥蚜的殺蟲劑抗蚜威的敏感性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同地區(qū)麥長管蚜對(duì)吡蟲啉的敏感性差異較大,江蘇建湖

3、和南京地區(qū)已經(jīng)產(chǎn)生了一定的抗性(6.29-11.31倍),但其他地區(qū)僅表現(xiàn)為敏感性降低,尚沒有產(chǎn)生明顯的抗性。不同地區(qū)麥長管蚜對(duì)抗蚜威的敏感性差異較小,但抗蚜成的毒力顯著小于吡蟲啉,與早期報(bào)道的敏感基線相比發(fā)現(xiàn),不同地區(qū)的麥長管蚜對(duì)抗蚜威已經(jīng)產(chǎn)生了大約20-40倍的抗性。另外通過不同地區(qū)麥長管蚜年度間的敏感性比較發(fā)現(xiàn),麥長管蚜對(duì)兩種藥劑的敏感性存在逐漸下降的趨勢(shì)。綜合分析認(rèn)為,各麥區(qū)的麥長管蚜對(duì)抗蚜威已經(jīng)產(chǎn)生了中等水平抗性,對(duì)吡蟲啉雖然

4、還處于敏感階段,但在局部地區(qū)已經(jīng)開始產(chǎn)生抗性,目前尚處于抗性發(fā)展的初期階段。由于吡蟲啉已成為防治麥蚜危害的當(dāng)家農(nóng)藥品種,且目前沒有更好的替代藥劑,為了掌握麥長管蚜對(duì)吡蟲啉的抗性發(fā)生發(fā)展動(dòng)態(tài)、延緩抗性的發(fā)展、保證麥長管蚜的持續(xù)有效的治理,研究其抗性發(fā)生規(guī)律,制定有效的抗性治理策略是十分必要的。 二、抗吡蟲啉麥長管蚜品系的選育及適合度的研究 采用點(diǎn)滴法在室內(nèi)用吡蟲啉對(duì)麥長管蚜進(jìn)行連續(xù)32代的抗性篩選,獲得了抗性倍數(shù)為25.2

5、2倍的室內(nèi)品系。篩選早期抗性的增長速率相對(duì)緩慢,篩選到第18代后抗性快速上升,最終呈現(xiàn)"S"型增長的總體趨勢(shì)。通過構(gòu)建種群生命表,觀察比較了吡蟲啉抗性品系和敏感品系麥長管蚜的生長發(fā)育和繁殖特征,就抗性對(duì)種群適合度的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,抗性品系表現(xiàn)出相對(duì)適合度下降。用種群數(shù)量趨勢(shì)指數(shù)和內(nèi)稟增長率來確定抗性品系的相對(duì)適合度發(fā)現(xiàn),抗性品系的相對(duì)適合度為敏感品系的0.623和0.846。由此認(rèn)為,麥長管蚜具有對(duì)吡蟲啉產(chǎn)生抗性的風(fēng)險(xiǎn),而抗性

6、品系適合度較低是田間麥長管蚜對(duì)吡蟲啉抗性發(fā)展緩慢的重要原因之一。 三、麥長管蚜抗吡蟲啉品系的交互抗性 本研究測(cè)定了吡蟲啉抗性篩選前后,麥長管蚜對(duì)不同殺蟲劑的敏感性變化,以了解抗吡蟲啉麥長管蚜對(duì)其他藥劑的交互抗性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),篩選品系對(duì)吡蟲啉的抗性上升了9.10倍,同時(shí)對(duì)啶蟲脒的抗性也上升了4.11倍,表明啶蟲脒和吡蟲啉之間存在較明顯得交互抗性,而篩選品系對(duì)抗蚜威、滅多威、氧化樂果、久效磷、溴氰菊酯等常用藥劑的抗性沒有明顯的

7、上升,說明這5種藥劑與吡蟲啉之間沒有明顯的交互抗性。 四、麥長管蚜對(duì)吡蟲啉的抗性生化機(jī)制分析 本文通過室內(nèi)篩選獲得了麥長管蚜對(duì)吡蟲啉的抗性品系(25.22倍),并利用增效試驗(yàn)和解毒酶活力測(cè)定,對(duì)其抗性機(jī)理進(jìn)行了研究。增效試驗(yàn)結(jié)果表明：順丁烯二酸二乙酯在抗、感品系中對(duì)吡蟲啉都沒有明顯的增效作用,但氧化胡椒基丁醚和磷酸三苯酯在兩個(gè)品系均有增效作用,而且在抗性品系中的增效比(3.49和2.62)顯著大于敏感品系(1.59和1.

8、29)。解毒酶活力測(cè)定發(fā)現(xiàn),抗、感品系的谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶比活力沒有顯著差異,但抗性品系中羧酸酯酶的比活力明顯高于敏感品系(1.47倍)。綜合分析認(rèn)為多功能氧化酶和羧酸酯酶活力增強(qiáng)在麥長管蚜對(duì)吡蟲啉的抗性中起重要作用。 五、麥長管蚜煙堿型乙酰膽堿受體基因的克隆 昆蟲煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)是以吡蟲啉為代表的新煙堿類殺蟲劑的作用靶標(biāo)。本研究采用RT-PCR技術(shù),利用簡并引物從麥長管蚜Sitobion avenae(

9、Fabricius)中克隆出6個(gè)煙堿型乙酰膽堿受體基因的cDNA片段,其中5個(gè)為α型,1個(gè)為β型。同源性分析表明,6個(gè)麥長管蚜nAchR基因片段與其他昆蟲相應(yīng)基因序列相同區(qū)域具有較高的相似性,特別是與其他同翅目昆蟲的相似性更高,達(dá)到95％以上,個(gè)別片段的相似性甚至達(dá)到100％。 根據(jù)已克隆出的5個(gè)nAChR α型cDNA片段設(shè)計(jì)特異引物,結(jié)合快速擴(kuò)增cDNA末端(RACE)技術(shù),成功克隆了亞基的全長,分別命名為Sa α1、Sa

10、α2、Sa α3、Sa α4和Sa α5(GenBank登錄號(hào)分別為:EF363700、EF363701、EF211977、EF363702、EF363703)。Sa α1基因長1674bp,編碼496個(gè)氨基酸(5'端不完整);Sa α2全長2516bp,編碼595個(gè)氨基酸；Sa α3全長1763bp,編碼537個(gè)氨基酸；Sa α4全長1763bp;編碼532個(gè)氨基酸；Sa α5長度為1974bp,編碼549個(gè)氨基酸。在Sa α3中存在

11、少見的Poly(A)序列；Sa α5在5'端配基結(jié)合區(qū)有三種選擇性剪接形式,分別造成堿基的缺失、插入和替換。序列分析發(fā)現(xiàn),這些基因均具有nhChR基因家族的典型特征,并與昆蟲煙堿型乙酰膽堿受體的相應(yīng)亞基具有很高的同源性。該研究為進(jìn)一步利用基因表達(dá)技術(shù)研究昆蟲nAChR的天然亞基組成,以及分析麥長管蚜對(duì)新煙堿類殺蟲劑的靶標(biāo)抗性奠定了基礎(chǔ)。 本研究通過抗性調(diào)查,明確了我國麥長管蚜對(duì)吡蟲啉的抗性現(xiàn)狀。通過室內(nèi)抗性篩選,成功獲得了麥長管

12、蚜抗吡蟲啉品系,并證明麥長管蚜對(duì)吡蟲啉具有產(chǎn)生抗性的風(fēng)險(xiǎn),通過生物適合度的研究發(fā)現(xiàn)了田間麥長管蚜對(duì)吡蟲啉抗性發(fā)展緩慢地原因。通過抗性機(jī)制分析明確了麥長管蚜對(duì)吡蟲啉地重要抗性機(jī)理。這些研究成果對(duì)制定科學(xué)的抗性治理策略,有效地進(jìn)行抗性治理,延長吡蟲啉地田間使用壽命,保證麥蚜的持續(xù)有效治理,均具有重要的實(shí)踐意義。 利用分子生物學(xué)技術(shù)成功克隆了5個(gè)麥長管蚜煙堿型乙酰膽堿受體的α亞基基因,并發(fā)現(xiàn)了基因中的Poly(A)序列和選擇性剪接現(xiàn)象