棉蚜對(duì)吡蟲啉抗性及其機(jī)理的初步研究.pdf

1、棉蚜Aphis gossypii Glover是重要的棉花害蟲，其生物學(xué)特性使得該害蟲極易對(duì)頻繁使用的殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性。報(bào)道資料顯示棉蚜已對(duì)多種傳統(tǒng)殺蟲劑產(chǎn)生了嚴(yán)重的抗藥性。吡蟲啉自上世紀(jì)90年代初開始推廣使用以來(lái)，已經(jīng)成為田問(wèn)防治棉蚜的主打藥劑，但至今尚無(wú)田間棉蚜對(duì)此藥劑產(chǎn)生抗性的報(bào)道。為了研究棉蚜對(duì)吡蟲啉的抗性風(fēng)險(xiǎn)，及其抗性機(jī)制，本文對(duì)棉蚜進(jìn)行了吡蟲啉抗性的室內(nèi)篩選、田間抗性的調(diào)查、抗性生化機(jī)制的研究，以及吡蟲啉作用靶標(biāo)基因的分子克

2、隆。 1．棉蚜對(duì)吡蟲啉抗性的室內(nèi)篩選 以田間采集的棉蚜為原始種群，在室內(nèi)進(jìn)行吡蟲啉藥劑的抗性選育，經(jīng)過(guò)25次的抗性篩選，棉蚜對(duì)吡蟲啉的抗性上升了20.03倍，達(dá)中等抗性水平。在篩選過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，選育初期棉蚜的抗性呈穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，但從第19次篩選以后，棉蚜對(duì)吡蟲啉的抗性水平便穩(wěn)定在20倍左右。該研究結(jié)果表明棉蚜對(duì)吡蟲啉藥劑的抗性發(fā)展比較緩慢，但仍具有對(duì)該藥劑產(chǎn)生中等抗性的潛力和風(fēng)險(xiǎn)。 2．不同地區(qū)棉蚜對(duì)吡蟲啉等藥劑的

3、抗性調(diào)查 對(duì)南京、安陽(yáng)、北京和泰安四個(gè)地區(qū)的棉蚜種群進(jìn)行了吡蟲啉、高效氯氟氰菊酯和毒死蜱等3種藥劑的抗性調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，南京地區(qū)棉蚜對(duì)三種藥劑都屬于相對(duì)最敏感的種群。相比于南京種群，安陽(yáng)、北京、泰安三地的棉蚜對(duì)吡蟲啉的相對(duì)抗性倍數(shù)分別為2.21、9.53和7.63倍。與國(guó)內(nèi)報(bào)道的有機(jī)磷類和菊酯類藥劑的敏感基線相比，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)的棉蚜對(duì)這兩種藥劑都具有高水平或極高水平的抗性，僅南京種群對(duì)有機(jī)磷類為中等水平抗性。本次調(diào)查結(jié)果表明，吡

4、蟲啉仍然是對(duì)棉蚜效果最好的藥劑之一，但在一些地區(qū)棉蚜確實(shí)已對(duì)吡蟲啉產(chǎn)生了一定程度的抗性。該結(jié)果證實(shí)了抗性室內(nèi)篩選得到的關(guān)于棉蚜具有對(duì)吡蟲啉產(chǎn)生抗藥性風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)論。 3．棉蚜對(duì)吡蟲啉抗性的生化機(jī)理分析 以室內(nèi)篩選的吡蟲啉抗性品系和野生敏感種群棉蚜為基礎(chǔ)(抗性相差42.3倍)，分別測(cè)定了三種解毒酶抑制劑對(duì)吡蟲啉的增效作用，并且比較了兩個(gè)品系棉蚜的解毒酶活性。增效劑試驗(yàn)表明，TPP和PBO在兩個(gè)品系中均有明顯的增效作用，并且在抗

5、性品系中的增效作用顯著大于敏感品系，但DEM在兩品系中均沒(méi)有明顯的增效作用。對(duì)兩個(gè)品系解毒酶活力測(cè)定結(jié)果顯示，抗性品系酯酶(EST)活性顯著高于敏感品系(1.71倍)，而谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)的活力變化不大(1.12倍)。測(cè)定吡蟲啉處理對(duì)棉蚜群體EST活力分布的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)吡蟲啉處理后群體EST分布有明顯升高趨勢(shì)。由此認(rèn)為，棉蚜對(duì)吡蟲啉的中等水平抗性主要是由于酯酶和P450單加氧酶活力升高所致，在生產(chǎn)上可以利用酯酶和P450單加

6、氧酶的抑制劑來(lái)提高吡蟲啉對(duì)棉蚜的防效，并延緩其抗藥性發(fā)展。 4．棉蚜煙堿型乙酰膽堿受體基因克隆及序列分析 采用簡(jiǎn)并引物和RACE技術(shù)，成功在棉蚜中克隆出2個(gè)未報(bào)道的煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)α亞基基因全長(zhǎng)和1個(gè)片段，分別命名為Aga3、Aga4和Aga5。其中Agct3基因?yàn)?314bp，開放閱讀框?yàn)?776bp，編碼592個(gè)氨基酸；Aga4(包括Agα4-1和Aga4-2)基因?yàn)?767bp，開放閱讀框?yàn)?602

7、bp，編碼534個(gè)氨基酸；克隆得到的Aget5基因片段為840bp，編碼280個(gè)氨基酸。經(jīng)過(guò)同源性分析發(fā)現(xiàn)，棉蚜的α亞基與GenBank中登陸的其他昆蟲的nAChR亞基具有很高的相似性，尤其與桃蚜Myzus persicae和麥長(zhǎng)管蚜Sitobion avenae的各相對(duì)應(yīng)亞基相似性最高，均達(dá)到90％以上。該研究結(jié)果將為進(jìn)一步研究棉蚜的nAChR，以及可能出現(xiàn)的棉蚜對(duì)吡蟲啉藥劑靶標(biāo)抗性的分子機(jī)制，奠定了基礎(chǔ)。 綜上所述，本研究通

8、過(guò)室內(nèi)篩選確定了棉蚜對(duì)吡蟲啉的抗性風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)田間調(diào)查確定了部分地區(qū)棉蚜已經(jīng)對(duì)吡蟲啉產(chǎn)生了一定程度的抗性，通過(guò)抗性機(jī)理分析確定了酯酶和P450單加氧酶活力升高是棉蚜對(duì)吡蟲啉抗性的主要機(jī)理，提出了在生產(chǎn)上利用酯酶和P450單加氧酶的抑制劑來(lái)提高吡蟲啉對(duì)棉蚜的防效，并延緩其抗藥性發(fā)展的合理建議。顯然該研究成果對(duì)制定合理的抗性治理策略、延緩田間棉蚜抗性發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。此外本研究還克隆了棉蚜nAChR亞基新基因，為進(jìn)一步研究棉蚜nAChR