氟吡菌酰胺表现独特！20多种病原菌对SDHIs产生抗性

日期:11-02-2022

世界农化网中文网报道：尽管琥珀酸脱氢酶抑制剂（SDHI）类杀菌剂对许多病原菌具有很高的杀菌活性，但由于该类药剂作用位点单一，且靶标蛋白存在较高的变异性，因此，国际杀菌剂抗性行动委员会（FRAC）将SDHI类杀菌剂归为中等至高抗性风险药剂，且它们属于同一交互抗性组。

早在1970年，就有文献报道了首例对SDHI类杀菌剂产生抗性的真菌突变体；2007年，Avenot等报道了美国加州开心果链格孢菌（Alternaria alternata）菌株对啶酰菌胺的抗性……

随着SDHI类杀菌剂的长期、广泛、频繁使用，其抗性问题日益凸显，甚至有些品种可能还未上市便已产生抗性。因此，抗药性研究是延缓SDHI类杀菌剂抗性发展及研发新产品的重要基础。

20多种病原菌已对SDHI类杀菌剂产生抗性

琥珀酸脱氢酶（SDH）即线粒体复合体Ⅱ，由4个亚基（SDHA、SDHB、SDHC、SDHD）组成，在SDH基因中，病原菌靶标位点因基因突变而产生抗性。FRAC及全球许多研究机构持续开展病原菌对SDHIs的敏感基线研究及抗性监测。无论在实验室诱变，还是在田间研究中，都已检测到多个靶标位点的突变。

根据相关的研究报道及FRAC的统计结果，目前，已经有20多种病原菌对SDHIs产生了抗性，其中有18种在田病原菌产生了抗性。

表1  对SDHI类杀菌剂产生抗性的病原菌及抗性突变位点

表1涉及的有效成分包括：萎锈灵、啶酰菌胺、吡噻菌胺、氟吡菌酰胺、噻呋酰胺、氟唑菌酰羟胺等。其中，关于萎锈灵、啶酰菌胺的抗性报道较多，这可能与它们的使用时间较长、使用频次较多有关。

研究发现，病原菌对SDHI类杀菌剂的抗性主要由SDH亚基上氨基酸突变所致。突变后的氨基酸降低了药剂与琥珀酸脱氢酶的结合能力，这也是抗性产生的主要原因。

这些抗性菌株的主要突变位点集中在SDHB、SDHC、SDHD等3个亚基上，尚未发现SDHA亚基发生抗药性突变。大多数病原菌的田间抗性种群的SDH基因突变位点不止1个，但很少在同一突变体上检测到多个位点同时发生突变。

目前，田间菌株对SDHIs的抗性主要由SDHB亚基突变所致。如灰霉病菌SDHB亚基上发生的P225L/F/T、N230I、H272L/R/Y等突变，导致灰霉病菌对啶酰菌胺产生不同水平的抗性。其中，H272L点突变的灰霉病菌对啶酰菌胺表现高水平抗性，但对其他SDHIs表现低到中等水平抗性；N230I点突变的灰霉病菌对啶酰菌胺、氟吡菌酰胺、氟唑菌酰胺表现中等抗性，对吡唑萘菌胺、联苯吡菌胺、萎锈灵等表现低水平抗性。

基因测序表明，灰葡萄孢对啶酰菌胺、异丙噻菌胺、氟吡菌酰胺、氟唑菌酰胺、吡噻菌胺产生抗性是由于SDHB亚基上H272Y、H272R、H272L、P225F、P225L、P225T、N230I等基因发生了突变，西瓜蔓枯病菌（Didymella bryoniae）对啶酰菌胺、氟吡菌酰胺产生抗性，也是由于B-H272R、B-H272Y等基因发生了突变。

目前，SDHB亚基突变引起多种病菌[如链格孢菌（Alternaria alternata、Alternaria solani）、多主棒孢（Corynespora cassiicola）、蔓枯病菌（Didymella bryoniae）、瓜类白粉病菌（Podosphaera xanthii）、核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）、黄花菜匍柄霉菌（Stemphylium vesicarium）等]对SDHIs产生了抗药性。

除SDHB亚基发生突变外，SDHC、SDHD亚基上的突变同样引起SDHIs抗性问题。苹果黑星病菌（Venturia inaequalis）SDHC亚基上发生H151R突变，导致病菌产生抗药性；引起小麦赤霉病的禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）对氟唑菌酰羟胺产生抗性，是由于SDHC亚基上发生了R86H、R86C、A83V等突变。番茄早疫病菌（Alternaria solani）SDHD亚基上发生H133R突变，引起病菌对SDHIs的抗性。

黄瓜棒孢叶斑病菌对SDHIs产生抗性不仅在SDHB、SDHC、SDHD亚基上发生了单突变，并且有的菌株发生了双突变，如B-I280V&C-S73P、B-I280V&C-N75S、C-S73P&C-N75S等。

虽然报道的SDHIs抗性菌株突变发生在SDHB亚基上的居多，但SDHC、SDHD 2个亚基上的突变也不容忽视，它们甚至会导致高抗菌株的出现。

Pearce等研究了除虫菊褐斑病菌（Didymella tanaceti）对啶酰菌胺的敏感性和抗药性，对敏感菌株和抗性菌株的SDHB、SDHC、SDHD亚基进行测序，带有SDHB-I279V、SDHC-H134Q、SDHD-D112E突变位点的菌株表现出中等抗性（10＜RF＜100），带有SDHC-H134R突变位点的菌株表现出非常高的抗性（RF＜1,000）。

最新发现有些药剂间无交互抗性

SDHI类杀菌剂种类多，化学结构差异大，尽管FRAC给予这些杀菌剂相同的抗性分类编码（#7），属于同一交互抗性组，但目前已经发现，一些病原菌对新型桥链杂环酰胺结构的SDHI类杀菌剂（stretch heterocycle amide SDHIs, SHA-SDHI；如氟吡菌酰胺、异丙噻菌胺）和普通SDHIs并无交互抗性。

Yamashita等在欧洲采集的田间小麦壳针孢病原菌（Zymoseptoria tritici）群体中发现了可以稳定遗传的抗药性菌株，但在其SDHA、SDHB、SDHC、SDHD亚基上并未检测到抗药性突变位点。在交互抗性测定中发现，此种抗性仅仅存在于包括氟吡菌酰胺、异丙噻菌胺在内的部分SHA-SDHI杀菌剂，而对联苯吡菌胺、氟唑菌酰胺等普通SDHIs无正交互抗性。这一发现，引起了人们对SDHIs抗性的深入思考与探究。

周明国团队研究发现，从黄瓜上分离的多主棒孢（Corynesporacassiicola）发生SDHB-H278R点突变导致对啶酰菌胺产生抗药性，但对氟吡菌酰胺不存在交互抗性。张晓珂等发现，在灰霉病菌中，氟吡菌酰胺与啶酰菌胺之间无交互抗性。Ishii等发现，在多主棒孢（Corynesporacassiicola）、瓜类白粉病菌（Podosphaera xanthii）中，啶酰菌胺、吡噻菌胺抗性菌株对氟吡菌酰胺未表现出交互抗性。这些研究结果表明，病原菌对SHA-SDHIs与普通SDHIs的抗性机制存在差异。

研究发现，SDHC亚基可遗传分化为多个亚型，且调控着对SDHIs的药敏性。其中，SDHC3的存在仅对SHA-SDHI杀菌剂表现抗性，对其他非SHA-SDHI杀菌剂并未表现出抗性，点突变策略和分子对接也进一步证实了SDHC3为SHA-SDHIs的药剂靶标。这一发现从分子角度揭示了″药-靶″互作机理，丰富了当前SDHIs的抗性机理研究。

阎昱韬报道了多主棒孢（Corynespora cassiicola）在同源位置发生突变，SDHB-H278Y、SDHB-H278R突变体对啶酰菌胺与氟吡菌酰胺之间存在负交互抗性。通常这种负交互抗药性存在于啶酰菌胺、联苯吡菌胺、吡唑萘菌胺和氟吡菌酰胺之间。即使是在同一氨基酸位点发生突变，病原菌对SDHIs的敏感性也可能不相同，如灰葡萄孢H272Y突变体会降低对啶酰菌胺、吡唑萘菌胺、联苯吡菌胺的敏感性，但对氟吡菌酰胺的敏感性有所提升。

Avenot等评价了链格孢菌（Alternaria alternata）对氟吡菌酰胺、氟唑菌酰胺、吡噻菌胺与啶酰菌胺的交互抗性。一些SDHB或SDHC突变对吡噻菌胺、氟唑菌酰胺表现为高度敏感、敏感或敏感性降低，而其他突变菌株则对药剂产生了不同程度的抗性。相反，SDHB突变对氟吡菌酰胺敏感；SDHC突变对氟吡菌酰胺敏感或敏感性降低或中等抗性；SDHD突变对氟吡菌酰胺、吡噻菌胺敏感性降低，但是对氟唑菌酰胺高抗。

最新研究还发现，小麦叶枯病菌群体中存在一类对SDHIs天然抗性的菌株，这些菌株在SDHI类药剂使用之前已经在自然界存在。对这类菌株的抗性机制研究发现，这类菌株中除了SDHC基因之外，还有一个SDHC的同源基因（命名为ZTDHC3），该基因同样能够编码琥珀酸脱氢酶C亚基（命名为alt-SDHC）。反向遗传学试验表明，alt-SDHC与正常的SDHC亚基一样，能够与其他3个琥珀酸脱氢酶亚基结合，形成功能完整的琥珀酸脱氢酶酶，并且alt-SDHC蛋白中独特的Qp位点残基使得这类菌株对SDHIs产生抗性。这些结果表明，自然界中病原真菌对SDHI类药剂存在多种抗药机制。

因此，在评估SDHI类杀菌剂的交互抗药性时，对抗药性种群的基因背景研究是十分重要的。

SDHI类杀菌剂抗性治理策略

为了阻止或延缓SDHI类杀菌剂的抗性发展，农业生产中必须采取有效的抗性管理措施。FRAC建议：按照生产商推荐的有效剂量和安全间隔期使用；严格限制SDHIs的用药次数，每生长季最多用药3次；SDHI类杀菌剂用于复配或桶混时，其配伍产品即便单独使用也必须对靶标病害提供满意的防效，并且作用机理不同；应该预防性地使用SDHIs，或在病害发生早期施药；新药剂大面积应用前及时建立靶标病原菌的敏感基线，且对田间抗性情况进行实时监测，并及时治理。

FRAC指出，两种或多种SDHI类杀菌剂复配时，它们或许能提供更好的防效，但不能作为抗性治理策略，必须视同一种产品来考虑。因为SDHI类杀菌剂属于同一交互抗性组，因此抗性治理对所有SDHIs都是一样的。

另外，利用抗病品种、生物防治等病害综合防治策略也有利于延缓抗药性群体发展。Samaras等发现，生防菌（Bacillus amyloliquefaciens）在与氟吡菌酰胺的交替使用中对灰霉病表现出较高的抑制作用，并降低了SDHIs的抗性频率。病害发生严重度直接关系到病原群体的发展，凡是有利于降低病害压力的农艺措施，如田园卫生及通风透光等栽培措施，均是抗性治理策略与技术的重要组成部分。