新煙堿類殺蟲劑吡蟲啉的抗性研究進展

何 玲，王李斌

(1.陜西省農藥管理檢定所，陜西 西安 710003； 2.陜西省植物源農藥研究與開發(fā)重點實驗室，陜西 楊凌 712100； 3.陜西省生物防治實驗站，陜西 西安 710003)

吡蟲啉(imidacloprid，IMI) 是1984年由德國拜耳和日本農藥公司共同開發(fā)并推向市場的第一個合成煙堿類殺蟲劑，是第一代新煙堿類殺蟲劑的典型代表，化學名稱為1-(6-氯-3-吡啶甲基)-N-硝基咪唑-2-亞胺，官能團直接相連，雜環(huán)部分為6-氯-3-吡啶甲基。吡蟲啉的結構特征決定了其具有低的脂水分配系數(logP)值、難以被質子化以及藥效基團帶負電等特性，使得它具有了良好的內吸傳導性以及高的選擇性和生物活性，因而可以通過葉面噴施、種子處理、土壤施用等多種靈活的方式使用，尤其是在種衣劑領域的應用，不僅提高了其環(huán)境相容性，也增強了植物抵御刺吸式口器害蟲的能力，同時還可誘導植物的抗病能力。截止2016年5月，我國登記吡蟲啉產品1 290個。其中臨時登記產品26個，正式登記產品1 264個；原藥產品76個，制劑產品1 214個。主要劑型：可濕性粉劑501個，乳油218個，種子處理劑110個，水分散粒劑101個，可溶液劑99個，懸浮劑88個，餌劑41個，微乳劑23個，顆粒劑11個。登記涉及蔬菜、水果、棉花、茶樹等多種作物，登記對象包括雙翅目、鱗翅目、鞘翅目等多種害蟲。研究害蟲對吡蟲啉的抗藥性情況，可以延緩吡蟲啉的使用壽命，同時也為抗藥性治理提供新的理論指導。

1 害蟲對吡蟲啉的抗藥性現狀

目前，吡蟲啉在田間推廣已經20余年。近年來，隨著吡蟲啉等新煙堿類殺蟲劑的過量頻繁使用，害蟲的抗藥性發(fā)展也日趨嚴重。據報道，褐飛虱(Nilaparvatalugens)、棉蚜(Aphisgossypii)、韭菜遲眼蕈蚊(Bradysiaodoriphaga)等均已對其產生一定的抗性。

1.1 水稻稻飛虱對吡蟲啉的抗藥性現狀 1995年新煙堿類殺蟲劑被引進我國防治稻飛虱，一直是水稻上的主要防治藥劑，但在2005年褐飛虱對吡蟲啉產生高水平抗性，隨后吡蟲啉被暫停防治褐飛虱，然而最近報道發(fā)現褐飛虱對吡蟲啉抗性依然有上升趨勢。

李榮玉等在室內采用浸漬法測定了2013～2015年采自貴州稻區(qū)黃平、桐梓和開陽3地的褐飛虱種群對吡蟲啉的抗性。結果表明：與敏感品系相比，貴州3地田間褐飛虱種群對吡蟲啉的抗藥性達到中等抗性水平，抗性倍數(resistance ratio，RR)為21.88～95.38倍。3地褐飛虱種群對吡蟲啉抗藥性均呈上升趨勢，且桐梓種群的上升幅度較大，在2015年對其的抗性水平較高，這與當年該地褐飛虱爆發(fā)程度以及用藥水平一致[1]。張小磊等于2009～2014年采用稻浸漬法監(jiān)測了湖北稻區(qū)5地褐飛虱種群已對吡蟲啉產生高水平抗性RR=101.8～1 239.4，并且抗性呈上升趨勢[2]。

1.2 棉蚜對吡蟲啉的抗藥性現狀 棉蚜屬同翅目蚜科，多食性害蟲，世界性分布，是棉田主要的刺吸類害蟲之一。由于棉蚜年發(fā)生世代多，發(fā)生量大，危害重，所以在防治上國內外均采用化學防治。因長期使用有機磷、氨基甲酸酯和擬除蟲菊酯三大類藥劑，導致棉蚜對這些殺蟲劑產生了不同程度的抗藥性。隨著新煙堿類藥劑的開發(fā)和廣泛使用，緩解了棉蚜抗藥性的發(fā)展，其中應用最為廣泛的品種是吡蟲啉。然而隨著吡蟲啉應用范圍的不斷擴大和使用頻次的不斷增加，加之選擇壓較高及使用品種單一，又出現害蟲抗吡蟲啉的新問題。

李菁等于2007年對田間棉蚜進行調查，發(fā)現江蘇南京種群最為敏感，河南安陽、山東泰安和北京地區(qū)棉蚜與之相比，抗性分別為2.21、7.63和9.53倍；經過25次連續(xù)篩選，敏感棉蚜種群對吡蟲啉的抗性基本屬于穩(wěn)定增長，但篩選至19代，抗性倍數穩(wěn)定在20倍左右。這說明連續(xù)施用吡蟲啉，棉蚜對該藥劑具有產生中等水平抗性的風險[3]。楊煥青等于2009年從未施藥地區(qū)采集敏感棉蚜，并對該種群進行吡蟲啉室內抗性選育27代，棉蚜對吡蟲啉的抗性上升到24.96倍，達中抗水平[4]。史曉斌等于2009年采集敏感棉蚜種群，用吡蟲啉經45代連續(xù)篩選(RT45)，其抗性達42.19倍；2010年采集山東夏津縣田間種群(XJ)對吡蟲啉抗性達34.5倍。RT45和XJ對烯啶蟲胺的抗性分別達5.28和4.89倍，交互抗性顯著[5]。張帥等監(jiān)測2013年～2014年間，河北邱縣、山東濱州、河南西華三地田間棉蚜種群對吡蟲啉抗性倍數均>900倍，特別是西華種群從973.4倍上升到2 207.6倍[6]。崔麗等2016年報道河南許昌和河北邯鄲的棉蚜對吡蟲啉的抗性倍數<5，處于敏感階段；河北廊坊，新疆阿克蘇，山東德州和新疆奎屯棉蚜種群均對吡蟲啉產生了一定程度的抗性，抗性倍數分別為22.6，26.3，53.5 和61.1倍，達到了中等抗性水平[7]。

1.3 韭菜遲眼蕈蚊對吡蟲啉的抗藥性現狀 韭菜遲眼蕈蚊，屬眼蕈蚊科遲眼蕈蚊屬，是韭菜等百合科蔬菜的主要害蟲。韭菜遲眼蕈蚊在保護地的危害尤其嚴重，幼蟲俗稱韭蛆主要取食韭菜的根莖和鱗莖，是造成韭菜減產的主要原因之一。目前，田間韭菜遲眼蕈蚊防治的主要方法為化學防治，有些地區(qū)菜農采用大量有機磷農藥灌根，導致韭菜殘留超標，食用韭菜中毒現象時有發(fā)生。吡蟲啉由于其獨特的作用方式，在土壤中優(yōu)良的傳導性，對韭蛆具有觸殺和胃毒聯(lián)合作用，已經成為我國登記防治韭菜遲眼蕈蚊的主要藥劑。

李照諾等2015年對天津地區(qū)田間韭菜遲眼蕈蚊幼蟲，吡蟲啉連續(xù)選擇三代抗性倍數為1.36(F1)、1.95(F2)、2.54(F3)[8]。陳澄宇等2016年監(jiān)測發(fā)現韭菜遲眼蕈蚊幼蟲河北唐山種群對吡蟲啉已產生中等水平抗性(15.10倍)，河南許昌種群為低水平抗性(6.72倍)，而河北保定(3.88倍)和山東濰坊(3.27倍)種群對吡蟲啉為敏感性下降[9]。丁倩等2016年報道，全國7個韭菜主產區(qū)山東聊城、山東鄒平、河南鄭州、河北定州、河北唐山、陜西周至和楊凌，韭菜遲眼蕈蚊幼蟲對吡蟲啉的抗性倍數分別為19.6、5.07、9.89、3.33、7.78、3.43和5.67[10]。齊素敏等2016年通過對山東省不同地區(qū)種群韭蛆進行抗性監(jiān)測，結果表明：泰安、莘縣、茌平、沂源和壽光種群對吡蟲啉耐藥性提高，抗性為3.31～4.29倍，濟南和臨沭種群對吡蟲啉保持敏感[11]。

1.4 其它害蟲對吡蟲啉的抗藥性現狀 閆文茜等報道，2009年北京地區(qū)所采集的蔬菜煙粉虱對吡蟲啉的抗藥性很高，LC50達到7 142.80mg/L，抗性倍數達到819.13倍，為極高水平抗性[12]。王圣印研究發(fā)現經過35代篩選，西花薊馬對吡蟲啉的抗性上升到21. 26倍。西花薊馬對吡蟲啉與阿維菌素和甲維鹽存在中等水平交互抗性，與氯氟氰菊酯、滅多威和毒死蜱存在低水平交互抗性[13]。祝菁等報道蘋果綿蚜對吡蟲啉的抗藥性情況：河北昌黎2012 (RR為10.6)，陜西乾縣2012 (RR為27.5)及山東濟南2012～2013 (RR分別為11.2和14.3)為中等水平抗性；而乾縣2013 (RR為441)、濟南2014～2015(RR分別為331和332)、新疆察布查爾2015和江蘇豐縣2015種群[RR (估)>2 000]已達極高水平抗性。且察布查爾和濟南種群對吡蟲啉的抗性水平呈逐年提高趨勢[14]。王利平等報道山東省5個不同地區(qū)桃蚜種群對吡蟲啉的抗性具有較大差異，煙臺種群對吡蟲啉仍處于敏感狀態(tài)，但臨沂種群對吡蟲啉的抗性已經上升到了中等水平抗性[15]。孟建玉等研究結果表明：貴州省9個地區(qū)34個縣市的煙蚜種群對吡蟲啉的抗藥性，9個地區(qū)的煙蚜對吡蟲啉的平均抗性倍數在2.03～9.29之間；34個縣市中，煙蚜對吡蟲啉的抗性倍數分布在1.61～12.77之間[16]。白秀華等報道臺灣高雄地區(qū)的德國小蠊和德國大蠊對吡蟲啉抗性為2.38倍和2.53倍，皆為低抗藥性[17]。

2 害蟲對吡蟲啉的抗性機制

殺蟲劑通過接觸和取食等方式進入蟲體后，首先受到昆蟲體內非靶標組織的吸附、儲存和水解，主要表現為脂肪顆粒對殺蟲劑的包被和代謝解毒酶系對殺蟲劑的代謝能力，然后才能作用于靶標。昆蟲通過增強對農藥的吸附、儲存和水解作用以降低殺蟲劑毒性來保護自己的靶標位點免于殺蟲劑毒害，從而使昆蟲表現出一定的抗性。目前，關于害蟲對吡蟲啉抗性機制的研究主要集中在代謝抗性和靶標抗性兩方面。

吡蟲啉在昆蟲中的代謝與其毒理作用的發(fā)揮密切相關。在不同種類昆蟲中，吡蟲啉的代謝產物大致是一致的，僅個別代謝產物可能有所不同。研究表明，預先用P450s的抑制劑增效醚(piperonyl buoxide，PBO)處理后，家蠅對吡蟲啉的代謝有所降低，表明家蠅中吡蟲啉的代謝主要是氧化代謝。烯式吡蟲啉作為吡蟲啉的重要氧化代謝產物，雖然其與家蠅頭部煙堿型乙酰膽堿受體的結合活性與母體吡蟲啉基本相同，但由于吡蟲啉先經氧化代謝產生親水性的羥基化吡蟲啉，然后再脫羥基產生烯式吡蟲啉，而此脫羥基化作用是遠離靶標作用部位的，從而使得烯式吡蟲啉的毒性不能顯著影響家蠅。因此，家蠅對吡蟲啉的氧化代謝導致了其對吡蟲啉及其代謝物敏感性的降低。

靶標位點因為發(fā)生突變，與殺蟲劑的結合能力下降而變得不敏感，產生殺蟲劑的靶標抗性。在昆蟲神經系統(tǒng)中，殺蟲劑的作用靶標分子有AChE、nAChRs和γ—GABA受體等。劉敘軒等從敏感和抗性褐飛虱中分別克隆了煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR) 的5個α亞基，發(fā)現克隆自抗性品系的兩個亞基發(fā)生了突變，由酪氨酸突變?yōu)榻z氨酸，導致了nAChR 敏感性的降低，其在褐稻虱對吡蟲啉抗性機制中起著重要作用，這首次為吡蟲啉存在靶標抗性提供了直接證據[18]。

3 結語與展望

系統(tǒng)評價吡蟲啉在推廣使用過程中產生抗性的情況，可以有效延長吡蟲啉的使用壽命，為科學合理使用吡蟲啉提供理論依據。采取多種措施，最大限度延緩甚至阻止吡蟲啉抗性的發(fā)生和發(fā)展。首先，重視與吡蟲啉產生交互抗性和負交互抗性的農藥，在吡蟲啉產生抗性的地區(qū)，不再推廣使用已產生交互抗性的農藥品種，合理利用會產生負交互抗性的農藥。其次，加強吡蟲啉抗藥性監(jiān)測工作。隔離敏感害蟲，利用害蟲遷飛習性，間接降低害蟲抗藥性水平。再次，利用多種防治措施防治害蟲，減少使用吡蟲啉等化學農藥。