二化螟對常用殺蟲劑的抗性研究進(jìn)展

常菊花

(長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州434025)

何月平

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖北 武漢430070)

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二化螟對常用殺蟲劑的抗性研究進(jìn)展

常菊花

(長江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州434025)

何月平

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖北 武漢430070)

[摘要]二化螟(Chilo suppressalis)是我國水稻上的重要害蟲之一。目前二化螟的防控仍離不開化學(xué)防治，而二化螟抗藥性問題嚴(yán)重影響了生產(chǎn)上的化防效果。對二化螟的抗性監(jiān)測、抗性機(jī)理、抗性遺傳等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并提出了二化螟抗性治理的一些措施。

[關(guān)鍵詞]二化螟(Chilo suppressalis)；抗性監(jiān)測；生化機(jī)制；分子機(jī)理

二化螟(Chilosuppressalis)屬鱗翅目螟蛾科(Lepidoptera:Pyralidae)，別名鉆心蟲，是我國水稻上的重要害蟲之一。二化螟廣泛分布于亞洲溫帶和亞熱帶稻區(qū)，國內(nèi)除西藏、青海外皆有發(fā)生，常年在長江流域發(fā)生較重，國外分布于亞洲、大洋州、北非和南歐的許多國家。20世紀(jì)90年代以來，二化螟發(fā)生危害再次呈加重趨勢，部分地區(qū)暴發(fā)危害難以防治，對水稻生產(chǎn)構(gòu)成了新的重大威脅。

1二化螟抗性監(jiān)測研究現(xiàn)狀

殺蟲劑選擇作用是害蟲抗藥性進(jìn)化的主要動力。我國二化螟抗藥性監(jiān)測始于20 世紀(jì)70 年代，二化螟抗藥性監(jiān)測的方法主要有點滴法、人工飼料藥膜法、稻苗浸漬法和稻莖浸漬法。其中點滴法適用于以觸殺作用為主的殺蟲劑抗性監(jiān)測，不能體現(xiàn)殺蟲劑的胃毒作用，其他3種方法可以同時檢測殺蟲劑的胃毒和觸殺作用。田間二化螟對殺蟲單、三唑磷、氟蟲腈和氯蟲苯甲酰胺等的抗性進(jìn)化與田間藥劑使用水平密切相關(guān)，抗性分布有明顯的地區(qū)性。

自1983年六六六停用后，殺蟲單(雙)長期成為防治水稻螟蟲的首要藥種，在很多地區(qū)呈連續(xù)單一使用局面。1998年后陸續(xù)監(jiān)測到一些種群(尤其是浙江省)已對殺蟲單產(chǎn)生了很高水平的抗性[1～3]，但隨著高抗地區(qū)多年停止使用該藥劑之后，從2008年起對殺蟲單的抗性開始有所下降，各地二化螟對殺蟲單的抗性普遍回落到中等水平以下。以浙江瑞安種群為例，2001年起，瑞安地區(qū)暫停使用殺蟲單，二化螟對殺蟲單的抗性水平從2002年的110多倍降低到2005年的50倍左右，2005年起高毒農(nóng)藥開始被禁用，部分農(nóng)民重新使用殺蟲單，抗性又快速回升，到2008年達(dá)到頂峰(170多倍)，之后由于氯蟲苯甲酰胺等新型殺蟲劑進(jìn)入市場,殺蟲單又被停止使用，抗性又呈回落趨勢，至2013年降至20倍左右[4,5]。

三唑磷于20世紀(jì)90年代后期在主要稻區(qū)大面積推廣應(yīng)用，成為繼殺蟲單防效較差之后的主要治螟藥劑。1999年監(jiān)測發(fā)現(xiàn)浙江南部地區(qū)已產(chǎn)生了高抗(57～165倍)[1]，隨后陸續(xù)在浙江、江蘇、江西及廣西等地區(qū)發(fā)現(xiàn)中等至高水平抗性[3,4,6]，至2013年浙江、江西、湖南等省部分地區(qū)對三唑磷處于中等至高水平抗性(抗性倍數(shù)61.7～209.8倍)，而江蘇、湖北等省二化螟種群對三唑磷處于敏感至低水平抗性(全國農(nóng)技推廣中心發(fā)布的2013年監(jiān)測數(shù)據(jù))。

氟蟲腈于1997年開始在浙江東南部推廣用于防治水稻螟蟲，由于其對大多數(shù)水稻害蟲高效，隨后擴(kuò)大至整個長江中下游及東南沿海地區(qū)，使用量也呈逐年增加趨勢，至2005年由于高毒農(nóng)藥被禁用以及褐飛虱大面積特大發(fā)生，氟蟲腈成為當(dāng)時防治水稻害蟲的主導(dǎo)藥劑，且田間使用量非常大，導(dǎo)致有些種群二化螟已對其產(chǎn)生了中等水平抗性，如2006年浙江瑞安和蒼南種群對氟蟲腈的抗性水平為19.1～23.4倍[7]。2009年氟蟲腈由于對水生生物的高毒性而被禁止在水田使用。

在繼高毒高生態(tài)風(fēng)險藥劑被禁用和高抗品種被替換之后，毒死蜱和阿維菌素開始在各稻區(qū)推廣使用。目前浙江、江西、湖南等省部分地區(qū)對毒死蜱處于中等水平抗性(10.2～40.8倍)，江蘇、湖北等省二化螟種群對毒死蜱比較敏感(全國農(nóng)技推廣中心發(fā)布的2013年監(jiān)測數(shù)據(jù))。阿維菌素自1998年起以混劑形式登記用于防治水稻二化螟，田間二化螟對阿維菌素抗性發(fā)展比較緩慢，至今也只有少數(shù)種群產(chǎn)生了十幾倍抗性(如全國農(nóng)技推廣中心發(fā)布的2013年監(jiān)測結(jié)果：浙江、江西部分地區(qū)種群抗性倍數(shù)為13.6～15.3倍)。

氯蟲苯甲酰胺是作用于魚尼丁受體的雙酰胺類殺蟲劑，對幾乎所有鱗翅目昆蟲有很好活性，成為當(dāng)前害蟲綜合治理推薦的優(yōu)選殺蟲劑之一，2008年起在我國登記用于防治水稻二化螟。雖然使用年限很短，但是其抗性上升趨勢明顯，至2013年浙江象山、江西上高、湖南東安種群已上升為中等水平抗性(全國農(nóng)技推廣中心發(fā)布的2013年監(jiān)測結(jié)果：抗性倍數(shù)10.7～13.0倍)。

2二化螟抗藥性機(jī)制研究現(xiàn)狀

2.1二化螟抗藥性的生化機(jī)制

害蟲產(chǎn)生的抗藥性的機(jī)理主要是表皮穿透性下降、解毒代謝作用增強和靶標(biāo)敏感性下降這3個方面。單純表皮穿透率降低一般不能引起高水平的抗性,但能對抗性有強化作用。二化螟對殺蟲劑生化抗性主要與羧酸酯酶(EST)、多功能氧化酶(MFO)、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST)有關(guān)。二化螟生化抗性機(jī)制研究大多數(shù)是基于酶抑制劑生物測定和酶活力測定的結(jié)果。

20世紀(jì)80年代，Konno等[8]對二化螟抗有機(jī)磷殺蟲劑的機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)二化螟對殺螟硫磷的抗性機(jī)制為EST活性增強。國內(nèi)對二化螟抗性機(jī)制的研究始于20世紀(jì)80年代后期。王強等[9]和田學(xué)志等[10]的活體增效研究表明，解毒代謝作用增強是二化螟對敵百蟲、殺蟲雙、久效磷的抗性的主要原因。韓啟發(fā)等[11]的酶活測定發(fā)現(xiàn)二化螟對殺螟硫磷的抗性與EST、MFO、乙酰膽堿酯酶(AChE)有關(guān)。彭宇等[12]和韓招久[2]的研究表明，二化螟對甲胺磷的抗性機(jī)理可能與MFO的O-脫甲基作用活力增高和AChE的敏感性降低有關(guān)。曲明靜[13]研究表明解毒代謝酶和AChE參與了二化螟對三唑磷抗性的形成。李秀峰等[14]和韓招久[2]發(fā)現(xiàn)MFO活性提高可能是二化螟對殺蟲單抗性的一個重要機(jī)制，GST可能也參與了二化螟對殺蟲單抗性的形成。姜衛(wèi)華等[15]和Li等[16]的研究表明EST、GST和MFO與二化螟對氟蟲腈抗性的形成有一定關(guān)系。

黃誠華等[17]對浙江不同地區(qū)二化螟種群抗性相關(guān)酶系的活性與頻率分布進(jìn)行了比較，表明二化螟對氟蟲腈和殺蟲單的抗性水平與GST及MFO活性的變化呈正相關(guān)，二化螟對三唑磷產(chǎn)生抗性與其AChE的敏感度下降有關(guān)。

He等[4]的活體增效測定發(fā)現(xiàn)田間二化螟種群(浙江瑞安2011年種群，RA11)對殺蟲單的高抗和對毒死蜱的中抗與解毒代謝酶沒有關(guān)系，EST參與了對三唑磷的高抗形成，EST和MFO參與了對氟蟲腈的中抗形成；而二化螟對溴氰菊酯的高抗主要與MFO相關(guān)，EST和GST也參與抗性形成。He等[18]的活體增效測定發(fā)現(xiàn)田間二化螟種群對氯蟲苯甲酰胺的中等抗性與MFO密切相關(guān)，EST參與了抗性形成。

2.2二化螟抗藥性的分子機(jī)理

隨著基因組學(xué)的發(fā)展，很多與抗藥性相關(guān)的基因被鑒定出來。韓招久[2]進(jìn)行敏感和抗性二化螟乙酰膽堿受體(nAChR)功能亞基的cDNA序列比較，認(rèn)為nAChR靶標(biāo)不敏感性可能與二化螟對殺蟲單抗性的形成有關(guān)。姜曉靜等[19]發(fā)現(xiàn)二化螟AChE基因Ch-acel中存在A314S突變與三唑磷的抗性有關(guān)。劉瑩等[20]基于轉(zhuǎn)錄組預(yù)測出11個EST基因、15個GST基因和95個細(xì)胞色素P450基因，以及AChE、AChR、鈉離子通道、GABA和魚尼丁受體靶標(biāo)基因各9、8、6、5和19個。Wang 等[21]鑒定分析了77個P450基因，克隆得到28個基因全長序列，這些P450基因分屬于4個分支，其中clan3包含29個基因。已報道的很多與抗性相關(guān)的CYP6和CYP9家族基因就屬于clan3[22]。

3二化螟抗性遺傳的研究進(jìn)展

Konno等[4]用回歸線法研究了抗有機(jī)磷的日本二化螟對殺螟硫磷和甲基嘧啶磷的抗性遺傳，結(jié)果表明其抗性遺傳方式為不完全隱性、非胞質(zhì)遺傳、由單個主基因控制。國內(nèi)外關(guān)于二化螟及擬除蟲菊酯類殺蟲劑的抗性風(fēng)險評估的相關(guān)報道很多。韓啟發(fā)等[9]通過室內(nèi)用殺螟硫磷連續(xù)7代篩選，得出二化螟對殺螟硫磷抗性的現(xiàn)實遺傳力(h2)為0.277，認(rèn)為現(xiàn)實遺傳力較低、產(chǎn)生高抗性的潛力不大；曹明章[23]的研究得出，二化螟對氟蟲腈和三唑磷的h2分別為0.3388和0.4835，采用殺蟲單對二化螟的前期連續(xù)6代篩選的h2為0.2303，后期連續(xù)篩選5代的h2為1.2055。

4二化螟抗性治理措施

目前針對二化螟的防治，在提倡 “農(nóng)藥減量防控”等理念的綜合治理的同時，需要及時掌握田間抗藥性發(fā)展動態(tài)，了解抗藥性進(jìn)化機(jī)制，從而加強對現(xiàn)有防治藥劑的抗性治理，以延長藥劑使用壽命。具體措施如下：對二化螟抗藥性進(jìn)行監(jiān)測，在重點省份和地區(qū)進(jìn)行抗性普查，掌握抗藥性動態(tài)，開展害蟲抗藥性預(yù)測預(yù)報，指導(dǎo)合理使用農(nóng)藥；進(jìn)行農(nóng)藥的合理混配和輪用，延緩抗藥性的產(chǎn)生；采取有效可行的非化學(xué)防治措施，減輕藥劑的選擇壓力，延緩抗性產(chǎn)生與發(fā)展。

通過研究揭示害蟲抗性產(chǎn)生的機(jī)理，一方面有助于提出克服或延緩抗性的具體措施，另一方面可以加深人們對害蟲生理生化、靶標(biāo)結(jié)構(gòu)與功能、藥劑作用機(jī)理與代謝等的了解，有助于今后設(shè)計創(chuàng)制更好的藥劑品種。

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[收稿日期]2015-07-20

[基金項目]長江大學(xué)博士啟動基金項目(801100010124)；長江大學(xué)自然科學(xué)預(yù)研項目(7011001902)。

[作者簡介]常菊花 (1982-)，女，講師，博士，主要從事農(nóng)藥毒理學(xué)研究。通信作者：何月平，heaoe@163.com。

[中圖分類號]S435.112+.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)09-0004-03

[引著格式]常菊花，何月平.二化螟對常用殺蟲劑的抗性研究進(jìn)展[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版) ，2016，13(9)：4～6,21.