二化螟对常用杀虫剂的抗性研究进展

常菊花

(长江大学生命科学学院,湖北 荆州434025)

何月平

(华中农业大学植物科学技术学院,湖北 武汉430070)



二化螟对常用杀虫剂的抗性研究进展

常菊花

(长江大学生命科学学院,湖北 荆州434025)

何月平

(华中农业大学植物科学技术学院,湖北 武汉430070)

[摘要]二化螟(Chilo suppressalis)是我国水稻上的重要害虫之一。目前二化螟的防控仍离不开化学防治，而二化螟抗药性问题严重影响了生产上的化防效果。对二化螟的抗性监测、抗性机理、抗性遗传等方面的研究进展进行了综述，并提出了二化螟抗性治理的一些措施。

[关键词]二化螟(Chilo suppressalis)；抗性监测；生化机制；分子机理

二化螟(Chilosuppressalis)属鳞翅目螟蛾科(Lepidoptera:Pyralidae)，别名钻心虫，是我国水稻上的重要害虫之一。二化螟广泛分布于亚洲温带和亚热带稻区，国内除西藏、青海外皆有发生，常年在长江流域发生较重，国外分布于亚洲、大洋州、北非和南欧的许多国家。20世纪90年代以来，二化螟发生危害再次呈加重趋势，部分地区暴发危害难以防治，对水稻生产构成了新的重大威胁。

1二化螟抗性监测研究现状

杀虫剂选择作用是害虫抗药性进化的主要动力。我国二化螟抗药性监测始于20 世纪70 年代，二化螟抗药性监测的方法主要有点滴法、人工饲料药膜法、稻苗浸渍法和稻茎浸渍法。其中点滴法适用于以触杀作用为主的杀虫剂抗性监测，不能体现杀虫剂的胃毒作用，其他3种方法可以同时检测杀虫剂的胃毒和触杀作用。田间二化螟对杀虫单、三唑磷、氟虫腈和氯虫苯甲酰胺等的抗性进化与田间药剂使用水平密切相关，抗性分布有明显的地区性。

自1983年六六六停用后，杀虫单(双)长期成为防治水稻螟虫的首要药种，在很多地区呈连续单一使用局面。1998年后陆续监测到一些种群(尤其是浙江省)已对杀虫单产生了很高水平的抗性[1～3]，但随着高抗地区多年停止使用该药剂之后，从2008年起对杀虫单的抗性开始有所下降，各地二化螟对杀虫单的抗性普遍回落到中等水平以下。以浙江瑞安种群为例，2001年起，瑞安地区暂停使用杀虫单，二化螟对杀虫单的抗性水平从2002年的110多倍降低到2005年的50倍左右，2005年起高毒农药开始被禁用，部分农民重新使用杀虫单，抗性又快速回升，到2008年达到顶峰(170多倍)，之后由于氯虫苯甲酰胺等新型杀虫剂进入市场,杀虫单又被停止使用，抗性又呈回落趋势，至2013年降至20倍左右[4,5]。

三唑磷于20世纪90年代后期在主要稻区大面积推广应用，成为继杀虫单防效较差之后的主要治螟药剂。1999年监测发现浙江南部地区已产生了高抗(57～165倍)[1]，随后陆续在浙江、江苏、江西及广西等地区发现中等至高水平抗性[3,4,6]，至2013年浙江、江西、湖南等省部分地区对三唑磷处于中等至高水平抗性(抗性倍数61.7～209.8倍)，而江苏、湖北等省二化螟种群对三唑磷处于敏感至低水平抗性(全国农技推广中心发布的2013年监测数据)。

氟虫腈于1997年开始在浙江东南部推广用于防治水稻螟虫，由于其对大多数水稻害虫高效，随后扩大至整个长江中下游及东南沿海地区，使用量也呈逐年增加趋势，至2005年由于高毒农药被禁用以及褐飞虱大面积特大发生，氟虫腈成为当时防治水稻害虫的主导药剂，且田间使用量非常大，导致有些种群二化螟已对其产生了中等水平抗性，如2006年浙江瑞安和苍南种群对氟虫腈的抗性水平为19.1～23.4倍[7]。2009年氟虫腈由于对水生生物的高毒性而被禁止在水田使用。

在继高毒高生态风险药剂被禁用和高抗品种被替换之后，毒死蜱和阿维菌素开始在各稻区推广使用。目前浙江、江西、湖南等省部分地区对毒死蜱处于中等水平抗性(10.2～40.8倍)，江苏、湖北等省二化螟种群对毒死蜱比较敏感(全国农技推广中心发布的2013年监测数据)。阿维菌素自1998年起以混剂形式登记用于防治水稻二化螟，田间二化螟对阿维菌素抗性发展比较缓慢，至今也只有少数种群产生了十几倍抗性(如全国农技推广中心发布的2013年监测结果：浙江、江西部分地区种群抗性倍数为13.6～15.3倍)。

氯虫苯甲酰胺是作用于鱼尼丁受体的双酰胺类杀虫剂，对几乎所有鳞翅目昆虫有很好活性，成为当前害虫综合治理推荐的优选杀虫剂之一，2008年起在我国登记用于防治水稻二化螟。虽然使用年限很短，但是其抗性上升趋势明显，至2013年浙江象山、江西上高、湖南东安种群已上升为中等水平抗性(全国农技推广中心发布的2013年监测结果：抗性倍数10.7～13.0倍)。

2二化螟抗药性机制研究现状

2.1二化螟抗药性的生化机制

害虫产生的抗药性的机理主要是表皮穿透性下降、解毒代谢作用增强和靶标敏感性下降这3个方面。单纯表皮穿透率降低一般不能引起高水平的抗性,但能对抗性有强化作用。二化螟对杀虫剂生化抗性主要与羧酸酯酶(EST)、多功能氧化酶(MFO)、谷胱甘肽转移酶(GST)有关。二化螟生化抗性机制研究大多数是基于酶抑制剂生物测定和酶活力测定的结果。

20世纪80年代，Konno等[8]对二化螟抗有机磷杀虫剂的机制进行了系统研究，发现二化螟对杀螟硫磷的抗性机制为EST活性增强。国内对二化螟抗性机制的研究始于20世纪80年代后期。王强等[9]和田学志等[10]的活体增效研究表明，解毒代谢作用增强是二化螟对敌百虫、杀虫双、久效磷的抗性的主要原因。韩启发等[11]的酶活测定发现二化螟对杀螟硫磷的抗性与EST、MFO、乙酰胆碱酯酶(AChE)有关。彭宇等[12]和韩招久[2]的研究表明，二化螟对甲胺磷的抗性机理可能与MFO的O-脱甲基作用活力增高和AChE的敏感性降低有关。曲明静[13]研究表明解毒代谢酶和AChE参与了二化螟对三唑磷抗性的形成。李秀峰等[14]和韩招久[2]发现MFO活性提高可能是二化螟对杀虫单抗性的一个重要机制，GST可能也参与了二化螟对杀虫单抗性的形成。姜卫华等[15]和Li等[16]的研究表明EST、GST和MFO与二化螟对氟虫腈抗性的形成有一定关系。

黄诚华等[17]对浙江不同地区二化螟种群抗性相关酶系的活性与频率分布进行了比较，表明二化螟对氟虫腈和杀虫单的抗性水平与GST及MFO活性的变化呈正相关，二化螟对三唑磷产生抗性与其AChE的敏感度下降有关。

He等[4]的活体增效测定发现田间二化螟种群(浙江瑞安2011年种群，RA11)对杀虫单的高抗和对毒死蜱的中抗与解毒代谢酶没有关系，EST参与了对三唑磷的高抗形成，EST和MFO参与了对氟虫腈的中抗形成；而二化螟对溴氰菊酯的高抗主要与MFO相关，EST和GST也参与抗性形成。He等[18]的活体增效测定发现田间二化螟种群对氯虫苯甲酰胺的中等抗性与MFO密切相关，EST参与了抗性形成。

2.2二化螟抗药性的分子机理

随着基因组学的发展，很多与抗药性相关的基因被鉴定出来。韩招久[2]进行敏感和抗性二化螟乙酰胆碱受体(nAChR)功能亚基的cDNA序列比较，认为nAChR靶标不敏感性可能与二化螟对杀虫单抗性的形成有关。姜晓静等[19]发现二化螟AChE基因Ch-acel中存在A314S突变与三唑磷的抗性有关。刘莹等[20]基于转录组预测出11个EST基因、15个GST基因和95个细胞色素P450基因，以及AChE、AChR、钠离子通道、GABA和鱼尼丁受体靶标基因各9、8、6、5和19个。Wang 等[21]鉴定分析了77个P450基因，克隆得到28个基因全长序列，这些P450基因分属于4个分支，其中clan3包含29个基因。已报道的很多与抗性相关的CYP6和CYP9家族基因就属于clan3[22]。

3二化螟抗性遗传的研究进展

Konno等[4]用回归线法研究了抗有机磷的日本二化螟对杀螟硫磷和甲基嘧啶磷的抗性遗传，结果表明其抗性遗传方式为不完全隐性、非胞质遗传、由单个主基因控制。国内外关于二化螟及拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性风险评估的相关报道很多。韩启发等[9]通过室内用杀螟硫磷连续7代筛选，得出二化螟对杀螟硫磷抗性的现实遗传力(h2)为0.277，认为现实遗传力较低、产生高抗性的潜力不大；曹明章[23]的研究得出，二化螟对氟虫腈和三唑磷的h2分别为0.3388和0.4835，采用杀虫单对二化螟的前期连续6代筛选的h2为0.2303，后期连续筛选5代的h2为1.2055。

4二化螟抗性治理措施

目前针对二化螟的防治，在提倡 “农药减量防控”等理念的综合治理的同时，需要及时掌握田间抗药性发展动态，了解抗药性进化机制，从而加强对现有防治药剂的抗性治理，以延长药剂使用寿命。具体措施如下：对二化螟抗药性进行监测，在重点省份和地区进行抗性普查，掌握抗药性动态，开展害虫抗药性预测预报，指导合理使用农药；进行农药的合理混配和轮用，延缓抗药性的产生；采取有效可行的非化学防治措施，减轻药剂的选择压力，延缓抗性产生与发展。

通过研究揭示害虫抗性产生的机理，一方面有助于提出克服或延缓抗性的具体措施，另一方面可以加深人们对害虫生理生化、靶标结构与功能、药剂作用机理与代谢等的了解，有助于今后设计创制更好的药剂品种。

[参考文献]

[1]蒋学辉，章强华，胡仕孟，等.浙江省水稻二化螟抗药性现状与治理对策[J].植保技术与推广，2001，(3)：27～29.

[2]韩招久.二化螟对杀虫单和甲胺磷的抗性机理及神经靶标乙酷胆碱受体的基因克隆[D].南京：南京农业大学，2002.

[3]曹明章，沈晋良，张金振，等.二化螟抗药性监测和对三唑磷抗性的遗传分析[J].中国水稻科学，2004，15(1)：73～79.

[4]He Y,Zhang J,Gao C,etal.Regression analysis of dynamics of insecticide resistance in field populations ofChilosuppressalis(Lepidoptera:Crambidae) during 2002～2011 in China[J].Journal of Economic Entomology,2013,106:1832～1837.

[5]张真真.二化螟抗药性监测及对氯虫苯甲酰胺敏感基线的建立[D].南京：南京农业大学，2012.

[6]曲明静，韩召军，许新军，等.二化螟对三唑磷的抗性发生动态与风险评估[J].南京农业大学学报，2005，28(3)：38～42.

[7]何月平.二化螟抗药性监测及治理与高毒农药替代药剂筛选研究[D].南京：南京农业大学，2008.

[8]Konno Y,Tanaka F.Aliesterase isozymes and insecticide susceptibility in rice-feeding and water-oat-feeding strains of the rice stem borer,ChilosuppressalisWalker (Lepidoptera:Pyralidae) [J].Applied Entomology and Zoology,1996,31:326～329.

[9]王强，谭福杰，尤子平.二化螟对六类杀虫剂的耐药性及增效剂的增效作用研究[J].南京农业大学学报，1987，4(增刊)：44～45.

[10]田学志，高保宗，石家胜，等.安庆地区水稻二化螟抗药性研究[J].安徽农业科学，1991，(1)：61～66.

[11]韩启发，庄佩君，唐振华.抗杀螟硫磷二化螟的抗性遗传力研究[J].昆虫学报，1995，38(4)：402～406.

[12]彭宇，陈长棍，韩召军，等.江苏省水稻二化螟的抗药性测定对甲胺磷抗性机理的研究[J].植物保护学报，2001，28(2)：173～177.

[13]曲明静.二化螟对三唑磷的抗性及其机理研究[D].南京：南京农业大学，2005.

[14]李秀峰，韩召军，陈长琨，等.二化螟对杀虫单等4种杀虫剂的抗药性[J].南京农业大学学报，2001，24(1)：43～46.

[15]姜卫华，韩召军，郝鸣丽.二化螟对氟虫腈抗性初探[J].中国水稻科学，2005，19(6)：577～579.

[16]Li X,Huang Q,Yuan J,etal.Fipronil resistance mechanisms in the rice stem borer,ChilosuppressalisWalker[J].Pesticide Biochemistry and Physiology,2007,89:169～174.

[17]黄诚华，姚洪渭，叶恭银，等.浙江省二化螟不同种群和大螟对三唑磷的敏感性研究[J].农药学学报，2005，(4)：323～328.

[18]He Y,Zhang J,Chen J.Effect of synergists on susceptibility to chlorantraniliprole in field populations ofChilosuppressalis(Lepidoptera:Pyralidae) [J].Journal of Economic Entomology，2014,107:791～796.

[19]姜晓静.二化螟对三唑磷的靶标抗性研究[D].南京：南京农业大学，2009.

[20]刘莹，王娜，张赞，等.五种鳞翅目害虫中抗药性相关基因的转录组学分析[J].应用昆虫学报，2012，49(2)：317～323.

[21]Wang B,Shahzad M F,Zhang Z,etal.Genome-wide analysis reveals the expansion of Cytochrome P450 genes associated with xenobiotic metabolism in rice striped stem borer,Chilosuppressalis[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,2014,443:756～760.

[22]邱星辉.细胞色素 P450 介导的昆虫抗药性的分子机制[J].昆虫学报，2014，(4)：477～482.

[23]曹明章.二化螟抗药性监测对三唑磷和杀虫单抗性遗传分析及对氟虫腈抗性风险评估[D].南京：南京农业大学，2004.

[收稿日期]2015-07-20

[基金项目]长江大学博士启动基金项目(801100010124)；长江大学自然科学预研项目(7011001902)。

[作者简介]常菊花 (1982-)，女，讲师，博士，主要从事农药毒理学研究。通信作者：何月平，heaoe@163.com。

[中图分类号]S435.112+.1

[文献标识码]A

[文章编号]1673-1409(2016)09-0004-03

[引著格式]常菊花，何月平.二化螟对常用杀虫剂的抗性研究进展[J].长江大学学报(自科版) ，2016，13(9)：4～6,21.