草地贪夜蛾抗药性现状及化学防治策略

李永平 张帅 王晓军 解晓平 梁沛 张雷 谷少华 高希武

摘要 本文就草地贪夜蛾抗药性研究的历史、现状以及如何进行化学防治进行了比较系统的分析。针对国内外草地贪夜蛾发生的现状，从抗药性程度及交互抗性、种群遗传、抗药性机制以及化学防治的关键技术等方面进行了讨论。提出了化学防治要尽量做到药剂品种、时间和空间的配合;掌握好药剂防治的两个窗口期，一是害虫本身敏感的窗口期即从孵化到3龄初，二是孵化后到钻蛀前;分阶段选择适宜药剂类型用于化学防治。除了考虑杀虫剂作用机制类别外，作用方式也要考虑。卵高峰期施用具有触杀活性的药剂配合具有杀卵活性的药剂添加具有渗透功能的助剂，孵化高峰期施用触杀药剂配合胃毒药剂，后期大龄幼虫可以考虑胃毒药剂为主的化学防治策略。

关键词 草地贪夜蛾; 杀虫剂; 抗药性; 化学防治

中图分类号： S 48

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019315

Abstract The history， current status of insecticide resistance in fall armyworm， Spodoptera frugiperda and the strategies for its chemical control were systematically analyzed in this review. According to the occurrence status of the fall armyworm abroad， the resistance level， cross resistance， genetic basis and mechanisms of resistance， as well as the key techniques for its chemical control were discussed. For the chemical control of the pest， the insecticide varieties should coordinate with the application timing and location. There are two window phases for insecticide application， one is from the hatch to the early 3rd instar， when the larvae are more susceptible to insecticides， and the other is between hatch and before drilling into the plant. Suitable insecticides for different phases should be selected and applied. Except the mechanisms of action， the mode of action of insecticides should also be considered. Insecticides with contact toxicity and ovicidal activity should be used during the egg peak， and during the hatch peak， insecticides with contact toxicity and oral toxicity are recommended. For the elder larvae， application of insecticides with strong oral toxicity would control the pest insect more efficiently.

Key words Spodoptera frugiperda; insecticide; resistance; chemical control

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda （J.E.Smith）是与我们熟悉的甜菜夜蛾S.exigua （Hübner）、斜纹夜蛾S.litura （Fabricius）同属的害虫，具有杂食性和迁飞性等特点，对玉米、花生、大豆、麦类、水稻、蔬菜等均有可能造成危害。美国、巴西在转Bt玉米种植前多以化学防治为主，其中，美国用化学药剂防治该虫的历史较长。南非、印度等国家也均是使用化学农药控制其危害。该虫的化学防治历史悠久，从过去使用有机磷类（例如甲基对硫磷）、氨基甲酸酯类（例如甲萘威）、拟除虫菊酯类到近些年的阿维菌素类、酰胺类、多杀霉素类等多种药剂均被用于草地贪夜蛾的防治。目前许多国家的田间种群对多数传统药剂产生了不同程度抗性，对近年研发的一些药剂也有抗性进化的趋势。甚至对转Bt玉米也产生了较高抗性。本文就草地贪夜蛾抗药性研究的历史、现状以及如何进行化学防治进行了比较系统的分析，不涉及转Bt基因作物的抗虫性丧失问题。

1 草地贪夜蛾化学防治用药历史

草地贪夜蛾于1797年首次记载，1856年报道其为害棉花，1917年报道了其防治方法。美国农业部在1928年、1929年和1979年三次出版了控制草地贪夜蛾的技术手册（口头报告）。美国、巴西等在种植转Bt基因玉米前对草地贪夜蛾均是以化学防治为主，由于化学防治在玉米产区时空上的连续性，导致草地贪夜蛾对使用过的药剂产生了抗性，甚至对没有大量使用过的药剂也产生了严重的交互抗性。McCord等[1]报道，1981年从美国佐治亚州采集的草地贪夜蛾种群经过室内几代选育后对甲萘威产生了90倍的抗性，但是该种群对灭多威、对硫磷、二嗪农、氯氰菊酯、氯菊酯等没有表现出突出的交互抗性。2007年，Yu和McCord[2]从佛罗里达州北部玉米田采集到的两个种群，对甲萘威分别产生了626倍和1 159倍的抗性，对甲基对硫磷仅有30倍和39倍的抗性，对茚虫威并没有显示出交互抗性。同样是在佛罗里达州北部玉米田，Yu[3]1991年采集到的草地贪夜蛾种群显示出了多种抗药性机制，表现出广谱的抗药性，对有机磷产生了12～217倍的抗性，对氨基甲酸酯类农药产生了14～192倍抗性，对菊酯类药剂产生了2～216倍抗性。一般认为，玉米型草地贪夜蛾的抗药性比水稻型草地贪夜蛾的要高。Rios-Diez和Saldamando-Benjumea发现，这两种类型对灭多威的抗性没有差异，而对高效氯氟氰菊酯的抗性，玉米型比水稻型要高[4]。Zhu等2015年从波多黎各采集到的草地贪夜蛾种群中得到了一个对Bt杀虫蛋白Cry1Fa抗性达7 717倍品系，发现其对乙酰甲胺磷具有19倍的交互抗性[5]。Okuma等[6]在2012年和2013年从经常使用多杀霉素的玉米田采集的草地贪夜蛾种群中，通过F2代选育的方法获得了对多杀霉素具有890倍抗性的品系。

在巴西，喷施杀虫药剂和种植转Bt玉米是控制玉米田草地贪夜蛾的主要手段。多杀霉素是巴西玉米田防治草地贪夜蛾的首选药剂，在巴西一个生长季要施用3次。目前，巴西的草地贪夜蛾对高效氯氟氰菊酯、毒死蜱、虱螨脲和多杀霉素等均产生了抗性，甚至对转Cry1F和Cry1Ab的玉米也产生了抗性。在巴西草地贪夜蛾田间种群中对毒死蜱抗药性个体频率超过了40%、对高效氯氟氰菊酯抗性频率已经超过了50%、对多杀霉素抗性频率超过了40%、对虱螨脲抗性频率达到了70%。引入Bt玉米后，抗药性水平有所下降，但是对多杀霉素抗性个体频率仍在20%左右，对虱螨脲抗性个体频率也在40%以上。

2 草地贪夜蛾抗药性现状及其机制

草地贪夜蛾化学防治历史比较长，因此多样性的抗药性机制也随之进化（表1）。McCord和Yu[1]在草地贪夜蛾对甲萘威抗性研究中发现，抗性品系中肠匀浆液对甲萘威的代谢能力比敏感品系高5倍，通过增效醚（PBO）处理可使抗性从90倍降低到6倍。幼虫表皮穿透性试验表明，用14C同位素标记的甲萘威点滴处理24 h后仍有55%的甲萘威残留在抗性品系幼虫表皮，而敏感品系幼虫表皮仅有3%的残留。对甲萘威的抗性似乎和靶标敏感性无关，也说明了对甲萘威的高水平抗性主要是由于P450羟基化和环氧化等氧化代谢导致的，同时穿透性降低也起着一定作用。P450活性增加和药剂对体壁的穿透性降低这两类机制都属于广谱性交互抗性的机制，但是这个品系对其他氨基甲酸酯类如灭多威并沒有交互抗性，对有机磷类和拟除虫菊酯类药剂也没有交互抗性。Yu等[7]的研究结果显示，对甲萘威和甲基对硫磷有抗性的草地贪夜蛾田间种群以及实验室抗性品系的多功能氧化酶（MFO）、谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）、酯酶（ESTs）等各种解毒代谢酶活性明显高于敏感品系。氨基甲酸酯类和有机磷类杀虫剂的分子靶标乙酰胆碱酯酶（AChE）对甲萘威的敏感度也显著降低，同时对没有大量使用过的药剂如残杀威、呋喃丹、噁虫威、硫双威、甲基对氧磷、对氧磷和DDVP等的敏感度也降低。其AChE对氨基甲酸酯类和有机磷酸酯类药剂的敏感度比敏感品系低2～85倍，对甲萘威的敏感度最低。田间种群乙酰胆碱酯酶对底物的米氏常数（Km）值仅为敏感品系的56%。这些都表明草地贪夜蛾田间种群的抗性是由多种机制造成的。Yu和McCord[2]对田间种群的研究表明，草地贪夜蛾对甲基对硫磷和甲萘威抗性种群对茚虫威没有交互抗性，尽管其抗药性机制与MFO、GSTs和ESTs活性增加有关。

Carvalho等[8]对毒死蜱和高效氯氰菊酯抗性草地贪夜蛾品系的研究表明，AChE的A201S、G227A 和 F290V点突变导致了其对毒死蜱的抗性;钠离子通道的T929I、L932F 和L1014F点突变导致了其对高效氯氟氰菊酯的抗性;P450、GSTs和ESTs表达增加均有可能参与了其对毒死蜱和高效氯氰菊酯的抗性[9]。上述抗药性机制表明，该抗性种群极有可能对有机磷类和拟除虫菊酯类的其他杀虫剂产生交互抗性。关于草地贪夜蛾对酰胺类药剂的抗性研究发现，鱼尼丁受体I4790M点突变是导致抗性的原因之一[10]。草地贪夜蛾对转Bt基因玉米的抗性也可能导致对传统药剂产生交互抗性。如Zhu等[5]发现，一个对Cry1F具有7 717倍抗性的种群对乙酰甲胺磷产生了19倍的交互抗性，且抗性种群的碱性磷酸酯酶、氨肽酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、P450和GSTs等的活性均有所增加，其中解毒酶活性的增加或许是导致其对乙酰甲胺磷产生交互抗性的原因。据报道取食不同寄主植物以及杀虫药剂处理，会诱导不同类型的P450表达，有些P450的过表达可能会同时代谢植物次生物和杀虫药剂[9]。因此，草地贪夜蛾的杂食性也有可能是促进抗药性形成的原因之一。

在最新完成的草地贪夜蛾基因组中发现，P450和GST这两类解毒代谢酶基因家族发生了严重扩张，这可能是其寄主范围广和容易产生抗药性的基础[11]。

3 抗药性遗传

了解害虫抗药性遗传学特征是进行害虫抗药性治理的基础，但是这方面能够参考的数据并不多，表2列出了草地贪夜蛾对一些杀虫剂抗性的遗传特征。Rios-Diez和Saldamando-Benjumea在2011年报道了草地贪夜蛾对灭多威和高效氯氟氰菊酯的抗性为常染色体不完全隐性遗传[4]。实际上早在10年前，Diez-Rodriguez和Omoto就报道了草地贪夜蛾对高效氯氟氰菊酯的抗性为常染色体不完全隐性遗传，同时证明该抗性为单一主效基因控制[12]。而对虱螨脲的抗性为常染色体不完全隐性遗传，且由多基因控制[13]。Okuma等[6]2018年对多杀霉素的抗性研究表明，草地贪夜蛾对该药剂的抗性为常染色体不完全隐性遗传，多基因控制。同时，抗性品系伴随着明显的适合度降低，这对抗性治理是非常有意义的。Bolzan等[14]2019年报道了巴西草地贪夜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性为常染色体不完全隐性遗传，单基因控制（表2）。在巴西，田间种群对氯虫苯甲酰胺的抗性等位基因频率已经超过了10%，并且对溴氰虫酰胺、氟苯虫酰胺有明显的交互抗性。Okuma等[6]对巴西玉米田采集的草地贪夜蛾利用F2筛选的方法连续三代获得了1个对多杀霉素890倍的抗性品系。正反交试验表明该虫对多杀霉素抗性为常染色体不完全隐性遗传。正反交的F1代和母本回交结果显示出可能是多基因遗传，但是抗性品系具有明显的适合度代价，成虫存活率比敏感品系低41%，繁殖率低49%。

Rios-Diez和Saldamando-Benjumea[4]对草地贪夜蛾玉米型和水稻型进行研究发现，水稻型对灭多威和高效氯氟氰菊酯的抗性发展更快。选育过程中发现灭多威的毒力回归曲线斜率明显低于高效氯氟氰菊酯的毒力回归曲线的斜率，说明草地贪夜蛾对灭多威的反应在遗传学上异质性更大。两型在现实遗传力上也表现出不同，无论是对灭多威还是高效氯氟氰菊酯，水稻型草地贪夜蛾现实遗传力更大。产生10倍抗性需要的选育代数也明显不同，对灭多威产生10倍抗性，玉米型需要33代，而水稻型仅需要15代;对高效氯氟氰菊酯产生10倍抗性，玉米型需要19代，而水稻型仅需要7代（表3）。说明水稻型草地贪夜蛾抗药性风险更高。

综上所述，草地贪夜蛾对杀虫药剂抗性均为常染色体不完全隐性遗传，抗性形成的速度比显性遗传要慢一些，但是抗性一旦形成，抗性种群衰退速度也比较慢。单基因控制的抗药性容易形成，特别是显性基因控制。但是抗性形成后在选择压力缺失的情况下，抗药性也容易衰退。因此，了解抗药性的遗传特性对于抗药性治理尤为重要。

4 化学防治技术与抗药性治理展望

Belay等[15]测定了氯虫苯甲酰胺、氟苯虫酰胺、多杀霉素、乙基多杀菌素、茚虫威、氯氟氰菊酯、甲氧虫酰肼、乙酰甲胺磷、硫双威、二氯苯醚菊酯对草地贪夜蛾田间种群的室内活性。多杀霉素、乙基多杀菌素、乙酰甲胺磷和硫双威的致死速度相对较快，在16 h活性最高。在96 h，除了甲氧虫酰肼和联苯菊酯处理外，草地贪夜蛾死亡率均在80%以上。茚虫威、氟苯虫酰胺和氯氟氰菊酯致死速度稍慢一些，要96 h以上。这个试验还显示出在推荐用药量和两倍的推荐用药量下，这些药剂对3龄幼虫致死率没有显著差异。

马里兰大学的Galen Dively教授演讲报告显示出，在2018年对非洲草地贪夜蛾防治时，把药剂分为高风险和低风险茎叶喷雾用药剂两类。第一类以传统药剂为主，认为风险较高，包括灭多威、毒死蜱、高效氰戊菊酯、氯菊酯、高效氟氯氰菊酯、精高效氯氟氰菊酯、联苯菊酯、zeta-氯氰菊酯、zeta-氯氰菊酯和联苯菊酯混剂、高效氯氟氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和氯虫苯甲酰胺混剂、氟氯氰菊酯、茚虫威。第二类是近些年研发的一些对环境、天敌等非靶标生物相对较安全的药剂（或者称为环境相容性药剂），包括氯虫苯甲酰胺、氯虫苯甲酰胺和阿维菌素混剂、溴氰虫酰胺、氟苯虫酰胺、多杀霉素、乙基多杀菌素、虱螨脲、甲氧虫酰肼、氟酰脲、氟虫脲、印楝素、苏云金杆菌（Bt）等。对于草地贪夜蛾幼虫持效期长的剂型也会提高防治效果，例如具有缓释作用的颗粒剂[16]。

联合国粮农组织（FAO）2018年针对非洲草地贪夜蛾防治用药的说明中，强调了传统化学农药使用的安全性问题，包括非靶标生物、生态环境以及施药人员的安全。这些传统药剂包括灭多威、甲萘威、丙硫克百威、丁硫克百威、甲基对硫磷、乙酰甲胺磷、毒死蜱、二嗪农、氟氯氰菊酯、硫丹等。同时也提出了鼓励使用的微生物农药名单，包括球孢白僵菌、苏云金杆菌、杆状病毒等（表4）。

Busato等[17]对比了玉米型和水稻型草地贪夜蛾幼虫对毒死蜱、高效氯氟氰菊酯、虱螨脲、甲氧虫酰肼和多杀霉素的敏感度，发现玉米型幼虫对高效氯氟氰菊酯、虱螨脲和甲氧虫酰肼敏感度比水稻型的更低。毒死蜱和多杀霉素防治水稻型和玉米型草地贪夜蛾均有效，两者没有明显差异。

在草地贪夜蛾的治理中化学防治起到了非常重要的作用，即使种植转Bt玉米，仍然需要化学防治的补充。Burtet等[17]报道在2015年/2016年早期种植的Bt玉米和非Bt玉米，需要用药3次;不用杀虫剂Bt玉米田被害率为37%～45%，非Bt玉米田大于52%。

导致化学防治失败的重要原因是害虫抗药性的产生，因此抗药性的治理在化学防治中显得尤为重要。针对草地贪夜蛾的生物学特性以及国外对该虫化学防治的实践，我国对草地贪夜蛾的化学防治应注重以下几点。

1）要采取全国一盘棋的防治策略，也就是说不同的省份尽量不要选择同一种类型的药剂防治，尽量做到药剂品种、施用时间和空间的配合;2）许多鳞翅目害虫幼虫3龄前的防御能力较弱，对药剂的敏感度相对较高;3）掌握好药剂施用的两个窗口期，一是害虫本身敏感的窗口期即孵化到3龄初，二是孵化后到钻蛀前;4）分阶段选择适宜药剂类型用于化学防治。除了考虑杀虫剂作用机制类型（表5）外，作用方式也要考虑。卵高峰期施用具有触杀活性的药剂配合具有杀卵活性的药剂，孵化高峰期施用触杀剂配合胃毒药剂，后期大龄幼虫可以考虑以胃毒药剂为主的化学防治策略。

1） 3龄幼虫（30～45 mg/头）培养基混药法，检查96 h死亡率（Hardke等[19]）。

3rd instar larvae （30-45 mg/individual） were tested using drug-admixed food， and the mortalities were recorded 96 h after treatment （Hardke， et al[19]）.

參考文献

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（責任编辑：杨明丽）