棉蚜對吡蟲啉抗性機(jī)理的研究.pdf

1、棉蚜Aphisgossypii(Glover)是一種世界性棉花害蟲，由于其世代歷期短，繁殖力強(qiáng)，加之田間不合理的用藥習(xí)慣，導(dǎo)致我國田間棉蚜抗藥性迅速發(fā)展且抗性背景相當(dāng)復(fù)雜，這為該蟲的化學(xué)防治造成了嚴(yán)重的困難。吡蟲啉作為第一個(gè)商品化的新煙堿類殺蟲劑，自上世紀(jì)90年代初開始推廣使用，早已成為田間防治棉蚜的骨干藥劑。為了延緩棉蚜對吡蟲啉的抗性發(fā)展，延長其田間使用壽命，本研究通過室內(nèi)抗性篩選、生物適合度以及交互抗性研究，系統(tǒng)分析了棉蚜對吡蟲啉產(chǎn)

2、生高水平抗性的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)以室內(nèi)篩選的抗性品系和敏感品系棉蚜為研究材料，利用現(xiàn)代分子生物技術(shù)，研究分析了棉蚜對吡蟲啉產(chǎn)生抗性的生化和分子機(jī)制，旨在為該類藥劑的科學(xué)使用提供指導(dǎo)。研究結(jié)果如下：
　　 1、抗吡蟲啉棉蚜品系的室內(nèi)篩選及抗性風(fēng)險(xiǎn)評估
　　 以殺死棉蚜群體60％～70％的劑量對敏感品系棉蚜持續(xù)篩選60代后，該品系棉蚜對吡蟲啉的抗性達(dá)72.8倍，已經(jīng)產(chǎn)生了高水平的吡蟲啉抗性。該棉蚜品系從F0代篩選至F54代，抗性發(fā)展

3、趨勢較為平穩(wěn)，抗性增加至47.0倍，達(dá)中等抗性水平；但由F54代篩選至F57代，抗性迅速由47.0倍增長至69.5倍，出現(xiàn)抗性突增期；由F57至F60抗性仍有小幅升高，但其發(fā)展又趨于緩慢，證明棉蚜對吡蟲啉抗性發(fā)展趨勢呈偏“S”型曲線。該抗性品系對烯啶蟲胺(16.0倍)、啶蟲脒(12.9倍)、噻蟲嗪(11.6倍)、噻蟲胺(9.84倍)、呋蟲胺(9.50倍)、丁硫克百威(8.38倍)、高效氯氟氰菊酯(6.17倍)、氧樂果(6.13倍)和毒死

4、蜱(5.10倍)均產(chǎn)生了明顯的的交互抗性，但對噠螨靈和吡蚜酮的交互抗性水平較低(分別為2.28倍和4.52倍)。吡蟲啉抗性和敏感品系生物學(xué)特性研究發(fā)現(xiàn)，RF60的蜜露分泌量、體重、若蚜存活率、內(nèi)稟增長率和周限增長率均有所下降，特別是凈生殖率，僅為敏感品系的47.7％，且世代周期延長了1.4天左右，相對適合度下降為0.71。
　　 盡管吡蟲啉使用中前期棉蚜對其抗性發(fā)展比較緩慢，但連續(xù)大量使用仍會(huì)導(dǎo)致抗性突增，因此尚存在產(chǎn)生高水平抗

5、性的風(fēng)險(xiǎn)。交互抗性問題能夠顯著影響吡蟲啉和大部分常規(guī)藥劑特別是新煙堿類藥劑的防效，在抗性治理中，僅有少數(shù)殺蟲劑能夠作為替代藥劑使用。吡蟲啉在棉蚜種群上會(huì)產(chǎn)生抗性代價(jià)，令其生長、發(fā)育和繁殖方面均受到一定程度的影響，從而使抗性品系群體增長受到抑制。
　　 2、棉蚜對吡蟲啉抗性的生化機(jī)理研究
　　 以室內(nèi)選育的吡蟲啉抗性品系(抗性達(dá)72.8倍)和敏感品系棉蚜為材料，分別測定了四種解毒酶抑制劑對吡蟲啉的增效作用，并且比較了兩個(gè)品

6、系棉蚜的解毒酶活性。其中SV1、DEM在棉蚜抗吡蟲啉品系和敏感品系中均沒有表現(xiàn)出明顯的增效作用；而TPP和PBO則對吡蟲啉起到了明顯的增效作用，且在抗性品系中的增效作用顯著高于在敏感品系中的增效作用；其中PBO的增效作用最為明顯，在抗性品系中的增效比達(dá)到了2.97。酶活性測定結(jié)果表明，抗吡蟲啉棉蚜品系的羧酸酯酶和乙酰膽堿酯酶比活力均高于敏感品系，尤其以羧酸酯酶比活力的提高最明顯，而谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶的變化卻并不顯著。這些結(jié)果表明：多功

7、能氧化酶和羧酸酯酶在棉蚜對吡蟲啉產(chǎn)生抗性的過程中起到了重要的作用，而乙酰膽堿酯酶也起到了一定的輔助作用。
　　 3、棉蚜對吡蟲啉抗性的分子機(jī)理研究
　　 以吡蟲啉抗性品系和敏感品系棉蚜為材料，分別克隆了一個(gè)羧酸酯酶基因，兩個(gè)P450單加氧酶六家族基因，五個(gè)乙酰膽堿受體α亞基和一個(gè)β亞基的cDNA序列，所有基因序列經(jīng)同源序列比對后證實(shí)分別為棉蚜各功能基因?？剐院兔舾衅废得扪恋聂人狨ッ讣癙450單加氧酶基因序列比對后并未發(fā)現(xiàn)

8、抗性相關(guān)突變，但進(jìn)一步的熒光定量分析發(fā)現(xiàn)，CYP6CY3-1基因在抗性品系棉蚜體內(nèi)過量表達(dá)了5.66倍，羧酸酯酶基因過量表達(dá)了1.24倍，僅CYP6CY3-2基因的表達(dá)量未出現(xiàn)明顯變化(1.03倍)。本研究得到的Aga2與Aga4亞基基因序列與NCBI上已登錄的棉蚜乙酰膽堿受體α2和α4亞基cDNA序列相比更加完整，包含了翻譯氨基酸序列所需的完整開放閱讀框。比對各亞基氨基酸序列后發(fā)現(xiàn)，在抗性品系棉蚜Agβ1亞基上存在單一的位點(diǎn)突變R81

9、T。
　　 羧酸酯酶與P450單加氧酶基因的過量表達(dá)進(jìn)一步證實(shí)了這兩個(gè)解毒酶系在棉蚜對吡蟲啉的抗性產(chǎn)生中起到了重要的作用。而本研究在抗吡蟲啉棉蚜中首次發(fā)現(xiàn)的R81T氨基酸取代已被證實(shí)能夠顯著降低乙酰膽堿受體與吡蟲啉的親和力，因此，R81T突變直接導(dǎo)致了棉蚜對吡蟲啉高水平抗性的產(chǎn)生。
　　 綜上所述，本研究通過室內(nèi)選育明確了棉蚜對吡蟲啉的高水平抗性風(fēng)險(xiǎn)，并通過抗性機(jī)理分析確定了靶標(biāo)位點(diǎn)突變是棉蚜對吡蟲啉產(chǎn)生高水平抗性的主要