灰飛虱抗藥性及其機(jī)理研究.pdf

1、灰飛虱(Laodelphax striatellus(Fallen))是一種重要的多食性害蟲，在我國北方以4齡和5齡若蟲越冬；在福建、廣東一帶無越冬現(xiàn)象，可以常年發(fā)生；生產(chǎn)上主要依靠化學(xué)防治。近年來，該蟲在我國許多地區(qū)特別是江蘇省頻繁爆發(fā)，且絕大多數(shù)常規(guī)藥劑已不能有效控制其危害，因此，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大損失。為了弄清灰飛虱的抗藥性現(xiàn)狀和抗藥性機(jī)理，建立有效的抗藥性治理措施，提高現(xiàn)有的農(nóng)藥品種的防治效果，本文以篩選獲得的灰飛虱抗性品系和

2、敏感品系及田間抗性品系為材料，詳細(xì)研究了灰飛虱抗性現(xiàn)狀、交互抗性及生化機(jī)理、抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力、抗性適合度、抗藥性生化與分子生物學(xué)機(jī)理，取得了多項(xiàng)具有重要理論和實(shí)踐意義的成果。 一、灰飛虱田間種群對常規(guī)殺蟲劑的抗藥性監(jiān)測及其抗性機(jī)制分析 本文對我國6個(gè)省市的8個(gè)灰飛虱田間種群進(jìn)行了殺蟲劑抗藥性監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明，采集于江蘇的3個(gè)種群抗性倍數(shù)最高，對吡蟲啉表現(xiàn)高抗水平，對毒死蜱，乙酰甲胺磷和溴氰菊酯表現(xiàn)出中等抗性(抗性倍數(shù)分別

3、為：66-108，31-50，17-24和12-21)。來自福建與廣東的種群對吡蟲啉，毒死蜱和乙酰甲胺磷表現(xiàn)出中等水平抗性(抗性倍數(shù)分別為：27-29，10-12，和9-13)。然而，來自山東與云南的灰飛虱種群對所有的供試殺蟲劑均表現(xiàn)為較低抗性水平(抗性倍數(shù)<6)。采自北京的種群對殺蟲劑的敏感性最高，與前人報(bào)道的敏感基線接近。除江蘇種群對氟蟲腈和丁硫克百威的敏感性下降外(抗性倍數(shù)為5-8)，其它供試蟲群均對氟蟲腈和丁硫克百威表現(xiàn)較高的敏

4、感性。生化測定證實(shí)，細(xì)胞色素P450單加氧酶與酯酶活力的提高與灰飛虱對殺蟲劑的抗藥性呈顯著正相關(guān)，乙酰膽堿酯酶的不敏感性也參與導(dǎo)致了灰飛虱多重抗性的發(fā)生。 二、灰飛虱敏感品系和抗性品系的室內(nèi)選育 在室內(nèi)對采集于北京和建湖的田間灰飛虱種群進(jìn)行敏感性恢復(fù)選育，未接觸任何藥劑的情況下飼養(yǎng)12代，北京敏感品系對吡蟲啉、氟蟲腈、溴氰菊酯、毒死蜱、乙酰甲胺磷和丁硫克百威的LD50值分別由0.740，0.100，0.970，1.75，

5、2.08，1，34ng/頭下降為0.505，0.0448，0.700，1，12，0.836和0.601 ng/頭，對供試殺蟲劑的敏感性均有所增強(qiáng)；高抗的建湖灰飛虱田間種群在失去殺蟲劑的選擇壓力12代后，對吡蟲啉，氟蟲腈，溴氰菊酯，毒死蜱、乙酰甲胺磷和丁硫克百威的抗性水平分別由108，6.90，21.0，34，24和6倍下降到10.4，1.54，2.34，2.07，4.16和1.04倍，除對吡蟲啉的高水平抗性外，中低水平抗性幾乎都恢復(fù)到敏

6、感水平。而用吡蟲啉，氟蟲腈，毒死蜱和丁硫克百威分別對建湖品系進(jìn)行連續(xù)12代抗性篩選后，抗性灰飛虱對這4種殺蟲劑的抗性則分別由108倍、6.9倍、34倍、5.97倍，上升到281倍、33.1倍、283倍和52.2倍；其中在篩選的前5代抗性上升較慢，在后幾代抗性很快上升。由此認(rèn)為，灰飛虱對吡蟲啉和毒死蜱極易產(chǎn)生高水平抗性，對丁硫克百威和氟蟲腈的抗性發(fā)展較慢，且停止用藥可以使其敏感性明顯下降，有可能回復(fù)到原來的敏感性水平。 三、灰飛虱

7、對毒死蜱的抗性機(jī)理及其交互抗性風(fēng)險(xiǎn)研究 以敏感品系為對照，測定了毒死蜱室內(nèi)篩選前后灰飛虱對不同藥劑的抗性，結(jié)果表明，毒死蜱室內(nèi)篩選11代不僅使毒死蜱的抗性倍數(shù)升高了5.35倍，同時(shí)使乙酰甲胺磷和丁硫克百威的抗性也分別增加了1.64和1，39倍，但氟蟲腈、溴氰菊酯和吡蟲啉的抗性倍數(shù)經(jīng)過篩選卻分別變?yōu)槠鹗计废档?，708，0，679和0.304倍。由此認(rèn)為，毒死蜱與乙酰甲胺磷、丁硫克百威有明顯的正交互抗性，而與氟蟲腈、溴氰菊酯和吡蟲

8、啉沒有正交互抗性。增效劑增效實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在敏感品系中，PBO和TPP對毒死蜱的增效比分別為3.04和2.91倍，在抗性品系中，其增效比則分別高達(dá)6.65倍和12.0倍。解毒酶活力測定結(jié)果表明，灰飛虱抗性品系的多功能氧化酶(MFO)和酯酶(EST)活力分別是田間起始品系的3.21和7.94倍，而谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)活力沒有顯著差異。同時(shí)，測定灰飛虱抗感品系乙酰膽堿酯酶(AChE)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)和敏感性發(fā)現(xiàn)，抗性品系A(chǔ)ChE的Km

9、值顯著的高于敏感品系(比值為2，74)，Vmax值也較敏感品系的顯著增大(比值為1.24)，用氧化型毒死蜱作為抑制劑時(shí)，I50也增加了8.3倍，雙分子速率常數(shù)(Ki)下降了2.26倍。由此認(rèn)為，灰飛虱對毒死蜱的抗藥性機(jī)理涉及MFO和EST解毒代謝的加強(qiáng)以及靶標(biāo)AChE的不敏感性。 四、灰飛虱對吡蟲啉的抗性機(jī)理及其交互抗性風(fēng)險(xiǎn)研究 以敏感品系為對照，測定了吡蟲啉室內(nèi)篩選前后灰飛虱對不同藥劑的抗性，結(jié)果表明，吡蟲啉室內(nèi)篩選1

10、1代，除了使吡蟲啉的抗性升高1.78倍外，并沒有其他被試藥劑的抗性升高。其中丁硫克百威的抗性沒有明顯變化(1.06倍)，溴氰菊酯、毒死蜱、乙酰甲胺磷和氟蟲腈的抗性倍數(shù)分別減少為起始品系的0.821，0.786，0.471和0.312倍，由此認(rèn)為，吡蟲啉與丁硫克百威、溴氰菊酯、毒死蜱、乙酰甲胺磷和氟蟲腈均沒有正交互抗性。至于和氟蟲腈及乙酰甲胺磷等抗性下降顯著的藥劑之間是否存在負(fù)交互抗性，尚需要進(jìn)一步研究.解毒酶活力測定結(jié)果表明，吡蟲啉抗性

11、品系的多功能氧化酶(MFO)和酯酶(EST)活力分別是田間起始品系的3.05和7，81倍，而谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)活力沒有顯著差異。由此認(rèn)為，灰飛虱對吡蟲啉的抗藥性機(jī)理至少涉及到MFO和EST解毒代謝的加強(qiáng)。 五、灰飛虱對丁硫克百威的抗性機(jī)理及其交互抗性風(fēng)險(xiǎn)研究 以敏感品系為對照，測定了丁硫克百威室內(nèi)篩選前后灰飛虱對不同藥劑的抗性，結(jié)果表明，丁硫克百威室內(nèi)篩選11代使丁硫克百威的抗性升高了4.49倍，但對溴氰菊酯

12、、毒死蜱、乙酰甲胺磷、吡蟲啉，和氟蟲腈的抗性倍數(shù)分別有較大程度的下降，分別變?yōu)槠鹗计废档?.426，0.316，0.248，0.153和0.105倍。由此認(rèn)為，丁硫克百威與溴氰菊酯、毒死蜱、乙酰甲胺磷、吡蟲啉，和氟蟲腈沒有正交互抗性。解毒酶活力測定結(jié)果表明，丁硫克百威抗性品系的多功能氧化酶(MFO)和酯酶(EST)活力分別是田間起始品系的2.21和1.92倍，而谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)活力沒有顯著差異。同時(shí)，測定灰飛虱抗感品系乙酰

13、膽堿酯酶( AChE)的敏感性發(fā)現(xiàn)，用乙酰甲胺磷、丁硫克百威和氧化毒死蜱作為抑制劑時(shí)，敏感品系雙分子速率常數(shù)(Ki)分別是抗性品系的4.98、4.39和3.11倍。由此認(rèn)為，灰飛虱對丁硫克百威的抗藥性機(jī)理涉及MFO和EST解毒代謝的加強(qiáng)以及靶標(biāo)AChE的不敏感性。 六、灰飛虱敏感性恢復(fù)及殺蟲劑之間的交互作用 本研究通過比較室內(nèi)篩選和室內(nèi)敏感性恢復(fù)飼養(yǎng)品系的抗藥性動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)田間抗性品系經(jīng)過室內(nèi)敏感性恢復(fù)飼養(yǎng)后，對所有被試藥

14、劑的抗性均大幅度下降；而用吡蟲啉、毒死蜱和丁硫克百威進(jìn)行抗性篩選的3個(gè)處理，所獲得的抗性品系對不同藥劑的交互抗性各有差異，其中丁硫克百威篩選的CAR-R品系除了對丁硫克百威的抗性呈正增長外，對其它5種藥劑均呈負(fù)增長；毒死蜱篩選的CHL-R品系對毒死蜱、丁硫克百威、乙酰甲胺磷、氟蟲腈和溴氰菊酯的抗性倍數(shù)均呈正增長，只有對吡蟲啉的抗性呈現(xiàn)了少量的負(fù)增長；同樣，吡蟲啉篩選的IMI-R品系對吡蟲啉、丁硫克百威、毒死蜱和溴氰菊酯的抗藥性呈現(xiàn)正增長

15、，僅對氟蟲腈的抗性略有下降；值得注意的是，本研究發(fā)現(xiàn)所有經(jīng)藥劑處理的品系，對任何藥劑的抗性下降幅度均小于不接觸藥劑的恢復(fù)飼養(yǎng)品系。這表明特定的藥劑處理，雖然不一定對所有藥劑均產(chǎn)生交互抗性，但確實(shí)可以阻止不同藥劑的敏感性恢復(fù)。進(jìn)一步的生化機(jī)理研究表明，不同藥劑處理均能使灰飛虱維持高水平的解毒代謝酶活力，討論認(rèn)為這可能就是藥劑處理延緩灰飛虱對不同殺蟲劑敏感性恢復(fù)的機(jī)理。 七、灰飛虱種群的抗性遺傳力與抗性適合度研究 在室內(nèi)利用

16、對吡蟲啉，毒死蜱，丁硫克百威產(chǎn)生抗性的3個(gè)灰飛虱品系IMI-R、CHL-R和CAR-R進(jìn)行了抗性遺傳力、生物適合度研究。適合度研究表明，3個(gè)抗性品系的適合度顯著地低于敏感品系，毒死蜱、吡蟲啉和丁硫克百威抗性品系的適合度分別是敏感品系的0，372、0.325和0.434倍。由此可見，灰飛虱對吡蟲啉、毒死蜱和丁硫克百威產(chǎn)生抗性后，其適合度均顯著下降。加之灰飛虱的抗性遺傳力較低，故本研究認(rèn)為，通過適當(dāng)?shù)闹卫?，可以有效延緩甚至阻止灰飛虱的抗藥性

17、發(fā)展。 八、灰飛虱殺蟲劑靶標(biāo)基因的克隆和序列分析 采用相同的方法，對灰飛虱乙酰膽堿酯酶的cDNA片段進(jìn)行了克隆和序列分析。測序結(jié)果顯示，成功地從灰飛虱L.striatellus中克隆出兩種AChE基因的cDNA片段，并命名為Ls.αcel、Ls.αce2。序列比對及同源性分析表明，Ls.αcel與其它昆蟲I型AChE基因(αcel)序列相同區(qū)域相似性在90％以上，Ls.αce2與它昆蟲II型AChE(αce2)基因序列相