害虫抗药性 害虫对氟虫腈的抗药性研究进展

　　摘要　氟虫腈是第一个商品化的苯基吡唑类杀虫剂，其作用机理是抑制v-氨基丁酸(GABA)受体氯离子通道。氟虫腈为防治一些世界性的重大害虫包括对以前使用的杀虫剂具有严重抗性的害虫作出了重要贡献。然而，随着氟虫腈的大量使用，害虫对该药的抗药性问题受到日益关注。至今，重要的农业害虫如小菜蛾，烟粉虱、褐飞虱、白背飞虱，二化螟及斜纹夜蛾等已经对氟虫腈产生抗药性。文章就害虫对氟虫腈的抗药性发生概况、交互抗性及抗药性机理策略进行综述，以期为氟虫腈的合理使用提供理论基础。
　　关键词　氟虫腈，交互抗性，抗性机理，抗性治理
　　
　　氟虫腈(Fipmnil)是由法国罗纳普朗克公司于1987年开发研制，1993年开始商品化的第一个苯基吡唑类杀虫剂。20世纪90年代中期。氟虫腈被引进我国用于水稻、蔬菜等作物上害虫的防治。氟虫腈的作用方式以胃毒和触杀作用为主，也有一定的内吸传导作用，可用于种子处理和叶面喷雾。该药剂对一些重要农业害虫显示出较高的杀虫活性，而且对哺乳动物低毒，其作用机理是与昆虫中枢神经细胞膜上的7一氨基丁酸(GABA)受体结合阻塞神经细胞的氯离子通道，从而干扰中枢神经系统的正常功能而导致昆虫死亡。
　　害虫抗药性是当前害虫化学防治中面临的重大问题。现有的研究表明，没有任何一种杀虫剂能够完全幸免于抗药性的产生。由于害虫抗药性是影响药剂防治效果及其使用寿命的重要因素之一，因此，各国植保工作者都非常重视抗药性的研究。目前，氟虫腈已经成为治理对其它种类药剂产生抗性的多种害虫的重要药剂品种。为了尽可能延缓害虫对氟虫腈抗药性的发生与发展，延长其使用寿命，世界各国科学家从氟虫腈开始上市就对其进行抗性检测与监测，并提出预防抗性措施。尽管如此，已有一些重要农业害虫和卫生害虫对氟虫腈产生了严重抗药性的报道。近年来，有关害虫对氟虫腈的交互抗性、抗药性机理及抗药性遗传等方面取得了较大进展。为此，本文着重害虫对氟虫腈的抗药性发生概况、交互抗性及抗药性机理等方面作一综述，以期为害虫对氟虫腈的抗药性治理提供理论基础。
　　
　　1 害虫对氟虫腈的抗药性发生概况
　　
　　由于氟虫腈的大量、不合理使用或与其它杀虫剂存在交互抗性(如环戊二烯类药剂)，重要农业害虫的田间种群如小菜蛾、烟粉虱、稻飞虱、二化螟、斜纹夜蛾和棉铃虫等以及卫生害虫如家蝇和德国小蠊等已经对氟虫腈产生了抗药性(表1)。
　　1.1小菜蛾对氟虫腈的抗药性
　　小菜蛾Plutella xylostella(L.)属鳞翅目、菜蛾科，是一种世界性的十字花科蔬菜上的重要害虫，寄主多达40种以上，已有80多个国家和地区报道了该虫的危害。由于小菜蛾年发生代数多(一般在亚热带为8～12代，热带为20代以上)，繁殖率高，世代间虫口数量增长快，世代重叠严重，防治较为困难，因此，化学防治一直是控制小菜蛾危害的重要途径。在过去的50年，由于对多种杀虫剂产生了抗药性、交互抗性及多抗性，小菜蛾已经成为世界上最难防治的农业害虫之一。
　　据Kao等报道，氟虫腈于1996年开始在台湾被推广使用，不到2年，小菜蛾就对其产生了低水平的抗药性。2001年，台湾彰化县和高雄县两地小菜蛾种群对氟虫腈分别产生了65倍和104倍的抗药性。Mohan和Gujar在2000年对印度Ottanchathiram地区在方圆15 km以内的5个不同地点的小菜蛾种群进行抗药性测定后发现，这些地区的小菜蛾种群对氟虫腈产生了120～505倍的抗药性。Sayyed和Wright报道2003年和2004年马来西亚同一地点的小菜蛾种群对氟虫腈分别产生了400倍和79倍的抗药性。尽管我国尚未出现田间小菜蛾对氟虫腈产生抗药性的报道，但Li等用氟虫腈对一个采自广东深圳的小菜蛾种群连续筛选20代后，产生了300倍的抗药性。随着氟虫腈在蔬菜上的大量使用，这意味着我国田间小菜蛾种群对氟虫腈也有产生高水平抗药性的可能性。因此，需要加强对氟虫腈的抗药性治理，以延缓我国小菜蛾种群对其抗药性的发生。
　　1.2烟粉虱对氟虫腈的抗药性
　　烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)是一种世界性的重要害虫，其寄主植物有600多种，有24种生物型，其中分布最广的是B型。烟粉虱即可直接取食和分泌蜜露影响作物产量和品质，也可通过传播植物病毒病造成间接危害。由于对多种药剂产生了严重的抗药性，烟粉虱已经被不少国家和地区列为农业害虫中的重点防治对象。
　　在中国，鉴于很多常规药剂已经不能有效地控制烟粉虱的危害，氟虫腈也被登记用于对烟粉虱的防治。Kang等采用药膜法检测到我国福建的一个烟粉虱种群对氟虫腈产生了11.6倍的中等水平抗药性。刘彩峰和董双林采用浸叶法测定了我国广州、武汉、南京和北京等四地烟粉虱种群对氟虫腈的相对抗药性，测定结果表明以对氟虫腈最敏感的广州种群为基准，武汉、南京和北京种群对氟虫腈分别产生了16.8倍、17.0倍和21.8倍的抗药性。上述不同的监测方法都表明我国田间烟粉虱种群已经对氟虫腈产生了中等水平抗药性，因此，为了延缓烟粉虱对其抗药性的进一步发展，加强该种害虫对氟虫腈的抗药性治理迫在眉睫。
　　1.3稻飞虱对氟虫腈的抗药性
　　稻飞虱又称稻虱，属半翅目、飞虱科，对水稻造成危害的飞虱主要有褐飞虱Nilaparvatalugens、白背飞虱(Horvdth)和灰飞虱Laodeophax striatellus，其中褐飞虱和白背飞虱是当前亚洲水稻生产上重要的迁飞性害虫。对多种杀虫剂产生抗药性可能是近年来稻飞虱频繁暴发的重要原因。
　　由于2005年我国首次报道褐飞虱对吡虫啉产生高水平抗药性，氟虫腈、噻嗪酮、吡蚜酮和噻虫嗪等药剂被推荐为防治稻飞虱的主要药剂品种。氟虫腈也是亚洲不少国家防治水稻螟虫的常用药剂，因此，氟虫腈在水稻田中的使用量大幅度增加。Wang等采用稻茎浸渍法在2006和2007年测定了我国广西南宁、福建福清、江西上高、安徽和县、浙江金华和江苏南京等六地褐飞虱种群对氟虫腈的抗药性，测定结果表明大部分田间种群对氟虫腈处于敏感到低水平抗药性阶段，但2007年的江苏南京种群对氟虫腈产生了10.5倍的中等水平抗药性。Matsumura等采用点滴法对2006年的日本、中国、越南和菲律宾等国家17地的白背飞虱种群进行了抗药性测定，其研究结果表明以对氟虫腈最敏感的菲律宾Isabela种群为基准，越南Tien Giang种群对氟虫腈产生了1 692.9倍(48 h结果)和345倍(72 h结果)的抗药性，这暗示出田间白背飞虱种群已经对氟虫腈产生了较强的抗药性。Gao等2006年采用点滴法测定了我国山东泰安、江苏建湖、南京及吴江、福建福州、 广东广州和云南昆明等5省7地灰飞虱种群对氟虫腈的抗药性，结果表明江苏建湖、南京和吴江三地灰飞虱种群对氟虫腈产生了6.6～7.4倍的抗药性，其余种群对氟虫腈产生了1.7～3.6倍的抗药性。近年来，随着我国全面禁用甲胺磷等5种高毒有机磷类药剂及稻飞虱的抗药性日益严重，可以长期用于防治稻飞虱的高效药剂越来越少，因此，加强稻飞虱的抗药性治理对实现水稻的优质高产非常重要。
　　1.4二化螟对氟虫腈的抗药性
　　二化螟Chilo suppressalis(Walker)广泛分布于亚洲温带和亚热带的水稻生产区，是我国水稻生产上的重要害虫，常年在我国长江流域发生较重。长期以来，二化螟的防治以化学防治为主。近年来，随着我国禁用5种高毒有机磷类药剂，氟虫腈被推荐为防治二化螟的主要药剂品种。
　　Qu等和姜卫华等的研究表明2001年和2002年我国浙江苍南二化螟种群对氟虫腈分别产生了19.O倍和21.2倍的抗药性。曹明章等的测定结果表明2002年我国浙江瑞安的二化螟种群对氟虫腈产生了6.5倍的抗药性，He等报道2006年我国浙江瑞安和苍南二化螟种群对氟虫腈产生了21.O～25.4倍的抗药性。上述监测结果暗示我国二化螟种群对氟虫腈的抗药性已经出现镶嵌式分布，因此，必须加强抗药性治理，以延缓二化螟对其的抗药性进一步发展。
　　1.5斜纹夜蛾对氟虫腈的抗药性
　　斜纹夜蛾Spodoptera litura(Fabricius)是亚洲、非洲和欧洲棉花、大豆、花生、烟草和蔬菜等作物上的重要农业害虫。近年来，由于对多种杀虫剂产生抗药性，斜纹夜蛾经常在印度、中国及巴基斯坦等国家的局部地区暴发成灾。
　　近年来，由于斜纹夜蛾在巴基斯坦等国家危害日益严重，氟虫腈也被用于对斜纹夜蛾的防治。由于氟虫腈的大量使用，Ahmad等报道2004―2006年巴基斯坦3个不同地区的斜纹夜蛾种群对氟虫腈产生了13～224倍的抗药性。
　　1.6棉铃虫对氟虫腈的抗药性
　　棉铃虫Helicoverpa armigera(Htiber)是中国、澳大利亚、巴基斯坦和印度等国家棉花生产上的一种重要害虫。20世纪90年代，棉铃虫在我国北方棉区连续几年大发生，其中对常规杀虫剂特别是对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗药性是一个重要原因。90年代中期，转Bt基因棉的大量种植为控制棉铃虫的危害提供了新的手段。但转Bt基因棉在棉花的整个生育期内均表达毒素，可能对棉铃虫造成很强的选择压力；同时推广过程中，如果没有实施有效的抗药性治理策略，很有可能导致棉铃虫对转Bt基因棉产生抗药性。最近，刘凤沂等采用FJ代法在2006年对我国河北邱县Bt棉田的棉铃虫对Bt棉的抗药性等位基因进行了检测。结果表明，127头田间雄虫中24头携带抗药性基因，估测抗药性等位基因频率为O.94(0.044～O.145)，该值为我国首次检测到棉铃虫对Bt棉产生的高水平抗药性等位基因频率。
　　目前，转Bt基因棉只能有效地控制棉铃虫和棉红铃虫，对Bt棉上的刺吸式口器害虫(如棉蚜、烟粉虱、棉盲蝽及棉蓟马等)和咀嚼式口器害虫如斜纹夜蛾等仍需要化学药剂进行防治，同时，由于Bt毒素蛋白随着棉花的生长而下降，在棉铃虫生长后期仍需要使用化学药剂进行防治棉铃虫。为了对付棉铃虫对常规药剂产生抗药性及农业可持续发展的需要，巴基斯坦等国家引进氟虫腈等新型药剂用于控制棉铃虫的危害。Ahmad等研究表明1996～1998年间巴基斯坦还未推广使用氟虫腈的11个地区的棉铃虫种群中9个种群对氟虫睛产生了2～14倍的抗药性，推测可能来自于对硫丹的交互抗性。然而，1999～2000年问进行的抗药性测定结果表明该国田间棉铃虫种群对氟虫腈几乎不存在抗药性，这可能与这些年间硫丹在棉田中的使用量降低有关。
　　1.7其它害虫对氟虫腈的抗药性
　　在丹麦、美国及加拿大等国家，氟虫腈除被用于防治农业害虫外，也被用于对卫生害虫的防治。在丹麦，Kristensen等报道Z0960302和Ga021001 2个德国小蠊BlatteUa germanica种群对氟虫腈的抗药性倍数在1996年和2002年分别是15倍和14倍。Liu等研究表明VBFmCq、HAmCq和MAmCq 3个美国东南部的致倦库蚊Culex quinquefacmtus种群对氟虫腈分别产生了10倍(1998年)、5倍(2002年)和15倍(2002年)的抗药性。此外，Le Goff等用氟虫腈对一个拟果蝇Drosophila simulaas种群进行抗性筛选后，其抗药性高达20 000倍。Herron和James采用喷雾法进行的室内筛选试验证实西花蓟马Frankliniella occidentalis对氟虫腈具有产生一定水平抗药性的风险。
　　
　　2氟虫腈的交互抗性
　　
　　具有相同作用位点的杀虫剂之间可能会有交互抗性。由于氟虫腈的作用位点不同于其它类型的杀虫剂如有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、昆虫生长调节剂以及新烟碱类药剂，除Uu和Yue报道抗氯菊酯的家蝇Musca domestica(抗药性倍数为1 750倍)对氟虫腈有49.1倍的交互抗性外，抗上述药剂的害虫对氟虫腈的交互抗性较少有报道。
　　环戊二烯类、阿维菌素类及多杀菌素等药剂与氟虫腈具有相同的作用靶标。近年来，卫生害虫对环戊二烯类、阿维菌素及多杀菌素类等药剂与氟虫腈的交互抗性成为研究热点。Scott和Wen研究表明高抗狄氏剂的德国小蠊(抗药性倍数>17 000倍)和家蝇(抗药性倍数为3 100倍)对氟虫腈分别产生了6.7～7.7倍和31倍的交互抗性。Kristensen等报道高抗林丹的家蝇(抗药性倍数>4 000倍)对氟虫腈产生了430倍的交互抗性。还有研究表明德国小蠊的田间种群对狄氏剂和氟虫腈的抗药性呈显著正相关，这暗示出德国小蠊对这2种药剂可能存在一定水平的交互抗性。Davafi等用狄氏剂对斯氏按蚊Anopheles stephertsi进行抗药性筛选时，氟虫腈的抗药性也呈上升趋势，这表明抗狄氏剂的斯氏按蚊对氟虫腈有一定水平的交互抗性。Ffrench-Constant等研究结果表明高抗狄氏剂的黑腹果蝇Drosophilamelanogaster(抗药性倍数>4 000倍)对氟虫腈产生了6倍的交互抗性。Cole等测定结果表明对狄氏剂分别产生了5 100倍、2 200倍和1 700倍的果蝇品系，对氟虫腈分别产生了71倍、44倍和23倍的交互抗性。还有研究表明抗狄氏剂的冈比亚按蚊Anopheles gambiae和斯氏按蚊品系对氟虫腈都有一定水平的交互抗性，并且证实氟虫腈与拟除虫菊酯类类药剂不存在交互抗性。然而，并非抗环戊二烯类 类药剂的害虫对氟虫腈都存在交互抗性，Bloomquist等报道抗氯丹的德国小蠊对氟虫腈没有交互抗性。此外，也有报道抗氟虫腈的小菜蛾对狄氏剂、硫丹、多杀菌素和茚虫威可能存在一定水平的交互抗性，但抗阿维菌素的烟粉虱对氟虫腈没有交互抗性。
　　上述研究表明，害虫对环戊二烯类药剂产生高水平抗药性后对氟虫腈可能会产生交互抗性，而且氟虫腈与多杀菌素也可能会存在交互抗性，但与阿维菌素可能不存在交互抗性。
　　
　　3害虫对氟虫腈的抗药性机理
　　
　　抗药性机理的研究是抗药性治理的基础。害虫抗氟虫腈的机理尚未完全明确，从现有的研究来看，抗药性的形成可能与害虫解毒能力提高和靶标部位敏感性下降有关，可能伴随着表皮穿透速率降低，但不同种害虫或同种害虫的不同品系对氟虫腈的抗药性机理不完全相同。
　　Wen和Scott研究表明，氟虫腈对抗药性家蝇品系LPR的表皮穿透速率明显比敏感品系低，同时增效试验显示，增效剂PBO能显著增加氟虫腈的毒力，由此推测表皮穿透速率降低和单加氧化酶代谢作用增强可能是LPR品系对氟虫腈产生交互抗性的重要机理。Liu和Yue的研究表明高抗氯菊酯的家蝇品系(抗药性倍数为1 750倍)对氟虫腈产生49倍的交互抗性，其交互抗性可被增效剂PBO和DEF抑制，认为单加氧化酶的代谢是抗氯菊酯的家蝇品系对氟虫腈产生交互抗性的重要机理。然而，Scott和Wen研究表明增效剂PBO不能抑制高抗狄氏剂的德国小蠊和家蝇品系分别对氟虫腈产生6.7～7.7倍和15倍的交互抗性，暗示单加氧化酶不是抗狄氏剂的德国小蠊和家蝇品系对氟虫腈产生交互抗性的机理。Kristensen等对几个抗氟虫腈的家蝇种群进行研究的结果表明，解毒酶(酯酶、谷胱甘肽s，转移酶和细胞色素P-450单加氧酶)的活性与其对氟虫腈的抗药性没有明显的相关性，但认为家蝇对氟虫腈的低水平抗药性可能与上述解毒酶的代谢作用增强有关。Kang等研究表明多功能氧化酶在烟粉虱对氟虫腈的抗药性中起重要作用。
　　Li等采自我国浙江温州地区的二化螟种群进行抗药性筛选5代后，对氟虫腈产生了45.3倍的抗药性，对其进行的抗药性生化机理研究表明羧酸酯酶和多功能氧化酶在二化螟对氟虫腈的抗药性机理起重要作用。但姜卫华等进行的对氟虫腈抗药性为17.4倍的浙江苍南二化螟种群抗药性机理研究表明酯酶和谷胱甘肽s，转移酶在二化螟对氟虫腈的抗药性机理起重要作用。Mohan和Guiar进行的研究表明羧酸酯酶、谷胱甘肽S转移酶和多功能氧化酶在小菜蛾对氟虫腈的抗药性中起重要作用，但Li等测定结果表明羧酸酯酶、谷胱甘肽s，转移酶和多功能氧化酶在小菜蛾对氟虫腈的抗药性中不起重要作用，推测靶标位点突变可能是小菜蛾对氟虫腈的主要抗药性机理。上述结果表明同种害虫的不同品系对氟虫腈的抗药性机理不完全相同。
　　从分子水平而言，由于氟虫腈和环戊二烯类杀虫剂具有广泛的交互抗性，因此认为导致对环戊二烯类杀虫剂产生抗性的GABA受体点突变(A302S或A302G)，也是害虫对氟虫腈产生抗性的分子机制。Hosie等和Loretta等报道，具有GABA受体A302S点突变的黑腹果蝇抗狄氏剂品系mel-ser和具有GABA受体A302S或A302G点突变的拟果蝇抗狄氏剂品系slm-ser和sim-gly，与没有产生突变的mel-ala品系和sim-ala品系相比，对氟虫腈的敏感性都降低了。Le Goff等对高抗氟虫腈的果蝇品系时发现，GABA受体RDL亚基在第二跨膜区(M2)的A301G和第三跨膜区(M3)的T350M 2个点突变，与野生型GABA相比，具有A301G或T350M点突变的GABA受体对氟虫腈的敏感性显著下降，并且同时具有这2个点突变的重组GABA受体对氟虫腈表现出高水平抗药性。
　　Zhao等对德国小蠊的电生理研究表明，氟虫腈不仅可以作用于GABA受体，还作用于GluCl受体。在对吲哚二萜类化合物Nodulisporic acid产生20倍抗性，并且与阿维菌素有3倍交互抗性的黑腹果蝇品系中克隆出GluCl受体亚基DmGluCl基因，具有P299S点突变，但是突变品系对氟虫腈的敏感性没有变化，说明氟虫腈与阿维菌素在GluCl受体上的作用位点并不一致。Zheng等对黑腹果蝇的组氨酸门控氯离子通道复合体进行研究表明，氟虫腈对其并不起作用，由此认为氟虫腈并不是对所有的氯离子通道都有抑制作用。
　　因此，解毒酶活性增强可能是害虫对氟虫腈产生低水平抗药性的重要机理，而靶标位点突变可能是害虫对氟虫腈产生高水平的重要机理。
　　
　　4害虫对氟虫腈的抗药性遗传
　　
　　昆虫抗药性是一种遗传性状，遗传因子影响着抗药性发展的速度，研究抗药性遗传是理解和解决抗药性问题的理论基础，也是设计合理的抗药性治理策略的关键。因此，抗药性遗传学是研究抗药性治理的重要前提。一般来说，抗性基因呈显性，害虫易产生抗药性；抗性基因呈隐性，害虫不易产生抗药性，但害虫抗药性可能在后期表现明显、发展迅速。单因子遗传的抗药性，则其抗性谱较窄，就可使用增效剂或用尚未与之发生交互抗性的杀虫剂来对付；多因子遗传的抗药性，虽然抗性发展缓慢，但抗性谱较宽，所产生抗性后更难对付。Wen和Scott等认为多抗性的家蝇品系对氟虫腈的抗性不是性连锁，也不受细胞质的影响，其抗性特点呈半显性、常染色体，受多基因控制。Sayyed和Wright研究表明小菜蛾对氟虫腈的抗性遗传为常染色体、不完全隐性，受单基因控制。Kristensen等报道德国小蠊对氟虫腈的抗性与性连锁无关。上述结果表明尽管不同种类的害虫对氟虫腈的抗性遗传特性存在较大差异，但害虫对氟虫腈的抗性多为常染色体，呈半显性或不完全隐性遗传。
　　
　　5结论与展望
　　
　　氟虫腈与传统的有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、沙蚕毒素类以及新烟碱类药剂没有明显的交互抗性，能广泛用于多种农业害虫和卫生害虫的防治，其对靶标害虫优异的生物活性和良好的选择毒性受到人们的普遍关注。该药剂在我国的专利保护期于2008年6月1日终止，可在国内生产。2006年，氟虫腈被我国农业部确定为替代高毒农药的重要品种，其在我国的使用量大幅度增加。然而，由于氟虫腈对鱼、虾和蟹等水生生物及蜜蜂的毒性较高，农业部于2008年已经暂停氟虫腈用于防治水稻害虫的登记。因此，氟虫腈在我国的销售量可能会下降，但氟虫腈对其它作物如蔬菜、食用菌(蘑菇)和草原(蝗虫)上的害虫以及卫生害虫的防治仍有广阔的发展前景。鉴于国内外害虫抗药性日益严重，可以长期使用的高效药剂越来越少，而且氟虫腈作为对一些重要农业害虫如小菜蛾、烟粉虱以及棉铃虫等具有高效的少数药剂品种之一，为此，保护好高效药剂氟虫腈，减缓害虫对其的抗药性发生与发展显得尤为重要。因此，当前生产上应采取积极措施如建立害虫对氟虫腈的敏感基线和抗药性早期诊断剂量，加强抗药性监测，明确抗药性动态；重点抓住害虫的低龄期防治，以提高防治效果，减少用药，降低药剂的选择压力，保持害虫对氟虫腈的敏感性；选用与氟虫腈没有交互抗性的药剂，进行轮换用药；加强综合防治的其它各项措施，如农业防治、生物防治和保护利用天敌等，通过减少药剂的使用量，降低药剂的选择压，使害虫对氟虫腈的抗药性得到持续有效的控制。

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