第三章农业有害生物抗药性及其综合治理（一）目的与要求通过学习害虫抗药性、植物病原物抗性和杂草抗药性的发展及现状，要求学生掌握相关的基本概念，及农药轮换、交替等使用，并有效应用综合防治措施以减少抗性的产生及延缓农药的使用寿命，同时了解抗性产生的原理及发展趋势。

（二）教学内容第一节害虫抗药性1主要内容：害虫抗药性概念、害虫抗药性的形成与机理、害虫抗药性的遗传及抗药性治理。

2基本概念和知识点：昆虫抗药性、交互抗性、多抗性、耐药性、负交互抗性等基本概念，重点是害虫抗性形成的理论、影响因子及昆虫抗药性在生理生化方面的机理，以及害虫抗性治理的措施。

3问题与应用（能力要求）：要求学生掌握害虫抗药性的基本概念、害虫抗性形成的生理生化机理及影响因子，并能根据农业生产状况制定有效的抗性治理措施。

一、害虫抗药性概况（一）几个基本概念1昆虫抗药性：昆虫具有忍受杀死正常种群大多数个体的药量的能力在其种群中发展起来的现象。

在理解抗药性定义时，应当注意以下几点：（1）抗药性是针对昆虫群体而言，并不是指某一个体；（2）抗药性是相对于正常敏感种群而言，通常通过比较同种昆虫的不同种群在相同发育阶段、相同生理状态和相同环境条件下对药剂耐受力与正常敏感种群的差异来确定。

（3）抗药性有地区性，即抗性的形成与该地区的用药历史、药剂的选择压力等有关；（4）抗药性是由基因控制的，是可遗传的，杀虫剂起了选择压力的作用。

2耐药性：1）自然抗性：有些昆虫对某些药剂有一种天然的抗药性，即敏感度低，它是可以遗传的，这是由于生物的不同，或同是一个种而在不同的发展阶段、不同的生理状态，或具有特殊的行为而对药剂产生了不同的耐力，这称为自然抗性。

例如用DDT防治蚜虫效果很差，而用来防治蚊蝇则效果很好。

2）健壮抗性：由于害虫的营养条件好，环境条件适宜，昆虫的生命活动、生理代谢增强，对药剂的耐受力增强，产生的抗药性称为健壮抗性，它是不稳定的，不能遗传的。

3交互抗性：昆虫的一个品系由于相同抗性机理或相似作用机理或类似化学结构，对于选择药剂以外的其他从未使用过的一种药剂或一类药剂也产生抗药性的现象。

4负交互抗性：指昆虫的一个品系对一种杀虫剂产生抗性后，反而对另一种未用过的药剂变得更为敏感的现象。

5多抗性：昆虫的一个品系由于存在多种不同的抗性基因或等位基因，能对几种或几类药剂都产生抗性。

（二）害虫抗药性发展概况1908年Melander首次发现美国加利福尼亚州梨圆蚧对石硫合剂产生抗性，1989年抗性害虫已达504种。

历年累计抗性节肢动物种数年份累计抗性虫种数年份累计抗性虫种数1914 1 1963 1571928 5 1965 1851936 7 1967 2241938 7 1975 3641946 11 1977 3921948 14 1978 4141954 25 1980 4321957 76 1984 4471960 137 1989 504产生抗药性害虫数发展趋势（1914-1988）害虫抗药性的特点：1害虫几乎对所有合成化学农药都会产生抗药性； 2害虫抗药性是全球现象，抗性形成有区域性；3随交互抗性和多抗性现象日趋严重，害虫对新的取代药剂的抗性有加快的趋势；4双翅目鳞翅目昆虫产生抗药性虫种数最多，农业害虫多于卫生害虫，重要农业害虫抗药性尤为严重。

二、害虫抗药性的形成与机理 （一）害虫抗药性的形成1.四种学说：选择学说、诱导学说、基因重复学说、染色体重组学说选择学说：生物体内存在着抗性基因，从敏感品系到抗性品系，只是药剂选择作用的结果。

诱导学说：生物体内不存在抗性基因，而是在药剂的诱导之下逐渐提高了对药剂的抵抗性，发生突变，而形成抗性品系。

基因复增学说：承认本来有抗性基因存在，同时认为某些因子（如杀虫剂）引起了基因的复增，抗性基因增加。

染色体重组学说：因染色体易位和倒位产生改变的酶或蛋白质，引起抗性的进化，这也是近年来提出的新学说。

2.抗性形成的影响因子遗传学因子：抗性基因的频率抗性基因的显隐性抗性等位基因的数量抗性基因型的适合度生物学因子害虫的群体大小每年发生的世代数每代的虫数生殖方式害虫的扩散性害虫的食性操作因子用药的种类、性质药剂的剂型和残效期施药的方式、浓度和次数施药的虫期和范围用药的历史（二）昆虫抗药性机理代谢作用的增强靶标敏感性降低穿透速率的降低行为抗性1代谢酶活性的增强（1）氧化酶系：MFO微粒体氧化酶系对杀虫剂的氧化作用主要可概括为以下4类反应：a.O-、S-及N-脱烷基作用b.烷基、芳基羟基化作用c.环氧化作用d.增毒氧化代谢作用（2）水解酶系：磷酸酯酶、羧酸酯酶、酰胺酶。

（3）谷胱甘肽转移酶（4）硝基还原酶及脱氯化氢酶等2靶标酶敏感性降低（1）乙酰胆碱酯酶（2）神经钠通道（3）γ-氨基丁酸（GABA）（4）乙酰胆碱受体3昆虫的物理保护机制：（1）表皮通透性的降低（2）贮存在脂肪中的能力加强（3）排泄作用增强4行为抗性抗性的产生是由于改变昆虫行为习性的结果。

如家蝇和蚊子会飞离药剂喷洒区或室内作滞留喷雾的墙壁，使昆虫在未接触足够药量前或避免了接触药剂就飞离用药区而存活。

三、害虫抗药性遗传1抗性等位基因频率在自然种群中很低，大约在10-2～10-4，称为抗性基因起始频率，起始频率高，抗性形成快，反之则慢。

2抗性基因的表现型—显隐性抗性品系和敏感品系杂交——F1（1）完全隐性（2）完全显性（3）中间性（4）不完全显性（5）不完全隐性3性连锁（伴性遗传）从正反交试验中，还可确定抗性基因是否受细胞质影响，是常染色体遗传还是性连锁遗传。

正反交后代的染色体组成相同，但细胞质的来源是不同的。

如果来自抗性亲本雌的F1代比来自敏感亲本雌的F1代的抗性水平高，就说明抗性受到细胞质遗传因素的影响（或母性影响）。

如果正反交的F1代的雌雄性别之间的抗性水平没有差异，说明抗性基因位于常染色体上（常染色体遗传）；反之，如果正反交的F1代的雌雄性别之间的抗性水平具有明显差异，则说明抗性基因存在于性染色体上（即性联锁遗传）。

4单因子、多因子杂交或回交试验来确定杂交试验：F1显性：IRR×SSRS×SSRS SS50% 50%四、害虫抗药性的监测1抗药性监测：指通过生物测定、解毒酶活性分析、靶标敏感性测定或分子生物学等技术，确证昆虫种群是否产生抗性，如果产生抗性，监测抗性水平和变化动态。

2抗性监测的目的和意义证实抗药性；检测和区分抗性基因型； 提供抗性的早期预警； 明确抗性的分布及程度； 推荐抗性水平低的农药品种；测定在田间条件下不同基因型的生物学特性； 检验抗性治理措施的效果。

3抗性监测的技术生物测定技术；生化检测技术；神经电生理检测技术；分子生物学检测技术 （1）生物测定技术：活体 a.抗性倍数法（LD 50）让害虫在室内条件下接触到不同剂量（浓度）梯度的杀虫剂得到剂量反应关系（LD-P 线），计算出LD 50（LC 50）和LD-P 线的斜率b ，然后与敏感品系相比较计算出抗性倍数，以确定抗性的有无和程度。

5050LD LD 敏感种群抗性种群抗性倍数<3，敏感；3～5，早期抗性；5～10，低水平抗性；10～40，中等水平抗性；40～160，高等水平抗性；>160，极高水平抗性已知早期抗性，可以早日采取预防性治理策略。

具体方法：点滴法、浸渍法、饲喂法、药膜法、熏蒸法b.区分剂量（discriminating dose ）法使用1至2个能够区分害虫种群中抗性个体、杂合子和敏感个体的剂量进行测定，从而确定抗性个体频率。

该方法使用成功与否的关键是得到合适的区分剂量，通常做法是根据敏感品系的LD 99或LD 99.9来确定，但最好通过抗性遗传分析得到区分剂量。

LD 99：用来杀死一种昆虫群体中几乎所有敏感个体，而几乎不杀死该群体中表现型抗性个体（包括抗性杂合子和抗性纯合子个体）的某一杀虫剂的剂量。

在抗性遗传特征为完全显性或不完全显性的情况下，由于杂交F 1（♀R ×♂S 或♀S ×♂R ）的毒力回归线靠近抗性亲本的毒力回归线，而与敏感亲本的毒力回归线往往不易重叠，通常就可以用敏感毒力回归线的LD 99作为区分剂量，用该区分剂量处理某个种群，就可以得到该种群中抗性个体百分率。

要得到一个准确的LD 99的理论值，用抗性遗传分析方法标定区分剂量。

c.单雌系F 1代遗传监测（检测）法Gould 等（1997）将区分剂量和单对杂交结合在一起提出单对F 1法（单对杂交法）。

用室内筛选出的抗性品系与田间采集的个体进行单对杂交，其杂交后代（F1代）幼虫在区分剂量下受试，而确定早期抗性基因频率情况。

其适用条件：①隐性基因控制的抗性；②必须是单对基因控制的抗性；③实验室内要有纯度较高的抗性品系。

与常规检测技术相比，灵敏度很高达到P<10-3，能够监测出田间早期抗性基因频率。

d.F 2代浓缩遗传法：检测敏感度比区分剂量法提高10倍Andow 等（1998）提出F 2代遗传检测法从田间采集成虫进行单对交配，每个单对作为一个单雌系，其后代进行同胞自交，自交后初孵幼虫（F 2代幼虫）用区分剂量（或高表达Bt 作物）进行抗性个体的筛选。

理论上，如果F 2代的原始亲本中最初携带了一个抗性基因，在F 2代幼虫中，约有1/16的个体为抗性纯合子（rr 基因型）。

初步检测到抗性个体的单雌系进行单独饲养进行F4代核实验证，根据携带抗性基因的单雌系数目进行评估大田害虫种群的抗性等位基因频率。

此法浓缩了抗性基因，尤其适用于检测田间稀有隐性抗性基因的频率。

（2）生化检测法：离体a.解毒酶活性检测技术通常采用酶标板法检测昆虫个体的酯酶、多功能氧化酶和谷胱甘肽S-转移酶等对各自模式底物的活性。

b.靶标敏感性检测技术检测乙酰胆碱对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的不敏感性，用神经电生理方法检测昆虫神经对杀虫剂的不敏感性。

（3）分子生物学检测技术目前，常用限制性酶切片段长度多态性（RFLP）和聚合酶链式反应（PCR）两种技术。

五、杀虫剂抗性治理1.杀虫剂抗性治理(Insecticide Resistance Management IRM)：乔吉奥(Georghiou)(1977)提出，通过在时间和空间上的交替轮换使用,既将害虫控制在为害的经济阈值以下,又保持害虫对杀虫剂的敏感性。

杀虫剂抗性治理的总体目标是:尽可能将目标害虫种群的抗性基因频率控制在最低水平，防止或延缓抗药性的形成和发展。

2.害虫抗药性治理的基本原则（1）尽可能将目标害虫种群的抗性基因频率控制在最低水平，以利于防止或延缓抗药性的形成和发展。

（2）选择最佳的药剂配套使用方案，避免长期连续单一使用某一种药剂。

特别注重选择无交互抗性的药剂间交替轮换使用和混用。

（3）选择每种药剂的最佳使用时间和方法，严格控制药剂的使用次数，尽可能获得对目标害虫最好的防治效果和最低的选择压力。