截形葉螨抗噠螨靈種群抗性遺傳方式的研究

宋麗雯,　張君霞,　楊順義,　沈慧敏

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)省部共建教育部重點實驗室, 中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展中心, 蘭州　730070)

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截形葉螨抗噠螨靈種群抗性遺傳方式的研究

宋麗雯,張君霞,楊順義,沈慧敏*

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)省部共建教育部重點實驗室, 中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展中心, 蘭州730070)

通過對室內(nèi)選育出的截形葉螨敏感品系和抗噠螨靈品系的雜交和回交試驗表明:所測得的截形葉螨正交F1SR(SS♀×RR♂)和反交F1RS(RR♀×SS♂)代的顯性度 DSR和 DRS分別為0.40和0.60,表明抗性由不完全顯性基因控制;兩個D 值(DRS和 DSR)95%置信限有重疊,并且經(jīng)t檢驗,兩個D 值不存在顯著差異(P >0.05),證明截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳為常染色體控制;回交F2代(BC1RS和BC1SR)的實際死亡率和期望值經(jīng)χ2檢驗,無顯著性差異(χ2=9.72,df =9, P> 0.05),表明抗性遺傳由單基因控制。

截形葉螨;噠螨靈;抗性;遺傳方式

目前防治截形葉螨仍以化學(xué)防治為主。據(jù)報道截形葉螨已對許多常用殺蟲殺螨劑產(chǎn)生了抗藥性[3-5],給防治造成了較大的困難。而昆蟲的抗藥性可以遺傳,體現(xiàn)出生物進(jìn)化過程中對環(huán)境的一種適應(yīng)性?？剐栽鲩L的速度在藥劑選擇下會受到抗性基因的顯、隱性程度的影響,而這些基因的形成又受到遺傳學(xué)因子、生物學(xué)因子等許多因子的影響。因此通過對害螨抗藥性遺傳方式的研究,可判斷出抗性的發(fā)展速度和水平,這對抗藥性監(jiān)測和治理有著十分重要的意義[6]。噠螨靈(pyridaben)是線粒體電子傳遞抑制劑(mitochondrialelectrontransportinhibitorsMETI)類殺螨劑的一種,因其結(jié)構(gòu)新穎、作用機(jī)制獨特,殺葉螨高效、廣譜,目前在甘肅玉米制種田應(yīng)用較為廣泛,本研究探索了截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳方式,以期為合理有效地制定截形葉螨的抗性治理策略、延長噠螨靈制劑的使用壽命提供一定的理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試螨類

敏感品系(susceptiblestrain,SS):將采自甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米試驗田(未接觸過任何農(nóng)藥)的截形葉螨在實驗室內(nèi)用盆栽菜豆苗連續(xù)飼養(yǎng)約90代,飼養(yǎng)期間不接觸農(nóng)藥,以保證葉螨相對較高的敏感性。

抗噠螨靈品系(pyridaben-resistantstrain,Py-R):從敏感品系中分出部分截形葉螨個體進(jìn)行擴(kuò)繁,然后用噠螨靈藥劑進(jìn)行汰選,濃度保持在殺死種群70% 左右個體的劑量,選育至第49 代,抗性指數(shù)(resistantindex, RI)為951.6倍。

1.2供試藥劑

15%噠螨靈乳油(江蘇藍(lán)豐生物化工股份有限公司)。

借用哈羅德·布魯姆在《影響的焦慮》中給出的詩的誤讀的六種“修正比”〔6〕4，《食蓮人》正是對荷馬的一種偏移式“誤讀”。通過對“食蓮人國”這個細(xì)節(jié)的放大或擴(kuò)充，史詩中原有的含義發(fā)生了某種微妙的變化，尤利西斯的水手從冒險家和思鄉(xiāng)者變成了不愿返鄉(xiāng)的食蓮人。丁尼生巧妙地用第一人稱“我們”虛構(gòu)了水手們的“合唱曲”，讓讀者將自己認(rèn)同于古希臘的水手，對人間苦難發(fā)出了強(qiáng)烈的指控，對諸神表示了懷疑和反叛，并將它上升到某種哲學(xué)高度：

1.3生物測定

參照FAO推薦的玻片浸漬法(slide-dipmethod)[7]。試驗時挑取截形葉螨雌成螨,用雙面膠帶將其背部粘在載玻片一端,每塊玻片粘雌成螨30 頭。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果將15%噠螨靈乳油稀釋成系列濃度梯度,每處理濃度設(shè)置3個重復(fù),另以蒸餾水為對照。24h后檢查死亡率,用Finney幾率分析法求出噠螨靈對截形葉螨敏感種群(SS)、抗性種群(Py-R)的毒力回歸方程、坡度、LC50和95%置信限,用χ2進(jìn)行檢驗。

1.4雜交回交試驗

參照何林等的方法[8],分別挑取抗性和敏感種群的雄成螨和第二雌若螨種群(為保證進(jìn)行雜交試驗的雌成螨絕對未交配過,在該螨的后期靜伏階段即將雌螨分離,單獨飼養(yǎng))各200頭,分別進(jìn)行配對雜交,得F1代,即F1RS(RR♀×SS♂)和F1SR(SS♀×RR♂)。

雖然葉螨可以孤雌產(chǎn)雄,F1代自交產(chǎn)生的后代即為回交個體[9],但為了試驗的準(zhǔn)確性,再用F1代與親本進(jìn)行回交,得到F2代。即挑取F1代的F1RS和F1SR品系的第Ⅱ雌若螨,分別與親本交配,得到F2代,即BC1RS(F1RS♀×RR♂)和BC1SR(F1SR♀×SS♂)。然后測定親本(Py-R和SS),雜交F1代(F1RS和F1SR),回交后代(BC1RS和BC1SR)的劑量對數(shù)-死亡率幾率值線,根據(jù)毒力回歸線進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.5顯性度的測定

抗性顯性度主要根據(jù)Stone[10]提出的Falconer公式進(jìn)行測定

其中X1、X2和X3,分別代表親本抗性種群Py-R、雜交F1代和親本敏感種群SS的LC50對數(shù)值。D=1時抗性基因為完全顯性;0

1.6細(xì)胞質(zhì)影響確定

雜交F1代,即F1RS或F1SR,除性染色體外,都具有相同的基因型。如果在雜交F1代中抗性顯性度存在差異,表明抗性遺傳基因受細(xì)胞質(zhì)遺傳因子或母體的影響;如果雜交F1代的抗性顯性度無明顯差異,則表明抗性受染色體遺傳因子影響[11]。具體的顯性度方差及t測驗計算方法參照武予清等的方法[12]。

1.7單基因或多基因遺傳的確定

主要依據(jù)回交后代(F2代)的劑量-反應(yīng)曲線來確定截形葉螨對噠螨靈的抗性是由單基因還是多基因控制。若F2代的劑量-反應(yīng)曲線與F2代的劑量-期望反應(yīng)曲線(即對一定劑量藥劑下F2代的期望死亡率作圖)沒有顯著差異,可初步確定為單因子抗性遺傳,反之則認(rèn)為抗性受多基因控制。為了進(jìn)一步證實初步分析的結(jié)果,用卡方(χ2)測驗進(jìn)行適合性檢驗,具體方法參照Preisler等[13]。

2　結(jié)果與分析

2.1截形葉螨敏感品系(SS)、抗性品系(Py-R)、F1代(F1RS和F1SR)及回交后代(BC1RS和BC1SR)的毒力測定結(jié)果

本試驗所用截形葉螨敏感種群(SS)的LC50為 17.08mg/L,抗噠螨靈種群(Py-R)第49代的LC50為 16 253.59mg/L,其抗性指數(shù)為951.6倍。

從表1可知,截形葉螨雜交F1代(除F1RS外)和回交F2代的斜率(b值)都比敏感品系SS和抗性品系Py-R的小,表明SS與Py-R雜交后,產(chǎn)生了較多雜合子個體;雜交Fl代的抗性指數(shù)分別為118.6倍(F1SR)和240.2倍(F1RS),回交后代分別為83.8倍(BC1SR)和98.0倍(BC1RS),說明抗性品系與敏感品系雜交后,其子代及其回交后代的抗性水平與親本抗性品系相比明顯降低,但與親本敏感品系相比,抗性仍然維持在一定的水平。

表1　截形葉螨各品系的抗性水平測定Table 1　Resistance determination of different strains of Tetranychus truncatus

2.2顯性度測定結(jié)果

根據(jù)Falconer公式計算得出SS和Py-R種群雜交F1代的顯性度D,即DSR=0.396,DRS=0.597,二者均在0

2.3細(xì)胞質(zhì)影響確定

2.4單基因或多基因遺傳的確定

由圖1和圖2可以看出,回交F2代(BC1SR和BC1RS)的實際劑量-反應(yīng)曲線在死亡率幾率值等于5處有一平坡,而且實測的LD-P線與期望劑量-反應(yīng)曲線基本重疊,無明顯差異,因此可以初步斷定抗性是由單基因控制。

圖1　截形葉螨回交后代BC1RS的實際劑量-反應(yīng)曲線 和期望劑量-反應(yīng)曲線Fig.1　LD-P lines of actual mortality and expected mortality for backcross BC1RS of Tetranychus truncates

圖2　截形葉螨回交后代BC1SR的實際劑量-反應(yīng)曲線 和期望劑量-反應(yīng)曲線Fig.2　LD-P lines of actual mortality and expected mortality for backcross BC1SR of Tetranychus truncates

3　討論

一般情況下,若兩個品系雜交后,親本和雜交F1代劑量對數(shù)-死亡幾率值回歸線的R2=1時,則證明所用試驗材料是純合子,但回交后代,即F2代的劑量-反應(yīng)曲線不呈直線關(guān)系,而是呈不同的形狀,而這些不同的形狀可用來分析表現(xiàn)型分離的相對比例以及可能涉及的遺傳因子[14]。本試驗中,所測得的截形葉螨親代SS、Py-R和雜交F1代F1SR(SS♀×RR♂)和F1RS(RR♀×SS♂)代的LD-P線都呈直線(R2=1),且親代的LD-P線坡度很陡(即b值很大),說明親代兩個品系在遺傳學(xué)上具有同質(zhì)性(純合子品系),因此本次雜交試驗證明是成功的。

昆蟲抗藥性遺傳方式研究較早,研究難度相對較小,也是目前研究較多的一個方向。但大都集中在棉鈴蟲(Helicoverpa armigera)和小菜蛾(Plutella xylostella)等昆蟲對不同藥劑產(chǎn)生抗性的遺傳方式上[15]。如呂梅等[16]研究發(fā)現(xiàn)棉鈴蟲對丙溴磷(profenofos)抗性遺傳方式為常染色體不完全隱性遺傳。關(guān)于葉螨及捕食螨類對于不同藥劑的抗性遺傳方式的研究較少,目前主要有捕食螨尼氏鈍綏螨(Amblyseius nicholsi)、擬長毛鈍綏螨(Amblyseius pseudolongispinosus)和農(nóng)業(yè)害螨朱砂葉螨(Tetranychus cinnabarinus)對有機(jī)磷和菊酯類的一些藥劑的抗藥性遺傳方式的報道。如吳孔明和劉芹軒[9]通過對朱砂葉螨對氧化樂果的抗性研究發(fā)現(xiàn),其抗性遺傳方式為不完全顯性基因控制的單基因遺傳。何林等[8]研究發(fā)現(xiàn)朱砂葉螨對甲氰菊酯的抗性為單基因控制的不完全隱性遺傳方式。

而國內(nèi)外對截形葉螨抗性遺傳方式研究幾乎為空白。僅vanPottelberge等[17]通過對二斑葉螨敏感品系和抗性品系的正交、反交和回交試驗表明:二斑葉螨對噠螨靈的抗性是常染色體單基因完全顯性遺傳。本研究發(fā)現(xiàn),截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳方式為常染色體控制的單基因遺傳,且為不完全顯性控制。這與vanPottelberge等[17]的結(jié)論略有不同,說明了不同害螨對同一殺蟲劑的抗性遺傳方式可能存在一定差異,也反映了抗性機(jī)理的復(fù)雜性,因此應(yīng)進(jìn)一步明確截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳因子,建立抗性近等基因系,從分子角度研究其抗性機(jī)制,從而為合理有效地制定害螨的抗性治理策略提供一定的理論依據(jù)。

此外，研究害蟲抗藥性的遺傳方式,可對抗性的發(fā)展速度和水平做出判斷,有助于找出抗性治理的辦法。如昆蟲的抗性為單因子遺傳,則其抗性譜較窄,在抗性綜合治理中可使用尚未與之發(fā)生交互抗性的殺蟲劑來治理;若抗性由多因子遺傳因子控制,其抗性雖發(fā)展較緩慢,但抗性譜較寬,所產(chǎn)生的抗性更難以對付。本文研究結(jié)果表明,截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳方式屬于單基因不完全顯性遺傳,因此對于已產(chǎn)生噠螨靈抗性的截形葉螨可換用對噠螨靈還未產(chǎn)生交互抗性的殺蟲(螨)劑進(jìn)行輪換使用或混合使用來治理。

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(責(zé)任編輯：楊明麗)

ResistanceinheritancepatternstopyridabeninTetranychus truncatus

SongLiwen,ZhangJunxia,YangShunyi,ShenHuimin

(CollegeofPrataculture,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation,TheSino-U.S.CenterforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)

Crossandbackcrossbetweenthepyridaben-resistantstrain(Py-R)andsusceptiblestrain(SS)wereusedtoexploretheinheritancepatternofTetranychus truncatusEharatopyridaben.Theestimateddegreesofdominance(D)fortheF1femalesfromSS♀×RR♂crossesandRR♀×SS♂crosseswere0.40and0.60,respectively,illustratinganincompletelydominantinheritanceofresistance.The95%confidencelimitofthetwodegreesofdominancewassuperposed,showingnosignificantdifferencebetweenDSRandDRS.Itrevealedthattheresistanceinheritancewasnotmaternalinheritance.Thechi-square(χ2)goodness-of-fitanalysisindicatedthatthemortalitiesobservedinF2females(F1SR♀×SS♂andF1RS♀×RR♂)werenotsignificantlydifferent(χ2=9.72, df=9, P> 0.05)fromtheexpectedvalues.Itindicatedthattheresistancewasconsistentwithsingle-geneinheritancemodel.

Tetranychus truncatus;pyridaben;resistance;inheritancepatterns

2014-12-26

2015-03-24

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201103020); 國家自然科學(xué)基金(31260442); 甘肅省科技計劃項目(1308RJYA053); 盛彤笙科技創(chuàng)新基金(GSAU-STS-1518)

E-mail:ndshm@gsau.edu.cn

S481.4

ADOI：10.3969/j.issn.0529-1542.2016.01.019