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详细:吡虫啉的抗性研究进展 qrcode

2018-03-27

作者:陕西省农药管理检定所,陕西省生物防治实验站 何玲 王李斌
 
吡虫啉(imidacloprid, IMI)是1984年由德国拜耳和日本农药公司共同开发并推向市场的第一个合成烟碱类杀虫剂,是第一代新烟碱类杀虫剂的典型代表,化学名称为1- (6-氯-3-吡啶甲基)-N-硝基咪唑-2-亚胺,官能团直接相连,杂环部分为6-氯-3-吡啶甲基。 吡虫啉的结构特征决定了其具有低的脂水分配系数(log P)值、难以被质子化以及药效基团带带负电等特性,使得它具有了良好的内吸传导性以及高的选择性和生物活性,因而可以通过叶面喷施、种子处理、土壤施用等多种灵活的方式使用,尤其是在种衣剂领域的应用,不仅提高了其环境相容性,也增强了植物抵御刺吸式口器害虫的能力,同时还可诱导植物的抗病能力。
 
吡虫啉可用于防治蔬菜、水果、 棉花、茶树等多种作物双翅目、鳞翅目、鞘翅目等多种害虫。研究害虫对吡虫啉的抗药性情况,可以延缓吡虫啉的使用寿命, 同时也为抗药性治理提供新的理论指导。
 
1 害虫对吡虫啉的抗药性现状
 
目前,吡虫啉在田间推广已经20余年。近年来,随着吡虫啉等新烟碱类杀虫剂的过量频繁使用,害虫的抗药性发展也日趋严重。据报道,褐飞風、棉蚜、韭菜迟眼覃蚊等均已对其产生一定的抗性。
 
1.1 水稻稻飞虱对吡虫啉的抗药性现状 1995 年新烟碱类杀虫剂被引进我国防治稻飞虱,一 直是水稻上的主要防治药剂,但在2005年褐飞虱对吡虫啉产生高水平抗性,随后吡虫啉被暂停防治褐飞虱,然而最近报道发现褐飞虱对吡虫啉抗性依然有上升趋势。
 
李荣玉等在室内采用浸渍法测定了 2013-2015年采自贵州稻区黄平、桐梓和开阳3地的褐飞虱种群对吡虫啉的抗性。结果表明:与敏感品系相比,贵州3地田间褐飞虱种群对吡虫 啉的抗药性达到中等抗性水平,抗性倍数(re¬sistance ratio, RR) 为 21. 88 -95. 38 倍。3地褐飞虱用药水平一致。张小磊等于2009 ~ 2014年采用稻浸渍法监测了湖北稻区5地褐飞虱种群已 对吡虫啉产生高水平抗性RR = 101. 8 ~ 1 239. 4, 并且抗性呈上升趋势。
 
1.2 棉蚜对吡虫啉的抗药性现状 棉蚜属同翅目蚜科,多食性害虫,世界性分布,是棉田主要的刺吸类害虫之一。由于棉蚜年发生世代多, 发生量大,危害重,所以在防治上国内外均采 用化学防治。因长期使用有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯三大类药剂,导致棉蚜对这些杀 虫剂产生了不同程度的抗药性。随着新烟碱类药剂的开发和广泛使用,缓解了棉蚜抗药性的 发展,其中应用最为广泛的品种是吡虫啉。然而随着吡虫啉应用范围的不断扩大和使用频次 的不断增加,加之选择压较高及使用品种单一, 又出现害虫抗吡虫啉的新问题。
 
李菁等于2007年对田间棉蚜进行调查,发现江苏南京种群最为敏感,河南安阳、山东泰安和北京地区棉蚜与之相比,抗性分别为2. 21、7.63和9. 53倍;经过25次连续筛选,敏感棉蚜种群对吡虫啉的抗性基本属于稳定增长,但筛选至19代,抗性倍数稳定在20倍左右。这说明连续施用吡虫啉,棉蚜对该药剂具有产生中等水平抗性的风险。杨焕青等于2009年从未施药地区采集敏感棉蚜,并对该种群进行吡虫啉室内抗性选育27代,棉蚜对吡虫啉的抗性上升到24.96倍,达中抗水平。史晓斌等于 2009年采集敏感棉蚜种群,用吡虫啉经45代连续筛选(Rt45),其抗性达42. 19倍;2010年采集山东夏津县田间种群(XJ)对吡虫啉抗性达 34.5倍。Rt45和XJ对烯啶虫胺的抗性分别达 5. 28和4. 89倍,交互抗性显著。张帅等监测 2013年~2014年间,河北邱县、山东滨州、河南西华三地田间棉蚜种群对吡虫啉抗性倍数均 >900倍,特别是西华种群从973.4倍上升到 2207. 6倍。崔丽等2016年报道河南许昌和河北邯郸的棉蚜对吡虫啉的抗性倍数<5,处于敏感阶段;河北廊坊,新疆阿克苏,山东德州和新疆奎屯棉蚜种群均对吡虫啉产生了一定程度 的抗性,抗性倍数分别为22. 6, 26.3, 53.5和 61. 1倍,达到了中等抗性水平。
 
1.3 韭菜迟眼蕈蚊对吡虫啉的抗药性现状 韭菜迟眼蕈蚊,属眼蕈蚊科迟眼蕈蚊属,是韭菜等百合科蔬菜的主要害虫。韭菜迟眼蕈蚊在保护地的危害尤其严重,幼虫俗称韭蛆主要取食韭菜的根茎和鳞茎,是造成韭菜减产的主要原因之一。目前,田间韭菜迟眼蕈蚊防治的主要方法为化学防治,有些地区菜农采用大量有机磷农药灌根,导致韭菜残留超标,食用韭菜中毒现象时有发生。吡虫啉由于其独特的作用方式,在土壤中优良的传导性,对韭蛆具有触杀和胃毒联合作用,已经成为我国登记防治韭菜迟眼蕈蚊的主要药剂。
 
李照诺等2015年对天津地区田间韭菜迟眼蕈蚊幼虫,吡虫啉连续选择三代抗性倍数为 1.36 (F1)、1.95 (F2)、2.54 (F3)。陈澄宇等2016年监测发现韭菜迟眼蕈蚊幼虫河北唐山种群对吡虫啉已产生中等水平抗性(15. 10倍), 河南许昌种群为低水平抗性(6.72倍),而河北保定(3. 88倍)和山东潍坊(3. 27倍)种群对吡虫啉为敏感性下降。丁倩等2016年报道,全国7个韭菜主产区山东聊城、山东邹平、河南郑州、河北定州、河北唐山、陕西周至和杨凌,韭菜迟眼蕈蚊幼虫对吡虫啉的抗性倍数分别为 19.6、5.07、9.89、3. 33、7.78、3.43 和 5. 67。齐素敏等2016年通过对山东省不同地区种群韭蛆进行抗性监测,结果表明:泰安、莘县、茌平、沂源和寿光种群对吡虫啉耐药性提高,抗性为3.31 ~4. 29倍,济南和临沭种群对吡虫啉保持敏感。
 
1.4其它害虫对吡虫啉的抗药性现状 闫文茜等报道,2009年北京地区所采集的蔬菜烟粉虱 对吡虫啉的抗药性很高,LC50达到7 142.80mg/ L,抗性倍数达到819. 13倍,为极高水平抗性。王圣印研究发现经过35代筛选,西花蓟马对吡虫啉的抗性上升到21. 26倍。西花蓟马对吡虫啉与阿维菌素和甲维盐存在中等水平交互抗性,与氯氟氰菊酯、灭多威和毒死蜱存在低水平交互抗性。祝菁等报道苹果绵蚜对吡虫啉的抗药性情况:河北昌黎2012 (RR为 10.6),陕西乾县2012(RR为27.5)及山东济南2012~2013 (RR分别为11.2和14.3)为中等水平抗性;而乾县2013 (RR为441)、济南 2014〜2015 (RR分别为331和332)、新疆察布查尔2015和江苏丰县2015种群[RR (估) >2 000]已达极高水平抗性。且察布查尔和济南种群对吡虫啉的抗性水平呈逐年提高趋势。 王利平等报道山东省5个不同地区桃蚜种群对吡虫啉的抗性具有较大差异,烟台种群对吡虫啉仍处于敏感状态,但临沂种群对吡虫啉的抗性已经上升到了中等水平抗性。孟建玉等研究结果表明:贵州省9个地区34个县市的烟蚜种群对吡虫啉的抗药性,9个地区的烟蚜对吡虫啉的平均抗性倍数在2.03 ~ 9. 29之间;34个县 市中,烟蚜对吡虫啉的抗性倍数分布在1.61-12. 77之间。白秀华等报道台湾高雄地区的德国小蠊和德国大蠊对吡虫啉抗性为2. 38倍和 2. 53倍,皆为低抗药性。
 
2 害虫对吡虫啉的抗性机制
 
杀虫剂通过接触和取食等方式进人虫体后,首先受到昆虫体内非靶标组织的吸附、储存和水解, 主要表现为脂肪颗粒对杀虫剂的包被和代谢解毒酶系对杀虫剂的代谢能力,然后才能作用于靶标。昆虫通过增强对农药的吸附、储存和水解作用以降低杀虫剂毒性来保护自己的靶标位点免于杀虫剂毒害,从而使昆虫表现出一定的抗性。目前,关于害虫对吡虫啉抗性机制的研究主要集中在代谢抗性和靶标抗性两方面。
 
吡虫啉在昆虫中的代谢与其毒理作用的发挥密切相关。在不同种类昆虫中,吡虫啉的代谢产物大致是一致的,仅个别代谢产物可能有所不同。研究表明,预先用P450s的抑制剂增效醚(piperonyl buoxide,PB0)处理后,家绳对吡虫啉的代谢有所降低,表明家绳中吡虫啉的代谢主要是氧化代谢。烯式吡虫啉作为吡虫啉的重要氧化代谢产物,虽然其与家蝇头部烟碱 型乙酰胆碱受体的结合活性与母体吡虫啉基本相同,但由于吡虫啉先经氧化代谢产生亲水性 的羟基化吡虫啉,然后再脱羟基产生烯式吡虫啉,而此脱羟基化作用是远离靶标作用部位的, 从而使得烯式吡虫啉的毒性不能显著影响家蝇。 因此,家蝇对吡虫啉的氧化代谢导致了其对吡虫啉及其代谢物敏感性的降低。
 
靶标位点因为发生突变,与杀虫剂的结合能力下降而变得不敏感,产生杀虫剂的靶标抗性。在昆虫神经系统中,杀虫剂的作用靶标分子有AChE、 nAChRs和γ—GABA受体等。刘叙轩等从敏感和抗性褐飞虱中分别克隆了烟碱型乙酰胆碱受体 (nAChR)的5个α亚基,发现克隆自抗性品系的两个亚基发生了突变,由酪氨酸突变为丝氨酸,导致了 nAChR敏感性的降低,其在褐稻虱对吡虫啉 抗性机制中起着重要作用,这首次为吡虫啉存在靶标抗性提供了直接证据。
 
3 结语与展望
 
系统评价吡虫啉在推广使用过程中产生抗性的情况,可以有效延长吡虫啉的使用寿命, 为科学合理使用吡虫啉提供理论依据。采取多种措施,最大限度延缓甚至阻止吡虫啉抗性的发生和发展。首先,重视与吡虫啉产生交互抗性和负交互抗性的农药,在吡虫啉产生抗性的地区,不再推广使用已产生交互抗性的农药品种,合理利用会产生负交互抗性的农药。其次, 加强吡虫啉抗药性监测工作。隔离敏感害虫, 利用害虫迁飞习性,间接降低害虫抗药性水平。 再次,利用多种防治措施防治害虫,减少使用吡虫啉等化学农药。
 
 

 

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