根結(jié)線蟲防治藥劑及抗藥性研究進展

王家哲，李英梅，張 鋒，劉 晨，付 博,2

(1.陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所 陜西省植物線蟲學重點實驗室，陜西 西安 710043；2.陜西省酶工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710600)

根結(jié)線蟲(Meloidogynespp.)為專性寄生線蟲，1855年Berkeley在黃瓜根部首次發(fā)現(xiàn)[1]，1949年被確立為一個獨立的新屬[2]，目前根結(jié)線蟲屬已報道98種，其中近40種在我國有報道[3～4]。根結(jié)線蟲在全世界廣泛分布，寄主繁多，能夠侵染幾千種不同的植物，發(fā)生危害嚴重時可造成作物減產(chǎn)80%以上甚至絕收[5～7]。在我國，根結(jié)線蟲發(fā)生范圍廣，發(fā)病率高，防治困難，已成為嚴重阻礙我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一大病害，其中在我國最常見、危害最重的是南方根結(jié)線蟲(Meloidogyneincognita)、北方根結(jié)線蟲(Meloidogynehapla)、花生根結(jié)線蟲(Meloidogynearenaria)、爪哇根結(jié)線蟲(Meloidogynejavanica)以及象耳豆根結(jié)線蟲(Meloidogyneenterolobii)[8～9]。

根結(jié)線蟲主要危害植株根部，地上部分一般不表現(xiàn)出明顯癥狀，但在侵染嚴重時也會表現(xiàn)出矮化、變色、枯萎甚至成片死亡等癥狀[10]。危害根部的典型癥狀為形成大量瘤狀根結(jié)，初期根結(jié)只有針尖大小，但隨著不斷生長可增大到根直徑的數(shù)倍大小，嚴重破壞根系結(jié)構(gòu)，阻礙營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和運輸，影響植株正常生長發(fā)育，從而導致產(chǎn)量和品質(zhì)降低，抗逆抗病性減弱，同時還有利于傳播病毒、細菌，加重土傳病害的發(fā)生，帶來巨大的損失[11～12]。防治根結(jié)線蟲可采用農(nóng)業(yè)防治、化學防治、生物防治和物理防治等措施,而化學防治因見效快、操作簡單始終占據(jù)著主導地位[13]。隨著許多高毒殺線蟲劑的禁用及一些常用殺線蟲劑的抗藥性積累，使得根結(jié)線蟲的防治工作仍十分艱巨。因此，本文對根結(jié)線蟲防治藥劑的使用及抗藥性進行概述，以期為防治根結(jié)線蟲提供科學、合理的用藥指導。

1 殺線蟲劑概述

殺線蟲劑是指用于防治植物有害病原線蟲的農(nóng)藥，可分為熏蒸和非熏蒸兩大類型。熏蒸劑是靠在土壤中擴散出的揮發(fā)性氣體或液體來殺滅線蟲的，是我國六七十年代最主要使用的殺線蟲劑，包括鹵代烴和異硫氰酸甲酯類兩大類型[14]。其中鹵代烴類是生產(chǎn)中最早使用的，主要品種有D-D混劑、氯化苦、溴甲烷、二溴化乙烯、二氯丙烯、硫酰氟及二氯異丙醚等，該類藥劑通過對線蟲蛋白酶烷基化或氧化使之失活，導致線蟲直接死亡。異硫氰酸甲酯類殺線蟲劑則通過釋放出異氰酸甲酯，對線蟲蛋白酶進行氨基甲?；怪Щ?，主要品種有棉隆、威百畝和敵線酯等[15～16]。這些熏蒸劑的施用方法主要為土壤熏蒸,雖然可達到徹底殺滅線蟲的效果，但同時也會殺死土壤中的其他生物，影響土壤活性、破壞生態(tài)調(diào)控，對環(huán)境造成巨大的破壞，甚至有的對人體有致癌作用[17]，防治效果越好的藥劑造成的藥害也越嚴重，因此大多數(shù)品種都已經(jīng)禁用或限用，再加之土壤熏蒸需要嚴格的技術(shù)條件，操作復雜，成本高，很多品種也正慢慢地被淘汰。

隨著熏蒸劑的使用，人們慢慢認識到了線蟲危害的嚴重性，這在一定程度上推動了殺線蟲劑的研發(fā)進展。1955年第一個有機磷非熏蒸型殺線蟲劑——除線磷的出現(xiàn),標志著殺線蟲劑從熏蒸型向非熏蒸型邁進了一大步。二十世紀七十至九十年代間，大量有機磷和氨基甲酸酯類殺線蟲劑被開發(fā)和使用，使殺線蟲劑從熏蒸作用進入到一個以觸殺、內(nèi)吸、胃毒等多種作用方式的新階段[14～15]。有機磷和氨基甲酸酯類作為非熏蒸殺線蟲劑的兩大主要類型，都是通過抑制乙酰膽堿酯酶，作用于線蟲中樞神經(jīng)，從而麻醉和影響其取食、遷移和生長發(fā)育，最終使其死亡[18]。其中有機磷類殺線蟲劑的主要品種有噻唑磷、克線磷、滅線磷、硫線磷、氯唑磷、甲基異柳磷、蟲線磷等，氨基甲酸酯類殺線蟲劑的主要品種有克百威、涕滅威、氟噻蟲砜、殺線威、丁硫克百威等，但許多品種因為高毒、高殘留等原因，現(xiàn)在已經(jīng)被禁用或限用。

早期的殺線蟲劑大都為一些高毒化學藥劑，毒性高，殘留大，殘效期長，不但影響人類健康，還給環(huán)境帶來巨大的潛在威脅，很多品種已逐漸禁限[19]。近年來，國內(nèi)外許多農(nóng)藥公司相繼開發(fā)出一些新型的殺線蟲劑，如氟吡菌酰胺、三氟殺線酯等化學藥劑和淡紫擬青霉、厚孢輪枝孢、伯克霍爾德菌等微生物源藥劑，但總體看來，可供選擇的殺線蟲劑種類仍然十分有限，急需安全、高效、低價的創(chuàng)新型殺線蟲劑產(chǎn)品。

2 根結(jié)線蟲防治藥劑登記情況

根結(jié)線蟲發(fā)生危害嚴重，目前生產(chǎn)上大多使用藥劑進行防治，截至2021年1月，已在17種作物上登記防治根結(jié)線蟲的藥劑產(chǎn)品共262個，其中單劑205個，混劑57個，相對應的有效成分28個且一些有效成分只有在混配時才對根結(jié)線蟲有一定的防治作用，藥劑類別主要有有機磷類、氨基甲酸酯類、微生物源農(nóng)藥等。由此可見，可用于防治根結(jié)線蟲的藥劑選擇品種非常有限，加之考慮到作物的安全性問題，很多作物可選擇的防控藥劑更少，因此為保證根結(jié)線蟲安全、高效的防治，必須要研發(fā)登記出更多防治根結(jié)線蟲的產(chǎn)品。

表1 目前防治根結(jié)線蟲的藥劑登記情況

3 根結(jié)線蟲抗藥性研究進展

在相當長的時間內(nèi)化學防治仍然是根結(jié)線蟲防治最主要的方法，抗藥性的產(chǎn)生始終是是化學防治中的一大問題，雖然目前對根結(jié)線蟲抗藥性的研究報道比較少，但許多地區(qū)在殺線蟲劑的使用過程中，已出現(xiàn)一些藥劑防治效果越來越差的情況，因此對根結(jié)線蟲的抗藥性應足夠警惕和加強監(jiān)測。張博等[21]對山東不同用藥水平地區(qū)的蔬菜根結(jié)線蟲進行抗藥性監(jiān)測，通過測定四、五種常用殺線蟲劑對根結(jié)線蟲卵、二齡幼蟲的毒力以及不同地區(qū)根結(jié)線蟲體內(nèi)可溶性蛋白、過氧化物酶和超氧化物歧化酶的差異，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)根結(jié)線蟲對藥劑抗性差異較小，并沒產(chǎn)生嚴重的抗藥性問題，但該結(jié)果為根結(jié)線蟲的抗性監(jiān)測提供了依據(jù)。

目前在生產(chǎn)中防治根結(jié)線蟲使用最廣泛的就是噻唑膦和阿維菌素兩種傳統(tǒng)殺線蟲劑，隨著長期單一的用藥及用藥劑量的不斷加大,往往容易引起抗藥性的產(chǎn)生。和昆蟲一樣，線蟲抗藥性包括靶標抗性和代謝抗性，靶標抗性是指線蟲體內(nèi)藥劑作用靶標部位的敏感性降低而引起的抗藥性，代謝抗性是指因線蟲體內(nèi)解毒酶活性的增強，使其代謝殺線蟲劑的能力增強而產(chǎn)生的抗藥性[22]。吳青松等[23]發(fā)現(xiàn)在多年連續(xù)施用噻唑膦的溫室大棚中，南方根結(jié)線蟲對噻唑膦產(chǎn)生了一定程度的抗藥性，毒力測定結(jié)果表明抗性種群的抗性水平是敏感種群的2.74倍，另外測得抗性種群的乙酰膽堿酯酶比活力明顯低于敏感種群，通過進一步在基因水平上進行研究，初步認為其中一個編碼南方根結(jié)線蟲乙酰膽堿酯酶的基因Mi-ace-2在其抗藥性方面發(fā)揮著重要作用，該研究可為南方根結(jié)線蟲對有機磷以及氨基甲酸酯類殺線蟲劑的抗藥性研究提供指導。宮遠福等[24]在大連地區(qū)檢測到南方根結(jié)線蟲種群對阿維菌素產(chǎn)生了抗性,抗性水平是敏感種群的5.13倍，由于谷氨酸氯離子通道是阿維菌素在線蟲體內(nèi)的作用靶標，通過對抗性種群和敏感種群南方根結(jié)線蟲的谷氨酸氯離子通道基因進行克隆和序列分析及蛋白結(jié)構(gòu)預測，在分子水平上探討其產(chǎn)生抗藥性的原因，最終推測抗性種群谷氨酸氯離子通道Q110K 位點突變可能與其抗性產(chǎn)生有關，該研究為明確南方根結(jié)線蟲對阿維菌素抗藥性產(chǎn)生的分子機制奠定了基礎。

現(xiàn)有研究表明，現(xiàn)階段根結(jié)線蟲還未產(chǎn)生嚴重的抗藥性，根結(jié)線蟲作為土壤內(nèi)的寄生線蟲，其抗藥性問題是非常復雜的，土壤中微生物可能會對殺線蟲劑有代謝和轉(zhuǎn)化作用，這可能會延緩抗藥性產(chǎn)生[21]。但生產(chǎn)中殺線蟲劑的施用量正在不斷地加大，根結(jié)線蟲的抗藥性問題是十分值得關注的，也將是今后根結(jié)線蟲藥劑防治研究中的一個熱。

4 小結(jié)與展望

目前，對根結(jié)線蟲的防治還很困難，采用單一防治措施無法安全、高效、持久地進行有效防控，必須嚴格落實“預防為主、綜合防治”的植保方針，加大農(nóng)業(yè)防治、物理防治和生物防治等，多種防治措施結(jié)合使用，提高防治效果，降低防治成本。此外，從根結(jié)線蟲抗藥性控制角度出發(fā)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必須減少單一藥劑的使用量和使用頻率，迫切需要研發(fā)新型殺線蟲劑品種。自然界中生防資源豐富，研究和利用植物、微生物代謝物質(zhì)將是研制新型殺線蟲劑的主要途徑?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外科研工作者已發(fā)現(xiàn)一些對根結(jié)線蟲作用效果顯著的植物、微生物代謝產(chǎn)物[25～27]，相信隨著研究技術(shù)的不斷提高，微生物源及植物源農(nóng)藥的研發(fā)定將取得突破性進展。與化學合成藥劑相比，生防制劑具有低毒、易降解且不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點[28]，將在未來根結(jié)線蟲的防治中發(fā)揮重要作用,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作出巨大貢獻。