害虫抗药性概况及甜菜夜蛾抗药性研究进展.ppt

内内 容容 1、害虫抗药性概述、害虫抗药性概述 2、甜菜夜蛾抗药性现状、甜菜夜蛾抗药性现状、研究进展及治理技术研究进展及治理技术 1、害虫抗药性概述、害虫抗药性概述 抗药性历史及其发展概况 抗药性概念及类型 抗药性的形成及机制 抗药性发展的影响因素 1908年 Melander 在加里福利亚州观察到，常规的石硫合剂防治梨园蚧之后其存活率很高，于是他首先提出是由于抗药性所致；1916年红圆蚧对氢氰酸产生抗药性，1917年苹果蠹蛾对砷酸铅产生抗药性；1908-1946年的38年间，只有11种害虫和蟎类对农药产生抗药性；1946年之前产生一种新的抗药害虫需2-5年时间；1946年-1954年平均每年增加1-2种抗性害虫；1980年，Georghous统计抗药性害虫428种，1989年504种，其中农业害虫283种，卫生害虫198种。抗药性历史 马铃薯甲虫抗杀虫剂（纽约 长岛）杀 虫 剂 推广应用年份 首次发现失效年份 砷制剂 1880 1940 DDT 1945 1952 狄氏剂 1954 1957 西维因 1959 1963 久效磷 1973 1973 甲拌磷 1973 1974 乙拌磷 1973 1974 呋喃丹 1974 1976 杀灭菊酯 1979 1981 二氯苯醚菊酯 1979 1981 二氯菊酯+增效醚 1982 1983 鱼藤酮+增效醚 1984？害虫几乎能对所有类别的合成化学农药产生抗药性；害虫抗药性成为全球现象，抗性形成具有明显区域性；交互抗性、多抗性现象的日益严重，害虫对新的取代农药抗性发展速度呈加快的趋势；从害虫种类来看，鞘翅目、双翅目和鳞翅目昆虫产生抗药性的种类最多，在卫生昆虫中明显地以双翅目昆虫为主。农业害虫中以蚜虫、棉铃虫、小菜蛾、马铃薯甲虫及螨类的抗药性最为严重。当前害虫抗药性特点 1963年首次发现棉红蜘蛛对内吸磷抗性，到20世纪90年代初，有报道的产生抗药性的农业害虫至少有30种，其中大田作物22种，储粮害虫7种，森林害虫1种。60年代发现棉蚜、棉叶螨、山楂叶螨、三化螟4种、80年代发现棉铃虫、菜青虫、黑尾叶蝉、褐飞虱、小菜蛾、柑橘全爪螨类及米象等7种。90年代前期发现二化螟、粘虫、玉米螟、桃赤蚜、小地老虎、稻白背飞虱、稻纵卷叶螟、菜缢管蚜、温室白背粉虱、马尾松毛虫、玉米象、赤拟谷盗，谷盗、锈赤扁谷盗及土耳其扁谷盗等近20种害虫出现抗性。我国农业害虫抗药性发展及其现状 农业影响 农产品产量下降；农产品质量变劣；生产费用增高；天敌种群密度间生态关系破坏；害虫猖獗；次要害虫上升为主要害虫。社会后果 传染瘟疫病流行，尤其是传病昆虫（蚊虫）导致的疾病；增施农药对人类和环境的影响；农业生产的社会经济遭到破坏。抗药性带来的严重危害 5.2.1 害虫抗药性概念（pest insect resistance to insecticide）抗药性概念及类型 指某种昆虫群体发展成为新的种群，后者对该杀虫剂的忍受能力超过杀死正常群体的大多数个体的药剂剂量(1958年WHO提出)。5050LCSLCRRF）的敏感种群（）的抗性种群（）抗性倍数（RF 5 农业害虫抗性 RF 5-10卫生害虫抗性 害虫抗药性特性 是对群体而言的 是针对某种特定的药剂作出的反应 是药剂选择的结果 是能够在群体中遗传下去的 是相对于敏感或正常种群而言，抗性的大小是经药剂选择变化了的新种群与敏感种群的LD50之比来确定的。抗药性分类 单一抗性(mono resistance)只表现对起选择作用的药剂有抗性,称为单一抗性.但有时由于抗性生化机制关系,对其他同系物也有抗性,仍属于单一抗性.交互抗性(cross resistance)昆虫对一种药剂产生抗药性后，对其它没有使用的另一类药剂也有抗性称为交互抗性。多抗性（multiple resistance）具有单一抗性的昆虫种群，由于另外一种药剂的选择，使得改害虫种群不仅对前种药剂仍保持抗性，对后者又发展了新的抗性。负交互抗性（negatively correlated cross-resistance）昆虫对一种杀虫剂发生抗性，对另一种杀虫剂的敏感度反而上升的现象。抗药性的形成及机制 5.3.1 抗药性的形成 选择学说（前适应学说 pre-adaptation hypothesis）昆虫种群中，本来就有含抗性基因的个体。诱导学说（后适应学说post-adaptation hypothesis）杀虫剂诱发了某些个体发生基因突变，产生抗性基因 两种学说均承认药剂的选择作用，承认抗性是可遗传的，主要的不同点在于支配抗性的基因是否是由于药剂诱发突变而引起的。支持前适应学说主要试验证明：前适应学说主要试验证明 用不能致死的剂量处理昆虫，不管多少代抗性并不 增加。用同一品系家蝇，一组用DDT选择；另一组不用药，但选择羽化期长的个体，若干代后，两组均发展成为有同等的抗药性；用DDT对家蝇进行诱发基因突变试验，结果未能成功；我国科学家用家蝇单一卵块法，在室内培育出抗666的家蝇品系。行为机制 在药剂选择压力下，那些有利害虫生存的行为得以保存和发展，从而使害虫群体中具有这些行为的个体增多。生理生化机制 1 穿透性降低 2 解毒代谢增强 3 靶标部位敏感性降低 4 其它抗药性机制 抗药性形成的机制 1 穿透性降低 根据不同施药方式，杀虫剂穿透昆虫表皮、肠道或气管，经过吸收、运输、分布和贮存，最后到达靶标部位而起作用。穿透性降低很少单独起作用，常与其他抗药性因子相结合而增加抗药性。表皮穿透降低与表皮结构变化有关，表皮结构变厚不利于药剂渗透，药剂不易被昆虫吸收。2 解毒代谢增强 解毒酶的种类很多，其中最为重要的是多功能氧化酶。抗性害虫体内解毒酶的含量或活性均有显著提高。多功能氧化酶（multiple function oxidase，mfo）水解酶：磷酸酯水解酶、羧酸酯水解酶 谷胱甘肽-S-转移酶（glutathion-s-fransferase，GSH）脱氯化氢酶（dehychogenase）几乎能代谢所有的杀虫剂。以下反应均可由MFO催化进行。N-甲基羟基化 芳香族化合物的羟基化 环氧化作用 MFO O-，S-，N-脱烷基作用 硫醚形成亚砜或砜，硫代磷酸酯的氧化 与昆虫虫态的关系：鳞翅目昆虫中，幼虫期其mfo含量较多，并且因龄期增长而含量增加；而蛹、成虫中则减少。与昆虫食性的关系：多食性寡食性单食性；植食性捕食性寄生性 多功能氧化酶（multiple function oxidase，mfo）水解酶：（磷酸酯水解酶，羧酸酯水解酶）磷酸酯水解酶，主要水解磷酸酯的酯基，例如：羧酸酯水解酶，主要水解含羧酸酯的有机磷，例如：谷胱甘肽-S-转移酶（glutathion-S-transferase,GSH）主要是脱烃基作用，例如：脱氯化氢酶(dehydrogenase)主要脱去HCl，例如：羧酸酯水解酶反应式 马拉硫磷 CH3OCH3OP-S-CH-COC2H5SCH2COC2H5O羧酸酯酶CH3OCH3OSCH2COOC2H5+C2H5OHP-S-CHCOOHO 磷酸酯水解酶反应式 马拉硫磷 CH3OCH3OP-S-CH-COC2H5SCH2COC2H5O磷酸酯酶CH3OCH3OSCH2COOC2H5P-SH+OCHCOC2H5OOHO(CH3O)2PSNO2OSNO2PCH3OHOGSH 谷胱甘肽-S-转移酶反应式 甲基对硫磷 去甲基对硫磷 脱氯化氢酶反应式 DDT DDE CHClClCClClCl脱氯化氢酶CClClCClCl有机磷酸酯代谢 马 拉 硫 磷 磷酸酯酶 羧酸酯酶 谷胱甘肽-S-转移酶 mfo CH3-OCH3-OP-O-NO2S 甲 基 对 硫 磷 CH3-OCH3-OP-S-CH-C-O-C2H5SOCH2=C-O-C2H5O 靶标部位敏感性降低 对有机磷和氨基甲酸酯抗药性有关的乙酰胆碱酯酶（AchE）活性的改变，DDT和拟除虫菊酯受体蛋白靶标的改变 对环戊二烯杀虫剂受体蛋白靶标的改变。AchE的改变：AchE的改变造成对有机磷和氨基甲酸酯两类杀虫剂敏感性的变化，而不受其抑制或毒害。感药性品系昆虫的等位基因形成的酶极易被抑制，而抗药性品系的等位基因形成的酶对有机磷酸酯不敏感。其它抗药性机制 脂肪的储存能力增加。主要是针对脂溶性强的有机氯、拟除虫菊酯类杀虫剂，特别是家蝇对DDT的抗性，进入体内的药剂被脂肪储存，不能进入其作用部位，起不到药剂的效果。排泄作用增强。抗药性昆虫使较多杀虫剂直接排出体外，而减少中毒，增强对杀虫剂的抵抗力。如拟除虫菊酯类处理蚜虫有此现象。害虫抗性发展的影响因素 5.4.1 遗传因素 支配抗性机制的基因可能是单一基因，也可能是多基因。害虫抗 性发展的快慢，遗传基因在种群中的数量或出现的频率是重要的 决定因素。5.4.2 生物学因素 世代周期长短、每一代的个体数等，例如：昆虫种群的迁移性 5.4.3 施药因素 施药次数与剂量 药剂本身 害 年世 产生抗性 虫 代数 所需时间 根肿蝇根肿蝇 3 3-4 54 5-6 6年年 马铃薯金针虫马铃薯金针虫 2 6 2 6 年年 北方玉米根叶虫甲北方玉米根叶虫甲 1 81 8-1010年年 日本丽蝇日本丽蝇 1 10 1 10 年年 台湾甘蔗金针虫台湾甘蔗金针虫 1/2 20 1/2 20 年年 Gerogion（1980）报道，用艾氏剂、狄氏剂进行土壤处理，不同世代周期的土壤害虫，产生抗性需要的时间有很大差别。2、甜菜夜蛾抗药性现状、研究进展、甜菜夜蛾抗药性现状、研究进展及治理技术及治理技术 甜菜夜蛾简介 鳞翅目夜蛾科昆虫，世界性分布、多食性、暴食性、间歇性爆发，在我国20余个省市有分布，最北到辽宁。甜菜夜蛾抗药性发展 上世纪六七十年代美国甜菜夜蛾对滴滴涕和有机磷类药剂产生抗药性；1975年首次发现美国亚利桑那州甜菜夜蛾种群对灭多威（氨基甲酯类）的敏感性降低；1990年危地马拉棉花甜菜夜蛾田间种群对氯氰菊酯产生了6000倍抗性；1998年，美国多个州的种群对毒死蜱、硫双灭多威、溴虫腈和虫酰肼的敏感性下降；到上世纪90年代初，甜菜夜蛾仍对定虫隆、氟铃脲等（昆虫生长调节剂）比较敏感，抗性发展较慢。国内甜菜夜蛾抗药性发展 长江以南最先发现甜菜夜蛾抗药性，随后黄河流域也发现抗性种群。有机磷、拟除虫菊酯和灭多威之间存在交互抗性，而与昆虫生长调节剂之间交互抗性不明显。甜菜夜蛾抗药性的生化与分子生物学机制 国内外大量研究表明，表皮穿透作用降低，代谢解毒能力增强和靶标敏感性下降是甜菜夜蛾抗性学形成机制的主要三个方面。表皮穿透性降低 Pelorme（1988）发现甜菜夜蛾对溴氰菊酯等拟除虫菊酯类的抗药性增强与其表皮穿透作用降低有关；Delorme等（1988）和kerns（1998）也证明表皮穿透作用的降低引起了甜菜夜蛾对溴氰菊酯和灭多威的抗性；慕卫（2003）研究发现，高效氯氰菊酯穿透抗性试虫的速度低于敏感试虫。代谢解毒能力的增强 Delorme等（1988）、Pelorme（1988）、Brewer（1994）、Kim等（1997）、吴世昌等（1995）和薛明等（2002）均发现甜菜夜蛾对杀虫剂产生抗性与酯酶活性的增加有关；Smagghe等（1988）、吴世昌等（1995）、Laecke等（1995）、孟香清等（2000）、王运开等（2002）、慕卫（2003）均发现甜菜夜蛾对杀虫剂产生抗性与多功能氧化酶活性有关；也有研究表明抗性与谷胱苷肽-S-转移酶、氨基甲酰酶、水解酶有关，甚至有研究表明甜菜夜蛾中是水解酶而非多功能氧化酶是降解农药的主要途径（Laecke，et al.,1995；王运开等，2002；Degheele，1993）。靶标敏感性下降 乙酰胆碱酯酶作为多种杀虫剂的攻击靶标，酶活力的变化、尤其是结构的变化可引起酶与杀虫剂结合能力的减弱，导致敏感性降低。Garza（1998）研究表明乙酰胆碱酯酶的不敏感性是甜菜夜蛾抗药性种群对有机磷和氨基甲酸酯酶类药剂抗性的主要原因。薛明等（2002）和慕卫（2003）发现抗性种群体内乙酰胆碱酯酶比活力高