棉蚜對氟啶蟲胺腈抗性發(fā)展動(dòng)態(tài)及田間種群抗性風(fēng)險(xiǎn)評估

安靜杰，高占林，黨志紅，閆 秀，潘文亮，李耀發(fā)

（河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所/河北省農(nóng)業(yè)有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北北部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071000）

棉蚜（Aphis gossypiiGlover）是一種世界性分布的農(nóng)業(yè)害蟲，主要以刺吸汁液、分泌蜜露和傳播病毒等方式影響棉花等作物的生長和品質(zhì)［1］。目前，對該害蟲的防治主要依賴于化學(xué)農(nóng)藥［2］。據(jù)研究報(bào)道棉蚜曾對多種殺蟲劑表現(xiàn)出不同程度的抗藥性，包括有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類、菊酯類和新煙堿類殺蟲劑［3-5］。由于其抗藥性水平高、交互抗性譜廣、種群蔓延速度快等特點(diǎn)，給棉蚜的有效治理造成了極大的困難。

新煙堿類殺蟲劑由于具有獨(dú)特的作用機(jī)理和超強(qiáng)的內(nèi)吸活性，是生產(chǎn)上防治棉蚜等刺吸式害蟲的主要藥劑。但是，隨著該類藥劑的廣泛應(yīng)用，抗性問題也日益突出。Koo等［4］報(bào)道韓國棉蚜種群對新煙堿類殺蟲劑啶蟲脒和噻蟲胺的抗性倍數(shù)可分別達(dá)到2 600倍和14 000倍。我國河北廊坊、新疆阿克蘇、山東德州及新疆奎屯地區(qū)的棉蚜對吡蟲啉達(dá)到中等抗性水平［6］。郭天鳳［7］等也發(fā)現(xiàn)新疆主要棉區(qū)棉蚜對吡蟲啉和啶蟲脒的抗性呈上升趨勢。河北省棉區(qū)棉蚜對新煙堿類殺蟲劑也表現(xiàn)出高水平抗性［3,8］。氟啶蟲胺腈作為第四代新煙堿類藥劑，適用于防治盲蝽、蚜蟲、飛虱和蚧殼蟲等刺吸式害蟲［9］。為了延長藥劑的使用壽命，加強(qiáng)田間棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性監(jiān)測是必要的。

國內(nèi)外學(xué)者通過篩選抗性種群，現(xiàn)實(shí)遺傳力的計(jì)算對害蟲抗藥性進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估的方法已經(jīng)在多種農(nóng)業(yè)害蟲中得到應(yīng)用［10-11］。本研究以田間采集的棉蚜種群為起始種群，通過連續(xù)多代篩選棉蚜氟啶蟲胺腈抗性種群，根據(jù)Tabashnik & Mcgaughey的域性狀分析方法［12］，擬評估田間棉蚜種群對氟啶蟲胺腈抗性風(fēng)險(xiǎn)。并通過監(jiān)測河北棉區(qū)棉蚜種群對氟啶蟲胺腈的敏感性變化，明確其對氟啶蟲胺腈的抗性水平，以期對氟啶蟲胺腈的科學(xué)合理利用以及對棉蚜的抗性治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

田間種群：于2014—2017年6月份棉花苗期，分別從河北省保定高陽（北緯38.557°，東經(jīng) 115.932°）、 滄 州 獻(xiàn) 縣（ 北 緯 38.296°， 東 經(jīng)116.163°）、邯鄲曲周地區(qū)棉田采集棉蚜（北緯36.785°，東經(jīng)114.953°），帶回室內(nèi)在新鮮棉花水培苗上飼養(yǎng)0～2代進(jìn)行生物測定。

篩選起始種群：2016年6月，在河北省保定市河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所試驗(yàn)基地采集苗期棉株上棉蚜，在該地塊從未使用過殺蟲劑氟啶蟲胺腈。將采集的棉蚜帶回室內(nèi)在不接觸任何藥劑的情況下，利用水培法種植棉苗，置于養(yǎng)蟲籠中連續(xù)飼養(yǎng)后進(jìn)行選育，室內(nèi)飼養(yǎng)溫度（20±2）℃，濕度70%～80%，光周期18L∶6D。

1.2 室內(nèi)毒力測定

采用FAO推薦的浸漬法測定棉蚜對供試藥劑的敏感性［8］。

1.3 抗性品系棉蚜的選育

以2016年采集的保定種群為抗性選育的起始種群，采用群體篩選方法［10］，以殺死種群約50%～90%的劑量浸漬處理帶蚜棉苗，將處理24 h后存活的棉蚜個(gè)體，單獨(dú)隔離飼養(yǎng)作為生物測定及下一代篩選的蟲源。

1.4 現(xiàn)實(shí)遺傳力的估算及抗性風(fēng)險(xiǎn)評估

采用域性狀分析方法［12］計(jì)算抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力h2。根據(jù)現(xiàn)實(shí)遺傳力，預(yù)測不同選擇壓力下抗性上升x倍所需的代數(shù)［Gx=logx/(h2S)］。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

運(yùn)用DPSv6.55軟件計(jì)算毒力回歸式(Y=A+BX)、致死中濃度LC50值及95%置信區(qū)間。

抗性水平分級標(biāo)準(zhǔn)：敏感（R/S＜3）；耐藥性（R/S=3～5）；低抗（R/S=5～10）；中抗（R/S=10～40）；高抗（R/S=40～160）；極高抗（R/S＞160）［13］。

2 結(jié)果與分析

2.1 河北棉區(qū)棉蚜對氟啶蟲胺腈的敏感性

2014—2017年，氟啶蟲胺腈對河北棉區(qū)3個(gè)棉蚜種群的毒力測定結(jié)果表明，各地區(qū)棉蚜種群對氟啶蟲胺腈的敏感性不同。其中，2014年保定種群最敏感，其LC50值為0.592 5 mg/L。故將2014年保定種群作為歷史敏感基線，計(jì)算其他棉蚜種群在不同年度的相對抗性倍數(shù)。由表1可見，保定地區(qū)的棉蚜種群對氟啶蟲胺腈的敏感性逐年顯著降低，其LC50值在2014年時(shí)為0.592 5 mg/L，到2017年LC50值已經(jīng)上升到121.694 6 mg/L，抗性倍數(shù)增加了205.39倍，達(dá)到極高抗水平。邯鄲地區(qū)棉蚜種群對氟啶蟲胺腈的抗性水平同樣發(fā)展迅速，在2014年時(shí)LC50值為9.730 4 mg/L，與敏感基線相比，已經(jīng)有16.24倍的抗性倍數(shù)，屬中抗水平，到2017年已發(fā)展到197.43倍的抗性倍數(shù)，達(dá)極高抗水平。滄州地區(qū)棉蚜種群在2014年對氟啶蟲胺腈的LC50值為4.261 4 mg/L，與敏感基線相比，有7.19倍的抗性倍數(shù)，屬低抗水平，2015—2017年對氟啶蟲胺腈的抗性一直穩(wěn)定在高抗水平（59.07～94.58倍）。從上述連續(xù)4年的監(jiān)測結(jié)果來看，河北棉區(qū)棉蚜種群對氟啶蟲胺腈的抗性呈顯著增長的趨勢。

表1 棉蚜田間種群對氟啶蟲胺腈的抗性水平Table 1 Resistance in field population of Aphis gossypii to sulfoxaflor

2.2 棉蚜對氟啶蟲胺腈抗性品系的選育

利用群體汰選法對棉蚜種群進(jìn)行抗性選育，從表2可以看出，氟啶蟲胺腈對棉蚜起始篩選種群的LC50為26.3451mg/L，經(jīng)過連續(xù)25代的篩選，其LC50值上升至354.128 5mg/L，增長了13.44倍。與歷史敏感基線相比，抗性倍數(shù)則由44.46倍上升到597.69倍。

表2 氟啶蟲胺腈對棉蚜的抗性汰選Table 2 Resistance selection of Aphis gossypii to sulfoxaflor

從整體篩選過程來看，篩選的前15代敏感性變化不大，抗性上升緩慢。之后繼續(xù)選育至F25代，此階段抗性上升較快。因此，棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性發(fā)展具有前期緩慢、之后上升迅速的特點(diǎn)。

2.3 棉蚜對氟啶蟲胺腈汰選的現(xiàn)實(shí)遺傳力（h2）

根據(jù)上述棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性發(fā)展特點(diǎn)，將抗性篩選分成2個(gè)階段，即抗性上升緩慢的F0～F15代，及抗性上升較快的F15～F25代，分別計(jì)算抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力（h2）值（表3）。在前期汰選的15代（F0～F15）中，抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力h2=0.030 4。而在之后的10代（F15～F25），其抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力h2=0.148 4，高于前期的h2值。這也與抗性測定結(jié)果相符，汰選F15～F25代抗性上升的倍數(shù)最高，與該階段的h2值較高表現(xiàn)一致，表明在該篩選階段棉蚜種群具有較高的抗性風(fēng)險(xiǎn)。即害蟲在對藥劑的抗性篩選過程中，不同階段對藥劑的抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力存在較大的差異，抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力越大，此階段抗性發(fā)展速率就越快。

表3 棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力Table 3 Estimation of realized heritability (h2) of resistance to sulfoxaflor in Aphis gossypii

2.4 棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性風(fēng)險(xiǎn)評估

根據(jù)試驗(yàn)所測得的不同篩選階段的抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力值，預(yù)測棉蚜對氟啶蟲胺腈產(chǎn)生抗性的風(fēng)險(xiǎn)。若以50%～90%的死亡率為選擇壓力，預(yù)測抗性提高10倍所需要的代數(shù)（假設(shè)篩選前后毒力回歸線的斜率為1.5，即δp=0.67，該假設(shè)的斜率與篩選前后的斜率接近）。如圖1所示，在氟啶蟲胺腈對棉蚜的選擇壓力分別為50%、60%、70%、80%和90%的情況下，當(dāng)h2=0.0304時(shí)，抗性增加10倍分別 需 要 62.49、54.13、42.51、35.37和 28.05代；當(dāng)h2=0.0913時(shí)，抗性增加10倍分別需要20.81、17.02、14.15、11.78和9.34代；當(dāng)h2=0.1484時(shí)，抗性增加10倍分別需要12.80、10.47、8.71、7.25和7.75代。研究結(jié)果表明，在現(xiàn)實(shí)遺傳力穩(wěn)定的情況下，棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性發(fā)展速率隨著藥劑的使用量和使用頻率的提高而加快；在藥劑致死率相同的情況下，抗性發(fā)展速率隨著抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力值的增加而加快。即藥劑的選擇壓力越大，抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力值越高，抗性發(fā)展速率越快。整體來看，棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性倍數(shù)隨著篩選代數(shù)的增加先緩慢增長后迅速上升（圖2）。

圖1 不同選擇壓力和h2對氟啶蟲胺腈抗性發(fā)展速率的影響Fig.1 Effects of different selective pressure and realized resistance heritability on the development rate of sulfoxaflor resistance

圖2 棉蚜對氟啶蟲胺腈抗性增長倍數(shù)與篩選代數(shù)的關(guān)系Fig.2 Relationship between resistance ratio and generations selected with sulfoxaflor in A.gossypii

3 結(jié)論與討論

3.1 影響棉蚜抗性發(fā)展的因素

本研究對河北棉區(qū)的3個(gè)自然種群進(jìn)行了抗性監(jiān)測，從監(jiān)測結(jié)果來看，棉蚜對氟啶蟲胺腈的敏感性呈下降趨勢，3地種群均已達(dá)到高抗水平，甚至保定種群和邯鄲種群在2017年對該藥劑的抗性倍數(shù)升高了206.25倍和197.43倍，達(dá)到極高抗水平。造成田間抗性如此迅速增長的原因，可能與防治地區(qū)的藥劑篩選有關(guān)外，長期的過量使用單一藥劑是抗性發(fā)展的主要原因。藥劑之間的交互抗性是限制殺蟲劑應(yīng)用的另一主要原因，盡管有研究報(bào)道棉蚜對氟啶蟲胺腈和吡蟲啉、抗蚜威、氧化樂果等藥劑之間無交互抗性［4,14］。但是棉蚜曾在新煙堿類藥劑之間產(chǎn)生交互抗性［15］，在新煙堿類藥劑和其他種類藥劑之間也產(chǎn)生過交互抗性［16］。因此，抗氟啶蟲胺腈的棉蚜種群對其他藥劑交互抗性的發(fā)展仍然值得關(guān)注。此外，棉蚜的遷飛擴(kuò)散行為也是抗性加速發(fā)展的原因之一。在秋季部分棉蚜有可能遷入溫室或大棚的黃瓜等寄主上持續(xù)處于藥劑的選擇壓力下，來年5月初棉蚜遷入棉田時(shí)，有可能已經(jīng)攜帶著抗性基因。田間藥劑防治殺死了大部分的敏感個(gè)體，耐藥性較高的個(gè)體得以繼續(xù)繁衍，從而加速了抗性種群的發(fā)展。

3.2 抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力的發(fā)展

從抗性選育結(jié)果來看，通過連續(xù)25代的篩選，相較于起始篩選種群，棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性倍數(shù)上升了13.44倍，相較于有機(jī)磷類和擬除蟲菊酯類藥劑［17］，棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性發(fā)展速率較低。本研究運(yùn)用Tabashnik域性狀分析法計(jì)算了棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力為0.091 3，低于棉蚜對吡蟲啉的抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力（0.147 8）［10］，表明棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性發(fā)展要低于對吡蟲啉的抗性發(fā)展，這可能與藥劑的種類和作用機(jī)制差異有關(guān)。

在對甜菜夜蛾和小菜蛾的抗性篩選中，均發(fā)現(xiàn)其抗性發(fā)展具有起始緩慢，之后迅速增長，然后再轉(zhuǎn)為緩慢上升的特點(diǎn)［18-19］。本研究采用第4代新煙堿類殺蟲劑氟啶蟲胺腈，在室內(nèi)對棉蚜進(jìn)行抗性選育，其抗性發(fā)展的特點(diǎn)也是前期增長緩慢，之后迅速增長，與前人報(bào)道的抗性指數(shù)變化趨勢相似。根據(jù)抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力而進(jìn)行的抗性風(fēng)險(xiǎn)評估對預(yù)防抗性發(fā)展及抗性綜合治理具有重要的指導(dǎo)意義。郭天鳳等［10］評價(jià)了新疆棉蚜種群對吡蟲啉的抗性水平，經(jīng)過室內(nèi)40代的篩選，獲得的抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力為0.147 8的抗性種群，表明新疆棉蚜種群對吡蟲啉存在著一定的抗性風(fēng)險(xiǎn)。雷虹等［20］報(bào)道了陜西棉蚜種群用啶蟲脒連續(xù)篩選20代后，抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力為0.109 9，指出該種群對啶蟲脒產(chǎn)生抗性的風(fēng)險(xiǎn)較低。

然而，不同于室內(nèi)相對固定的汰選環(huán)境，影響田間抗性現(xiàn)實(shí)遺傳力的因素較多，例如田間實(shí)際的藥劑選擇壓力，田間施藥一般要求對棉蚜的防治效果達(dá)到80%～90%以上。此外，室內(nèi)抗性選育通常是針對孤雌生殖的棉蚜，而田間的棉蚜種群大多經(jīng)歷了有性生殖和孤雌生殖2個(gè)階段。因此，田間棉蚜種群實(shí)際的抗性遺傳力與室內(nèi)評估的數(shù)值可能存在一定差異。

根據(jù)田間抗性監(jiān)測的結(jié)果，結(jié)合棉蚜對氟啶蟲胺腈抗性風(fēng)險(xiǎn)的評估，當(dāng)前田間棉蚜種群對氟啶蟲胺腈的抗性水平可能已經(jīng)處于迅速上升階段。因此，應(yīng)加強(qiáng)警惕，嚴(yán)格控制施藥次數(shù)和施藥劑量；加強(qiáng)田間防治棉蚜藥劑的輪換使用，降低氟啶蟲胺腈的選擇壓力；選育抗蟲品種，或利用天敵進(jìn)行生物防治，抑制田間棉蚜種群抗性的迅猛增長。