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农业害虫抗药性监测技术研究进展

广西农业科学2010,41(9):Guangxi Agricultural Sciences收稿日期:2010-06-12基金项目:国家公益性行业(农业)专项项目(200803023-4)作者简介:刘晓漫(1985-),女,湖南邵阳人,硕士研究生,研究方向为农药毒理与抗药性。

*为通信作者,E -mail :xianzhh@gxu.edu.cn 。

随着有机合成农药的发展,化学农药在农业害虫防治中起到非常重要的作用,而化学农药普遍、大量使用,导致害虫抗药性问题越来越突出。

据文献报道,产生抗药性的害虫种类1960年为137种,1980年为432种,1989年为600种,抗药性害虫对农业生产所造成的损失越来越严重[1]。

有研究认为,抗药性是昆虫自身的一种遗传性状,其抗性基因本身就存在于昆虫体内,参与体内的各种代谢过程[2]。

实际上,人类从事的农业生产活动很大程度上影响和控制着害虫抗药性的发展速度和严重程度。

要了解害虫抗药性水平须首先建立一套准确而易于操作的抗药性监测与检测方法,才能正确了解害虫抗药性发生程度和进一步研究其抗性机制。

通过害虫抗性监测,可以及时准确地掌握害虫抗性水平及其分布,明确重点保护的药剂类别及品种,对整个治理方案的治理效果进行评估,为抗性治理方案的修订提供依据[3]。

近年来,分子生物学研究手段和方法不断进步和完善,并应用到昆虫抗药性的分子机理研究中,促进了农业害虫抗药性监测方法朝多元化方向发展。

1农业害虫抗药性监测应用现状1939年,第1种杀虫剂DDT 在全球范围内被广泛使用,1946年首次发现昆虫对DDT 的抗药性。

70年来,随着杀虫剂种类的增加和广泛使用,具有抗药性的昆虫种类不断增加,已引起人们越来越多的关注。

为了阻止和延缓害虫抗药性的产生、减少农药使用量、延长新农药的使用寿命,加强害虫抗药性监测迫在眉睫。

目前国内已有多家科研单位对飞虱、螟虫、甜菜夜蛾、蚜虫、棉铃虫、小菜蛾、马尾松农业害虫抗药性监测技术研究进展刘晓漫,方勇,贤振华*(广西大学农学院,南宁530005)摘要:农业害虫的抗药性是害虫防治工作中的重要问题,对害虫抗药性产生、发展过程进行监测是解决这一问题的关键之一。

文章阐述了农业害虫抗药性监测技术应用现状及其检测方法的研究进展,讨论了这些检测方法存在的问题,指出害虫抗药性监测方法的选择是害虫抗性监测的重点。

提出建立生物测定结果与分子生物检测结果之间的数学模型的方法,使群体监测与个体监测相统一,据此制定最切合实际的害虫防治方案。

关键词:农业害虫;抗药性;监测技术;检测方法中图分类号:S431文献标识码:A文章编号:1002-8161(2010)09-0931-05Research advances in monitoring techniques of agricultural pests resistanceLIU Xiao-man ,FANG Yong ,XIAN Zhen-hua *(Agricultural College,Guangxi University,Nanning 530005,China)Abstract:The prevention and control of insect pests have become a serious problem in agriculture.One of the keys to solve the current problem is to monitor the growth and development of pests and to understand the mechanism of pest resis -tance to develop the resistant varieties for sustaining agriculture production.This article reviewes the status of resistance monitoring techniques and the research progress in resistance detection methods.A method has been put forward in order to explore a simple and efficient method for controlling and monitoring pest resistance.This method is a combination of monitoring the individual and populations together,through establishing a mathematical model using bioassay results and molecular biological assay results.Key words:agricultural pest;resistance;monitoring technique;detection method931-935931··毛虫等进行了抗药性监测。

张晓婕等[4]采集浙江省不同地区的灰飞虱,监测了其对吡虫啉、氟虫腈和毒死蜱的抗药性水平。

施德等[5]应用稻茎浸渍法测定了浙江地区褐飞虱对主要防治药剂的抗性水平。

李文红等[6]监测了l996~2007年间我国8省(区)27个褐飞虱种群对噻嗪酮的敏感性。

陈长琨等[7]对用于二化螟抗药性监测的虫态进行了探索,确定4龄幼虫较适合作为二化螟抗性监测虫态,并建立了6种药剂的相对敏感基线。

曹明章等[8]采用点滴法测定了2001~2002年浙、苏、皖、赣等4省水稻二化螟4龄幼虫对氟虫腈、阿维菌素、三唑磷及杀虫单等的抗性。

吕亮等[9]监测了湖北省4个稻区的二化螟和三化螟在2005~2007年间对三唑磷、阿维菌素的抗药性。

兰亦全等[10]采用微量点滴法测定了福建福州建新、闽侯上街、南平建欧、厦门同安、莆田黄石和漳州龙海等地6个甜菜夜蛾田间种群4龄幼虫对6种代表性药剂的抗性,比较了3种新型药剂对6个田间种群的毒力。

据陈根等[11]报道,福州市建新和闽侯县上街田间菜缢管蚜种群对甲胺磷、毒死蜱、氯氰菊酯、氰戊菊酯和阿维菌素均已产生高抗性,对吡虫啉的抗性为中等水平;对丁硫克百威相对较敏感。

吴益东等[12]用浸叶法建立了11种棉铃虫常用药剂的敏感毒力基线,确定其LC 50值和区分剂量,并用浸叶法监测了江苏、山东、河南、安徽4省棉田2代棉铃虫对氯氰菊酯、久效磷、灭多威和辛硫磷的抗性。

龙丽萍等[13]采用叶片浸渍法测定了广西小菜蛾在2000~2003年对定虫隆敏感性的动态变化情况。

2农业害虫抗药性监测方法长期以来,对有害生物的抗药性监测一直采用基于敏感度的生物测定检测方法。

20世纪80年代末期以来,分子生物学研究极大丰富了人们对生命过程和本质的认识,昆虫学各分支学科的研究已逐渐推进到分子水平,一系列新的研究方法和技术开始应用于昆虫抗药性研究领域,如生化检测法和分子生物学检测法等,极大丰富了抗药性监测的途径。

2.1生物检测法目前对杀虫剂抗药性的标准生物测定方法有浸渍法、药膜残留法或表面接触法、点滴法和饲喂法4种,选择何种方法进行测定要根据药剂的作用特点及理化性质、害虫的为害特点及其他生物学特性等确定,必要时可进行适当的改进。

吴益东等[14]比较了点滴法和浸叶法监测棉铃虫的抗药性,指出对有机磷杀虫剂采用浸叶法作抗性监测更准确。

曾晓芃等[15]在比较德国小蠊抗性测定方法时指出点滴法较药膜法更为灵敏,能较为准确地反映德国小蠊的实际抗性水平。

Watkinson 等(1984)研制了一种测定害虫对杀虫剂敏感度的浸渍试验箱,采用该方法一般可在24h 内得出结果[16]。

生物检测法是通过比较实验室种群(相对敏感种群)和田间种群(抗性种群)的LD 50或剂量-反应曲线(LD-Pline )的斜率来描述的,因此也称为抗性倍数法[17]。

该方法存在以下局限性[18]:(1)在抗性个体频率较高时检测效果很好,但在某些种群初次出现少数抗性个体时,获得的结果总是滞后于抗性的发展速度,不适合早期检测;(2)需要大量活的虫体,花费时间长,占用空间大;(3)从虫源、饲养到测定难于做到真正的标准化;(4)不能测出抗性机制。

2.2区分剂量法区分剂量法是用抗性个体百分率来表示抗性水平高低,标定准确的区分剂量能监测到群体中初次出现的少数抗性个体,比用抗性倍数法更能及时准确地对抗性早期作出诊断,起到早期预警作用。

区分剂量的适当与否直接关系到抗性检测的准确性。

如区分剂量偏低,会夸大抗性的程度;区分剂量偏高,则会掩盖抗性的真实情况。

Roush 等[19]认为,较好的方法是用杀死大约99%敏感个体的剂量作为区分剂量,这样允许很少敏感个体存活而几乎不杀死大多数在更高剂量下可能死亡的抗药性个体。

沈晋良等[20]报道,棉铃虫抗性个体存活率随抗性水平的上升而增加,当棉铃虫对拟除虫菊酯类农药处于敏感阶段(1985~1987年)、敏感性降低(1988年)和低至中等水平抗性(1989年)时,抗性个体的存活率分别为0%~6%、10%~11%和18%~63%,并指出该方法与常规抗性监测法的结果是相符的。

2.3生物化学检测法害虫抗药性的生化机制表明,害虫抗药性通常与解毒酶对杀虫剂的解毒能力增强或靶标酶对杀虫剂的敏感性降低有关,这是害虫抗药性生物化学监测的理论基础。

生物化学检测法是通过检测单个害虫的生化抗性机制来检测害虫抗药性。

与传统生物测定方法相比,生物化学检测法具有快速、准确、可对单头昆虫进行多种分析等优点。

目前,害虫抗药性的生物化学监测主要是酯酶、谷胱甘肽-S -转移酶和多功能氧化酶系等3种解毒酶及杀虫剂作用靶标乙酰胆碱酯酶敏感性下降相关的抗药性监测。

2.3.1酯酶酯酶在昆虫抗性机理中有两种解毒作用,一是水解作用,催化酯键断裂;另一种是作为广西农业科学932··刘晓漫等:农业害虫抗药性监测技术研究进展结合蛋白与杀虫剂结合,减少到达靶标的量。

在许多情况下酯酶水平的提高,能有效降解杀虫剂[2]。

酯酶活力可用α-乙酸萘酯或β-乙酸萘酯作底物测出,二者分别被水解为α-乙酸萘酚和β-乙酸萘酚,再以坚固蓝B盐为显色剂,利用分光光度计分别在600nm和555nm波长下测定光密度值(A)。

Delorme 等[21]报道甜菜夜蛾抗溴氰菊酯品系对溴氰菊酯的降解速率是敏感品系的17倍,抗性品系酯酶活性比敏感品系高得多。

谭维嘉等[22]指出,棉蚜对溴氰菊酯的不敏感性与水解酶(即酯酶)之间存在一定相关性,随着棉蚜对菊酯类杀虫剂不敏感性的增加,棉蚜体内水解酶的活力也有所增高。

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