麥長管蚜對吡蟲啉的抗性及其機理研究.pdf

1、麥長管蚜Sitobion avenae(Fabricius)是小麥的重要害蟲之一,由于麥長管蚜對許多常規(guī)殺蟲劑都產生了抗藥性,而吡蟲啉則因其對麥蚜的良好防效而成為目前防治麥蚜的當家農藥品種。為了了解田間麥長管蚜對吡蟲啉抗性的發(fā)生動態(tài)、延緩麥蚜對吡蟲啉抗性的發(fā)展,延長吡蟲啉在麥田的使用壽命,本文通過田間抗藥性調查、室內抗性篩選以及適合度的研究、抗性品系的交互抗陛研究,系統(tǒng)分析了麥長管蚜對吡蟲啉產生抗性的風險；利用室內篩選的抗性品系和敏感品

2、系試蟲為材料,分析了抗性產生的生化機制；利用分子生物學技術克隆了麥長管蚜的煙堿型乙酰膽堿受體基因,取得了多項具有重要理論和實際意義的成果。 一、麥長管蚜對吡蟲啉的抗藥性調查 為了了解我國各麥區(qū)麥長管蚜對吡蟲啉抗性的發(fā)生發(fā)展情況,連續(xù)兩年調查了江蘇南京、建湖、泗洪、山東德州、河南周口、甘肅蘭州、天水等地麥長管蚜對吡蟲啉和另一種常用于防治麥蚜的殺蟲劑抗蚜威的敏感性。結果發(fā)現(xiàn),不同地區(qū)麥長管蚜對吡蟲啉的敏感性差異較大,江蘇建湖

3、和南京地區(qū)已經產生了一定的抗性(6.29-11.31倍),但其他地區(qū)僅表現(xiàn)為敏感性降低,尚沒有產生明顯的抗性。不同地區(qū)麥長管蚜對抗蚜威的敏感性差異較小,但抗蚜成的毒力顯著小于吡蟲啉,與早期報道的敏感基線相比發(fā)現(xiàn),不同地區(qū)的麥長管蚜對抗蚜威已經產生了大約20-40倍的抗性。另外通過不同地區(qū)麥長管蚜年度間的敏感性比較發(fā)現(xiàn),麥長管蚜對兩種藥劑的敏感性存在逐漸下降的趨勢。綜合分析認為,各麥區(qū)的麥長管蚜對抗蚜威已經產生了中等水平抗性,對吡蟲啉雖然

4、還處于敏感階段,但在局部地區(qū)已經開始產生抗性,目前尚處于抗性發(fā)展的初期階段。由于吡蟲啉已成為防治麥蚜危害的當家農藥品種,且目前沒有更好的替代藥劑,為了掌握麥長管蚜對吡蟲啉的抗性發(fā)生發(fā)展動態(tài)、延緩抗性的發(fā)展、保證麥長管蚜的持續(xù)有效的治理,研究其抗性發(fā)生規(guī)律,制定有效的抗性治理策略是十分必要的。 二、抗吡蟲啉麥長管蚜品系的選育及適合度的研究 采用點滴法在室內用吡蟲啉對麥長管蚜進行連續(xù)32代的抗性篩選,獲得了抗性倍數(shù)為25.2

5、2倍的室內品系。篩選早期抗性的增長速率相對緩慢,篩選到第18代后抗性快速上升,最終呈現(xiàn)"S"型增長的總體趨勢。通過構建種群生命表,觀察比較了吡蟲啉抗性品系和敏感品系麥長管蚜的生長發(fā)育和繁殖特征,就抗性對種群適合度的影響進行了研究。結果表明,抗性品系表現(xiàn)出相對適合度下降。用種群數(shù)量趨勢指數(shù)和內稟增長率來確定抗性品系的相對適合度發(fā)現(xiàn),抗性品系的相對適合度為敏感品系的0.623和0.846。由此認為,麥長管蚜具有對吡蟲啉產生抗性的風險,而抗性

6、品系適合度較低是田間麥長管蚜對吡蟲啉抗性發(fā)展緩慢的重要原因之一。 三、麥長管蚜抗吡蟲啉品系的交互抗性 本研究測定了吡蟲啉抗性篩選前后,麥長管蚜對不同殺蟲劑的敏感性變化,以了解抗吡蟲啉麥長管蚜對其他藥劑的交互抗性。結果發(fā)現(xiàn),篩選品系對吡蟲啉的抗性上升了9.10倍,同時對啶蟲脒的抗性也上升了4.11倍,表明啶蟲脒和吡蟲啉之間存在較明顯得交互抗性,而篩選品系對抗蚜威、滅多威、氧化樂果、久效磷、溴氰菊酯等常用藥劑的抗性沒有明顯的

7、上升,說明這5種藥劑與吡蟲啉之間沒有明顯的交互抗性。 四、麥長管蚜對吡蟲啉的抗性生化機制分析 本文通過室內篩選獲得了麥長管蚜對吡蟲啉的抗性品系(25.22倍),并利用增效試驗和解毒酶活力測定,對其抗性機理進行了研究。增效試驗結果表明：順丁烯二酸二乙酯在抗、感品系中對吡蟲啉都沒有明顯的增效作用,但氧化胡椒基丁醚和磷酸三苯酯在兩個品系均有增效作用,而且在抗性品系中的增效比(3.49和2.62)顯著大于敏感品系(1.59和1.

8、29)。解毒酶活力測定發(fā)現(xiàn),抗、感品系的谷胱甘肽S-轉移酶比活力沒有顯著差異,但抗性品系中羧酸酯酶的比活力明顯高于敏感品系(1.47倍)。綜合分析認為多功能氧化酶和羧酸酯酶活力增強在麥長管蚜對吡蟲啉的抗性中起重要作用。 五、麥長管蚜煙堿型乙酰膽堿受體基因的克隆 昆蟲煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)是以吡蟲啉為代表的新煙堿類殺蟲劑的作用靶標。本研究采用RT-PCR技術,利用簡并引物從麥長管蚜Sitobion avenae(

9、Fabricius)中克隆出6個煙堿型乙酰膽堿受體基因的cDNA片段,其中5個為α型,1個為β型。同源性分析表明,6個麥長管蚜nAchR基因片段與其他昆蟲相應基因序列相同區(qū)域具有較高的相似性,特別是與其他同翅目昆蟲的相似性更高,達到95％以上,個別片段的相似性甚至達到100％。 根據(jù)已克隆出的5個nAChR α型cDNA片段設計特異引物,結合快速擴增cDNA末端(RACE)技術,成功克隆了亞基的全長,分別命名為Sa α1、Sa

10、α2、Sa α3、Sa α4和Sa α5(GenBank登錄號分別為:EF363700、EF363701、EF211977、EF363702、EF363703)。Sa α1基因長1674bp,編碼496個氨基酸(5'端不完整);Sa α2全長2516bp,編碼595個氨基酸；Sa α3全長1763bp,編碼537個氨基酸；Sa α4全長1763bp;編碼532個氨基酸；Sa α5長度為1974bp,編碼549個氨基酸。在Sa α3中存在

11、少見的Poly(A)序列；Sa α5在5'端配基結合區(qū)有三種選擇性剪接形式,分別造成堿基的缺失、插入和替換。序列分析發(fā)現(xiàn),這些基因均具有nhChR基因家族的典型特征,并與昆蟲煙堿型乙酰膽堿受體的相應亞基具有很高的同源性。該研究為進一步利用基因表達技術研究昆蟲nAChR的天然亞基組成,以及分析麥長管蚜對新煙堿類殺蟲劑的靶標抗性奠定了基礎。 本研究通過抗性調查,明確了我國麥長管蚜對吡蟲啉的抗性現(xiàn)狀。通過室內抗性篩選,成功獲得了麥長管

12、蚜抗吡蟲啉品系,并證明麥長管蚜對吡蟲啉具有產生抗性的風險,通過生物適合度的研究發(fā)現(xiàn)了田間麥長管蚜對吡蟲啉抗性發(fā)展緩慢地原因。通過抗性機制分析明確了麥長管蚜對吡蟲啉地重要抗性機理。這些研究成果對制定科學的抗性治理策略,有效地進行抗性治理,延長吡蟲啉地田間使用壽命,保證麥蚜的持續(xù)有效治理,均具有重要的實踐意義。 利用分子生物學技術成功克隆了5個麥長管蚜煙堿型乙酰膽堿受體的α亞基基因,并發(fā)現(xiàn)了基因中的Poly(A)序列和選擇性剪接現(xiàn)象