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1、第十二节第十二节 昆虫抗药性及治理昆虫抗药性及治理 迄今至少有迄今至少有500多种昆虫及螨、多种昆虫及螨、150多种植物病多种植物病原菌、原菌、180多种杂草生物型产生了抗药性。多种杂草生物型产生了抗药性。了解有害生物抗药性形成的机理及抗药性治理了解有害生物抗药性形成的机理及抗药性治理的策略，对于正确合理地使用农药及研制新农药都的策略，对于正确合理地使用农药及研制新农药都有重要意义。有重要意义。一、害虫抗药性的概念和定义一、害虫抗药性的概念和定义二、害虫抗药性的发展概况二、害虫抗药性的发展概况三、我国农业害虫抗药性现状三、我国农业害虫抗药性现状四、害虫抗药性的形成四、害虫抗药性的形成五、影响抗
2、性发展的因子五、影响抗性发展的因子六、害虫抗药性治理六、害虫抗药性治理一、害虫抗药性的概念和定义一、害虫抗药性的概念和定义1.定义定义 世界卫生组织（世界卫生组织（WHOWHO）：）：昆虫具有耐受杀死正常种昆虫具有耐受杀死正常种群大部分个体的药量的能力在其种群中发展起来的现象群大部分个体的药量的能力在其种群中发展起来的现象。Sawicki（萨威基萨威基）：抗药性是指害虫能够降低田间防抗药性是指害虫能够降低田间防效的一种反应，这是对毒物选择作出的一种遗传上的改效的一种反应，这是对毒物选择作出的一种遗传上的改变。变。抗药性特点抗药性特点（1 1）抗药性是对有害生物群体而言的（种群性）；）抗药性是对
3、有害生物群体而言的（种群性）；）抗药性是对有害生物群体而言的（种群性）；）抗药性是对有害生物群体而言的（种群性）；（2 2）是针对某种特定的药剂而作出的反应（特定性）是针对某种特定的药剂而作出的反应（特定性）是针对某种特定的药剂而作出的反应（特定性）是针对某种特定的药剂而作出的反应（特定性）（3 3）是药剂选择的结果（选择性）；）是药剂选择的结果（选择性）；）是药剂选择的结果（选择性）；）是药剂选择的结果（选择性）；（4 4）是可以在群体中遗传的（可遗传性）；）是可以在群体中遗传的（可遗传性）；）是可以在群体中遗传的（可遗传性）；）是可以在群体中遗传的（可遗传性）；（5 5）是相对于敏感种群或
4、正常种群而言的（相对性）。）是相对于敏感种群或正常种群而言的（相对性）。）是相对于敏感种群或正常种群而言的（相对性）。）是相对于敏感种群或正常种群而言的（相对性）。此外，应注意不要将此外，应注意不要将此外，应注意不要将此外，应注意不要将“抗药性抗药性抗药性抗药性”和和和和“自然耐药性自然耐药性自然耐药性自然耐药性”相相相相混淆。混淆。混淆。混淆。2.几个基本概念几个基本概念 自自然然耐耐药药性性(natural resistance)：指指一一种种昆昆虫虫在在不不同同发发育育阶阶段段、不不同同生生理理状状态态及及所所处处的的环环境境条条件件的的变变化化对对药药剂剂产产生生不不同同的的耐耐药力。
5、药力。也叫自然抗性。也叫自然抗性。交交互互抗抗性性（cross resistance）：昆昆虫虫的的一一个个品品系系由由于于相相同同抗抗性性机机理理或或相相似似作作用用机机理理或或类类似似化化学学结结构构，对对于于选选择择药药剂剂以以外外的的其其他他从未使用过的从未使用过的一种药剂或一类药剂也产生抗药性的现象。一种药剂或一类药剂也产生抗药性的现象。负负交交互互抗抗性性(negative resistance)：指指昆昆虫虫对对一一种种杀杀虫虫剂剂产产生生抗性后，反而对另一种药剂变的抗性后，反而对另一种药剂变的更为敏感更为敏感的现象。的现象。一、害虫抗药性的概念和定义一、害虫抗药性的概念和定义
6、多抗性多抗性(multiple resistance)：昆虫的一个品系由于存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。都产生抗性。选择性：选择性：指不同昆虫对药剂敏感性的差异。指不同昆虫对药剂敏感性的差异。抗性倍数：抗性倍数：R的的LD50（LC50）/S的的LD50（LC50）一、害虫抗药性的概念和定义一、害虫抗药性的概念和定义 对对农农业业害害虫虫来来说说，如如果果提提高高5 5倍倍以以上上，一一般般来来说说已已产产生生了了抗抗药药性性，如如果果是是卫卫生生害害虫虫（蚊蚊，蝇蝇）其其抗抗性性倍倍数数达
7、达5-105-10倍倍，认认为为产产生生了抗性。了抗性。测测定定抗抗性性必必须须使使用用相相同同的的方方法法才才能能比比较较，常常用用的的方方法法有有点点滴滴法法，浸渍法等。浸渍法等。抗性抗性 抗性指数抗性指数 级别级别 （倍数）（倍数）无抗性：无抗性：5 5 低抗：低抗：5-105-10 中抗：中抗：10-4010-40 高抗：高抗：40-16040-160 极高抗：极高抗：160160二、害虫抗药性的发展概况二、害虫抗药性的发展概况二、害虫抗药性的发展概况二、害虫抗药性的发展概况二、害虫抗药性的发展概况二、害虫抗药性的发展概况 447447种抗性节肢动物中，种抗性节肢动物中，59%59%是
8、重要的农业害虫是重要的农业害虫(264(264种种)，38%38%是重要的卫生害虫是重要的卫生害虫(171(171种种)，3%3%是寄生性或捕食性天敌是寄生性或捕食性天敌(12(12种种)。二、害虫抗药性的发展概况二、害虫抗药性的发展概况三、害虫抗药性的形成三、害虫抗药性的形成1.抗药性的形成抗药性的形成 昆虫对杀虫剂产生抗性的问题，实质上是一个种群遗传学的昆虫对杀虫剂产生抗性的问题，实质上是一个种群遗传学的问题。问题。选择学说选择学说 认为抗药性是一种前适应现象（认为抗药性是一种前适应现象（preadaptive phenomenon），），完全取决于杀虫剂的选择作用。完全取决于杀虫剂的选择
9、作用。诱导变异学说诱导变异学说 认为昆虫种群中原来不存在抗性基因。而是认为昆虫种群中原来不存在抗性基因。而是由于杀虫剂的直接作用，使昆虫种群内某些个体发生突变，产生由于杀虫剂的直接作用，使昆虫种群内某些个体发生突变，产生了抗性基因。药剂不是选择者而是诱导者。后适应现象。了抗性基因。药剂不是选择者而是诱导者。后适应现象。基基因因重重复复学学说说：即即基基因因复复增增学学说说gene duplication theory。它它与与一一般般的的选选择择学学说说不不同同，虽虽然然它它承承认认本本来来就就有有抗抗性性基基因因的的存存在在，但但它它认认为为某某些些因因子子（如如杀杀虫虫剂剂等等）引引起起了
10、了基基因因重重复复，即即一一个个抗抗性性基基因因拷拷贝贝为为多多个个抗抗性性基基因因，这这是是抗抗性性进进化化中中的的一一种种普普遍遍现象。现象。染染色色体体重重组组学学说说：因因染染色色体体易易位位和和倒倒位位产产生生改改变变的的酶酶或或蛋蛋白质，引起抗性的进化。白质，引起抗性的进化。三、害虫抗药性的形成三、害虫抗药性的形成1.抗药性的形成抗药性的形成 抗性的形成实际上是一种进化现象，至少包括3个因素：（1）变异 （2）遗传 （3）选择 选择起了定向的作用，即使基因频率向一个方向发展，逐代累加。抗性是杀虫剂选择的结果。产生抗性的原因有多种，抗性是杀虫剂选择的结果。产生抗性的原因有多种，按其由
11、遗传引起的种群特征的变化，或形态、生理生化按其由遗传引起的种群特征的变化，或形态、生理生化特性的变化，可分为行为抗性和生理生化抗性。特性的变化，可分为行为抗性和生理生化抗性。三、害虫抗药性的形成三、害虫抗药性的形成2.抗药性形成的机制抗药性形成的机制2.1 生理生化抗性生理生化抗性 生生理理抗抗性性：包包括括表表皮皮和和神神经经膜膜穿穿透透作作用用降降低低，脂脂肪肪体体等等惰惰性性部部位位贮贮存存杀杀虫虫剂剂的的能能力力增增强强、排排泄泄作作用用增增强强，围围食食膜膜特特别别发发达达，或或能能引引起起呕呕吐吐、或或分分泌泌大大量量水水分分而而引引起起水水泻泻，加加速速将将药药剂剂排排出出体体外
12、等。外等。生生化化抗抗性性：主主要要是是指指由由解解毒毒作作用用增增强强、代代谢谢加加速速而而引引起起的的，故又称为代谢抗性。故又称为代谢抗性。三、害虫抗药性的形成三、害虫抗药性的形成2.抗药性形成的机制抗药性形成的机制 简单地说，昆虫对各类杀虫剂涉及的主要生理生化抗性机简单地说，昆虫对各类杀虫剂涉及的主要生理生化抗性机理有以下几个方面：理有以下几个方面：（1）穿透速率降低。包括两种类型：一是杀虫剂穿透昆虫表）穿透速率降低。包括两种类型：一是杀虫剂穿透昆虫表皮的速率降低，二是杀虫剂对神经系统穿透作用降低；皮的速率降低，二是杀虫剂对神经系统穿透作用降低；（2）代谢抗性：涉及到的酶有，细胞色素）代
13、谢抗性：涉及到的酶有，细胞色素P450酶系、水解酶酶系、水解酶（主要是酯酶）、谷胱甘肽转移酶、（主要是酯酶）、谷胱甘肽转移酶、DDT-脱氯化氢酶等；脱氯化氢酶等；（3）靶标部位敏感度降低等。）靶标部位敏感度降低等。三、害虫抗药性的形成三、害虫抗药性的形成2.抗药性形成的机制抗药性形成的机制2.1 生理生化抗性生理生化抗性 ForgashForgash等等（19621962）首首先先提提出出，一一个个多多抗抗性性的的家家蝇蝇品品系系对对二二嗪嗪农农的的穿穿透透率率降降低低。狄狄氏氏剂剂和和DDTDDT在在抗抗性性家家蝇蝇中中的的穿穿透透作作用用降降低低。并命名为并命名为ORGANOTIN-rOR
14、GANOTIN-r，其突变基因命名为其突变基因命名为tin(tin(或或pen)pen)。表表皮皮穿穿透透降降低低实实际际上上是是穿穿透透常常数数降降低低，即即杀杀虫虫剂剂穿穿透透昆昆虫虫表表皮皮的的速速率率降降低低，而而延延缓缓杀杀虫虫剂剂到到达达靶靶标标部部位位的的时时间间。在在这这一一时期内使抗性昆虫有更多的机会来降解这这些化合物。时期内使抗性昆虫有更多的机会来降解这这些化合物。表皮穿透降低对杀虫剂无专一性，已报道的杀虫剂有表皮穿透降低对杀虫剂无专一性，已报道的杀虫剂有DDTDDT、狄氏剂、对硫磷、西维因、二嗪农、马拉硫鳞、敌百虫、氯硫狄氏剂、对硫磷、西维因、二嗪农、马拉硫鳞、敌百虫、氯
15、硫磷和其它杀虫剂。磷和其它杀虫剂。2.1.1 2.1.1 穿透作用降低穿透作用降低（1）表皮穿透作用降低）表皮穿透作用降低2.1 生理生化抗性生理生化抗性2.1.1 2.1.1 穿透作用降低穿透作用降低（2）神经系统穿透作用降低）神经系统穿透作用降低2.1 生理生化抗性生理生化抗性 “pen”基因是一个修饰基因，也就是说单独起作用时，对基因是一个修饰基因，也就是说单独起作用时，对抗性影响不大，但与其它因子，特别是各种代谢基因一起作用抗性影响不大，但与其它因子，特别是各种代谢基因一起作用时，抗性就会显著加强，所以又称时，抗性就会显著加强，所以又称penpen基因为强化基因或增效基基因为强化基因或
16、增效基因。因。例如，在抗例如，在抗DDTDDT的家蝇中发现，由于的家蝇中发现，由于MFOMFO活性增高，产生活性增高，产生5050倍的抗性，表皮穿透作用降低，产生倍的抗性，表皮穿透作用降低，产生2 2倍的抗性，那么这倍的抗性，那么这2 2个因个因子共同起作用时，其抗性水平可达子共同起作用时，其抗性水平可达900900倍。倍。实际上由于研究方法的限制可能低估了穿透抗性的作用，实际上由于研究方法的限制可能低估了穿透抗性的作用，从渗透剂的增效作用可以推测穿透抗性在某些情况下可能扮演从渗透剂的增效作用可以推测穿透抗性在某些情况下可能扮演更为重要的角色。更为重要的角色。2.1.1 2.1.1 穿透作用降
17、低穿透作用降低 2.1 生理生化抗性生理生化抗性 有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的靶标乙酰胆碱酯酶有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的靶标乙酰胆碱酯酶 DDT和拟除虫菊酯类杀虫剂的主要靶标钠通道和拟除虫菊酯类杀虫剂的主要靶标钠通道 环戊二烯类杀虫剂的靶标环戊二烯类杀虫剂的靶标GABA受体。受体。2.1.2 2.1.2 作用靶作用靶标标部位敏感性降低部位敏感性降低 2.1 生理生化抗性生理生化抗性三、害虫抗药性的形成三、害虫抗药性的形成2.抗药性形成的机制抗药性形成的机制AChE AChE的不敏感性主要由AchE变构引起，而AchE的变构则是结构基因的点突变造成的。例如，果蝇中的AChE是由一个独特的位点A
18、ce编码的。Ace中的一个T突变为A将导致AChE的苯丙氨酸（368）突变为酪氨酸后改变了AChE的催化特性，结果降低了对杀虫剂的敏感性。点突变可以发生在不同的部位，从而导致不同的抗性型。从果蝇的田间品系中发现了4种突变型：苯丙氨酸（115）变为丝氨酸；异亮氨酸（199）变为缬氨酸或苏氨酸；甘氨酸（303）变为丙氨酸。一个突变型的AChE中几个点突变的组合不但会导致产生不同的抗性型，而且对抗性有明显的增强作用，即高抗性有可能来自几个低抗性点突变的组合。AChE敏感性下降，除了AChE质的改变，即上述变构AChE外，AChE量的增加即AChE基因表达调控也可能对抗性产生影响。钠通道钠通道 钠钠通
19、通道道的的改改变变，引引起起对对杀杀虫虫剂剂敏敏感感度度下下降降，结结果果产产生生击击倒倒抗抗性性（Knockdown resistance，简简称称Kdr），包包括括抗抗性性水水平平更更高高的超的超Kdr因子。因子。Kdr型抗性通常具有如下的特点：型抗性通常具有如下的特点：（1）Kdr基基因因是是隐隐性性基基因因，即即只只有有在在纯纯合合子子状状态态下下才才表表现现抗抗性，杂合子状态并不表现抗性；性，杂合子状态并不表现抗性；（2）Kdr基基因因对对DDT和和拟拟除除虫虫菊菊酯酯杀杀虫虫剂剂引引起起神神经经敏敏感感度度降降低；低；（3）对所有拟除虫菊酯和）对所有拟除虫菊酯和DDT都有交互抗性；
20、都有交互抗性；（4）对对拟拟除除虫虫菊菊酯酯产产生生很很高高的的抗抗性性，特特别别是是在在有有超超Kdr基基因因存在时，可产生数千倍的抗性。存在时，可产生数千倍的抗性。Kdr型的分子机理：型的分子机理：神经膜磷脂双分子层的变异；钠通道数量的改变；钠通道质神经膜磷脂双分子层的变异；钠通道数量的改变；钠通道质的改变。的改变。膜上的脂对膜蛋白和酶的结构与功能起重要作用，如果神经膜上的脂对膜蛋白和酶的结构与功能起重要作用，如果神经膜脂蛋白或脂类组成发生变化，或由于脂诱导而造成酶的构型发膜脂蛋白或脂类组成发生变化，或由于脂诱导而造成酶的构型发生变化，最后都会导致神经敏感性下降。生变化，最后都会导致神经敏
21、感性下降。昆虫对拟除虫菊酯的毒昆虫对拟除虫菊酯的毒性反应有很大差异的原因可能是由于不同昆虫的神经膜中的脂质性反应有很大差异的原因可能是由于不同昆虫的神经膜中的脂质比例不同而引起的。比例不同而引起的。钠通道数量的改变与产生击倒抗性有或无关；钠通道数量的改变与产生击倒抗性有或无关；钠通道钠通道 Kdr的本质是钠通道的变异。的本质是钠通道的变异。通过对敏感和抗性品系中通过对敏感和抗性品系中位于第二染色体上的果蝇钠通道位于第二染色体上的果蝇钠通道Sch等位基因克隆化和测序，等位基因克隆化和测序，发现位于同源结构阈发现位于同源结构阈的的S5和和S6连接片段的一个位点发生了连接片段的一个位点发生了突变，导
22、致敏感品系突变，导致敏感品系Sch序列中序列中1172位的天冬氨酸残基在抗性位的天冬氨酸残基在抗性品系中被天冬酰胺取代，使连接片段失去一个负电荷，此负品系中被天冬酰胺取代，使连接片段失去一个负电荷，此负电荷的丧失是产生电荷的丧失是产生Kdr机制的原因。机制的原因。在拟除虫菊酯抗性烟草夜蛾体内是单个碱基发生了突变在拟除虫菊酯抗性烟草夜蛾体内是单个碱基发生了突变（T到到A），），而该突变基因能将亮氨酸改变为组氨酸，从而引而该突变基因能将亮氨酸改变为组氨酸，从而引起钠通道蛋白改变造成击倒抗性。起钠通道蛋白改变造成击倒抗性。Kdr型的分子机理：型的分子机理：-氨基丁酸（氨基丁酸（GABA）受体受体 果
23、蝇对环戊二烯类的抗性是由位于第果蝇对环戊二烯类的抗性是由位于第染色体臂的单个主要染色体臂的单个主要基因（基因（Rdl）控制的。在家蝇中控制的。在家蝇中Rdl基因位于第基因位于第染色体。染色体。环戊二烯抗药性是由环戊二烯抗药性是由GABAA受体受体-氯离子通道复合体上环戊氯离子通道复合体上环戊二烯和木防己苦毒宁（二烯和木防己苦毒宁（PTX）结合部位敏感度下降所致。结合部位敏感度下降所致。Ffrench-Constant等首先从野生型对环戊二烯类杀虫剂有高抗等首先从野生型对环戊二烯类杀虫剂有高抗性的果蝇品系中克隆了环戊二烯抗性基因性的果蝇品系中克隆了环戊二烯抗性基因Rdl。在。在Rdl基因基因 中
24、，仅中，仅发现在发现在302位的丙氨酸变为丝氨酸，正是这一突变与环戊二烯位的丙氨酸变为丝氨酸，正是这一突变与环戊二烯/PTX结合部位的不敏感度有关。结合部位的不敏感度有关。昆昆虫虫在在杀杀虫虫剂剂的的选选择择压压力力下下，通通过过增增强强体体内内解解毒毒酶酶的的活活力力和和提提高高酶酶蛋蛋白白与与杀杀虫虫剂剂分分子子的的亲亲和和性性以以及及加加强强各各种种形形式式的的酶酶促促结结合合等等方方式式，加加速速对对进进入入昆昆虫虫体体内内的的杀杀虫虫剂剂的的解解毒毒代代谢谢作作用用而而使使昆昆虫虫表表现现出出的的抗抗药药性性，就就是是代代谢谢抗抗性性，简简单单地地说说就就是是解解毒毒能能力力增增强强
25、。参与代谢作用并与抗性有关的酶系主要有细胞色素参与代谢作用并与抗性有关的酶系主要有细胞色素P450酶系、酶系、谷胱甘肽转移酶和水解酶（主要是脂族酯酶、谷胱甘肽转移酶和水解酶（主要是脂族酯酶、DDT-脱氯化氢酶脱氯化氢酶等）等。等）等。2.1.3 2.1.3 代谢作用增强代谢作用增强2.1 生理生化抗性生理生化抗性三、害虫抗药性的形成三、害虫抗药性的形成2.抗药性形成的机制抗药性形成的机制细胞色素细胞色素P450酶系与抗药性酶系与抗药性细细胞色素胞色素P450P450的化学本的化学本质质是蛋白是蛋白质质，它不是一种蛋白而是分子，它不是一种蛋白而是分子质质量在量在46-60Kda46-60Kda（
26、黄俊勇和冷欣夫，黄俊勇和冷欣夫，19911991）的）的结结构构类类似而又不尽似而又不尽相同，性相同，性质类质类似而又有差异的一族蛋白似而又有差异的一族蛋白质质（唐振（唐振华华，1990a1990a）。）。主要包括两主要包括两类细类细胞色素：胞色素：细细胞色素胞色素P P450450和和细细胞色素胞色素b b5 5；二种黄素二种黄素蛋白，即蛋白，即NADPH-NADPH-细细胞胞P450P450还还原原酶酶和和NADH-NADH-细细胞色素胞色素b b5 5还还原原酶酶；还还含有磷脂等。含有磷脂等。P450P450蛋白种类的多样性及其底物的重叠性使蛋白种类的多样性及其底物的重叠性使P450P4
27、50酶系可以酶系可以催化多种类型的反应，不仅对许多外来物质如杀虫剂及其它环催化多种类型的反应，不仅对许多外来物质如杀虫剂及其它环境有毒化合物具有代谢作用，还参与一些重要的生理功能内源境有毒化合物具有代谢作用，还参与一些重要的生理功能内源性物质如激素、脂肪酸的代谢，在生物体中起十分重要的作用。性物质如激素、脂肪酸的代谢，在生物体中起十分重要的作用。细胞色素细胞色素P450P450单加氧酶的功能单加氧酶的功能是催化底物分子羟基化是催化底物分子羟基化RH+NADPH+H+O2 ROH+NADP+H2O 上述反应需要细胞色素上述反应需要细胞色素P450(Cyt P450)参与。参与。细胞色素细胞色素P
28、450单加氧酶单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase)，又称混合功能氧化酶，又称混合功能氧化酶(mixed-function oxidase)或羟化酶或羟化酶(hydroxylase)细胞色素细胞色素P450单加氧酶作用机制单加氧酶作用机制细胞色素细胞色素P450酶系与抗药性酶系与抗药性 P450酶系对杀虫剂代谢作用的增强是大多数重要害虫对杀虫酶系对杀虫剂代谢作用的增强是大多数重要害虫对杀虫剂产生高水平抗性和交互抗性的主要原因（剂产生高水平抗性和交互抗性的主要原因（Scott,1996）。）。其直接证据来自其直接证据来自MFO的离体测定，主要是通过：的离体测定，主
29、要是通过：a 杀虫剂氧化代谢的直接测定；杀虫剂氧化代谢的直接测定；b 模型底物氧化代谢的测定；模型底物氧化代谢的测定；c 对对MFO酶系中酶系中P450水平的测定；水平的测定；d P450光谱特征的变化。光谱特征的变化。研究结果表明，抗性的发展普遍与微粒体氧化作用增强有关研究结果表明，抗性的发展普遍与微粒体氧化作用增强有关。其其间接证据是通过研究一些增效剂的作用发现的。增效醚间接证据是通过研究一些增效剂的作用发现的。增效醚（pbo）是）是MFO的专一性抑制剂，并对抗性品系的增效作用大的专一性抑制剂，并对抗性品系的增效作用大于敏感品系。利用于敏感品系。利用pbo的增效作用来判断的增效作用来判断M
30、FO是否参与害虫抗是否参与害虫抗药性形成，是研究抗药性性生理生化机制的常用工具之一。药性形成，是研究抗药性性生理生化机制的常用工具之一。昆虫抗药性除与昆虫抗药性除与MFO中的细胞色素中的细胞色素P450水平有关外，还水平有关外，还和其他组分，特别是和其他组分，特别是P450还原酶和细胞色素还原酶和细胞色素b5水平有关。水平有关。MFO解毒能力增强：解毒能力增强：P450量的增加，量的增加，P450质的改变。质的改变。另外，另外，MFO活性增强可能也是造成交互抗性的原因之一。活性增强可能也是造成交互抗性的原因之一。细胞色素细胞色素P450酶系与抗药性酶系与抗药性酯酶与昆虫抗药性酯酶与昆虫抗药性
31、酯酶是能够水解酯键的一类水解代谢酶。酯酶是能够水解酯键的一类水解代谢酶。昆虫中的酯酶主要是昆虫中的酯酶主要是B类酯酶，包括胆碱酯酶、磷酸酯酶和类酯酶，包括胆碱酯酶、磷酸酯酶和羧酸酯酶。与抗性有关的主要是羧酸酯酶。羧酸酯酶。与抗性有关的主要是羧酸酯酶。羧酸酯酶实际上是由许多同功酶组成的。例如棉铃虫幼虫体羧酸酯酶实际上是由许多同功酶组成的。例如棉铃虫幼虫体内有内有10个羧酸酯酶同功酶。个羧酸酯酶同功酶。羧酸酯酶解毒能力的增强在某些昆虫对有机磷杀虫剂的抗羧酸酯酶解毒能力的增强在某些昆虫对有机磷杀虫剂的抗性中起重要作用，对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性中起一定的作用，性中起重要作用，对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗
32、性中起一定的作用，而对氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性主要是而对氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性主要是MFO的作用，羧酸酯酶的作用，羧酸酯酶的作用很小。的作用很小。酯酶活力增强主要有两个方面的原因：一是质的改变，酯酶活力增强主要有两个方面的原因：一是质的改变，即某一个或某一些同功酶发生了变构；二是量的改变，即酶即某一个或某一些同功酶发生了变构；二是量的改变，即酶量的增加。量的增加。酯酶量的增加又有三种途径：一是基因扩增；二是基因酯酶量的增加又有三种途径：一是基因扩增；二是基因表达调控的改变；三是这两个途径兼而有之。表达调控的改变；三是这两个途径兼而有之。酯酶在昆虫对杀虫剂的抗药性机制中起两方面的作用：酯酶在昆
33、虫对杀虫剂的抗药性机制中起两方面的作用：一方面是催化杀虫剂酯键断裂，代谢解毒；另一方面是作为一方面是催化杀虫剂酯键断裂，代谢解毒；另一方面是作为结合蛋白和进入体内的杀虫剂结合，从而减少到达作用靶标结合蛋白和进入体内的杀虫剂结合，从而减少到达作用靶标的量。的量。酯酶与昆虫抗药性酯酶与昆虫抗药性谷胱甘肽转移酶（谷胱甘肽转移酶（GSTs）与昆虫抗药性与昆虫抗药性 催催化化亲亲电电子子物物质质与与内内源源的的还还原原性性谷谷胱胱甘甘肽肽（GSH）反反应应（主主要要是是将将底底物物中中的的某某个个基基团团转转移移到到GSH的的硫硫原原子子上上）的的一一类类酶酶称称为为谷谷胱胱甘甘肽肽S转转移移酶酶，简简
34、称称GSTs。依依所所转转移移的的基基团团种种类类将将GSTs分分为为5类类：烷烷基基转转移移酶酶、芳芳基基转转移移酶酶、芳芳烷烷基基转转移移酶酶、链链烯烯转转移移酶酶和和环氧化物转移酶。环氧化物转移酶。在昆虫抗性机制中主要涉及到烷基转移酶和芳基转移酶。在昆虫抗性机制中主要涉及到烷基转移酶和芳基转移酶。研研究究表表明明，GSTs代代谢谢能能力力增增强强是是家家蝇蝇对对有有机机磷磷的的抗抗性性机机制制之之一一。如如抗抗二二嗪嗪农农的的家家蝇蝇品品系系较较敏敏感感酶酶系系的的GSTs代代谢谢强强度度高高5.2倍倍。此此外外，谷谷胱胱甘甘肽肽（GSH）是是GSTs催催化化结结合合反反应应的的辅辅助助
35、因因子子，GSH的的含含量量对对GSTs的的催催化化有有很很大大影影响响。已已有有实实验验证证明明某某些些昆昆虫虫的的抗性与抗性与GSH含量增加有关。含量增加有关。GSTs结结合合杀杀虫虫剂剂后后，增增强强了了杀杀虫虫剂剂分分子子的的水水溶溶性性，因因此此有有利利于被害虫排出体外，从而使杀虫剂解毒。于被害虫排出体外，从而使杀虫剂解毒。DDT-脱氯化氢酶脱氯化氢酶及硝基还原酶及硝基还原酶 昆昆虫虫体体内内的的DDT在在DDT-脱脱氯氯化化氢氢酶酶的的作作用用下下，将将DDT转转化化为为无无毒毒的的DDE。DDT-脱脱氯氯化化氢氢酶酶有有称称为为DDT酶酶，存存在在于于各各种种组组织织，包包括括化
36、化感感器器，保保护护神神经经系系统统免免受受积积累累过过多多的的DDT。大大量量的的研研究究表表明明昆昆虫虫对对DDT的的抗抗性性程程度度由由于于DDT酶酶活活性性存存在在正正相相关性。关性。有有机机磷磷杀杀虫虫剂剂中中有有硝硝基基结结构构的的化化合合物物如如对对硫硫磷磷、杀杀螟螟硫硫磷磷及苯硫磷等，可以被硝基还原酶代谢为无毒化合物。及苯硫磷等，可以被硝基还原酶代谢为无毒化合物。总之，代谢抗性的化学本质是杀虫剂代谢活性的增强，归总之，代谢抗性的化学本质是杀虫剂代谢活性的增强，归因于相关酶在数量或质量上的改变，可能涉及的机制包括基因因于相关酶在数量或质量上的改变，可能涉及的机制包括基因扩增、酶基
37、因突变以及基因转录的增强等。扩增、酶基因突变以及基因转录的增强等。2.抗药性形成的机制抗药性形成的机制 感觉到不安全而飞离。例如在喷洒菊酯类药剂的感觉到不安全而飞离。例如在喷洒菊酯类药剂的地方，蚊子在未接触到足够的药量前就迅速飞离，地方，蚊子在未接触到足够的药量前就迅速飞离，以致不能致死。以致不能致死。2.2 行为抗性行为抗性即昆虫受到杀虫剂即昆虫受到杀虫剂的刺激而改变了习的刺激而改变了习性，对药剂的敏感性，对药剂的敏感度增加。使昆虫度增加。使昆虫Na+通道敏通道敏感度降低感度降低 必须指出，某一种群对某一杀虫剂的抗性，其机制往往必须指出，某一种群对某一杀虫剂的抗性，其机制往往不是单一的，即使
38、是酶活性提高，也不一定就是某种酶活性不是单一的，即使是酶活性提高，也不一定就是某种酶活性提高，可能是几种解毒酶活性都提高的结果。提高，可能是几种解毒酶活性都提高的结果。三、害虫抗药性的形成三、害虫抗药性的形成四、影响抗性发展的因子四、影响抗性发展的因子遗传学因子遗传学因子生物学因子生物学因子操作操作 因子因子5.1 遗传学因子遗传学因子 (1)原始抗性基因频率：决定抗性速度的主要因素原始抗性基因频率：决定抗性速度的主要因素 (2)抗抗性性基基因因是是显显性性还还是是隐隐性性：一一是是涉涉及及到到抗抗性性形形成成的的速速度度问问 题；二是涉及到抗性种群的纯度。题；二是涉及到抗性种群的纯度。（3）
39、抗抗性性基基因因之之间间的的相相互互作作用用：抗抗性性若若是是单单基基因因，则则难难以以形形成成高高抗抗性性。二二个个抗抗性性基基因因结结合合时时对对抗抗性性的的影影响响是是倍倍增增，而而不不是是简简单的相加作用。单的相加作用。此此外外，抗抗性性基基因因的的相相对对适适合合度度、抗抗性性基基因因的的共共适适应应及及抗抗性性基基因在染色体上的位置等遗传学因子也对抗性的发展影响很大。因在染色体上的位置等遗传学因子也对抗性的发展影响很大。5.2 生物学因子生物学因子 害虫的种类，习性，世代均影响其抗性。害虫的种类，习性，世代均影响其抗性。（1 1）世代：）世代：卫生害虫农业害虫仓库害虫。卫生害虫农业
40、害虫仓库害虫。（2 2）活活动动性性活活动动性性小小活活动动性性大大，迁飞的害虫迁飞的害虫（3 3）食性：）食性：寡食性多食性寡食性多食性（4 4）害虫的栖息场地：栖息地少栖息场所多变）害虫的栖息场地：栖息地少栖息场所多变5.3 操作因子操作因子 包包括括人人为为因因子子，药药剂剂的的性性质质，使使用用方方法法，次次数、浓度、剂量等。数、浓度、剂量等。（1 1）药药剂剂性性质质：残残效效期期短短的的药药剂剂易易分分解解，残残效效期期长长的的不不易易分分解解，易易造造成成抗抗药药性性，缓缓释释剂剂残残效效期期更更长，则易产生抗药性。长，则易产生抗药性。（2 2）药药剂剂的的使使用用量量、次次数数
41、：高高剂剂量量、次次数数多多的的产产生生抗抗药药性性，它它可可使使敏敏感感种种群群被被淘淘汰汰，抗抗性性种种群群得得以发展。以发展。（3 3）使用范围：范围越大越易产生抗药性。）使用范围：范围越大越易产生抗药性。五、五、害虫抗药性治理害虫抗药性治理津巴布韦杀螨剂轮用治理方案津巴布韦杀螨剂轮用治理方案 二苯基化合物类二苯基化合物类（三氯杀螨砜等）（三氯杀螨砜等）甲脒或氨基甲酸酯类甲脒或氨基甲酸酯类 （双甲脒等）（双甲脒等）有机磷类有机磷类（久效磷、三唑磷等）（久效磷、三唑磷等）2年后年后2年后年后2年年后后（一）害虫抗药性治理的基本原则和策略（一）害虫抗药性治理的基本原则和策略（一）害虫抗药性治
42、理的基本原则和策略（一）害虫抗药性治理的基本原则和策略 1 1、基本原则、基本原则 （1 1）尽可能将目标害虫种群的抗性基因频率控制在）尽可能将目标害虫种群的抗性基因频率控制在最低水平；最低水平；（2 2）注重选择没有交互抗性的药剂进行交替轮换使）注重选择没有交互抗性的药剂进行交替轮换使用和混用；用和混用；（3 3）选择最佳施药时间和方法，严格控制施药次数；）选择最佳施药时间和方法，严格控制施药次数；（4 4）实行综合防治；）实行综合防治；（5 5）尽可能减少对非目标生物的影响。）尽可能减少对非目标生物的影响。2.杀虫剂抗性治理的策略 （1 1）适度治理）适度治理(Moderation(Mod
43、eration Manag-Manag-ementement)限制药剂的使用，降低总的选择限制药剂的使用，降低总的选择压力，而在不用药阶段，充分利用种群压力，而在不用药阶段，充分利用种群中抗性个体适合度低的有利条件，促使中抗性个体适合度低的有利条件，促使敏感个体的繁殖快于抗性个体，以降低敏感个体的繁殖快于抗性个体，以降低整个种群的抗性基因频率，阻止或延缓整个种群的抗性基因频率，阻止或延缓抗性的发展。抗性的发展。2.杀虫剂抗性治理的策略（2 2）饱和治理）饱和治理(Saturation Management)(Saturation Management)当抗性基因为隐性时，通过选择足以能杀当抗性
44、基因为隐性时，通过选择足以能杀死抗性杂合子的高剂量进行使用，并有敏死抗性杂合子的高剂量进行使用，并有敏感种群迁入起稀释作用，使种群中抗性基感种群迁入起稀释作用，使种群中抗性基因频率保持在低的水平，以降低抗性的发因频率保持在低的水平，以降低抗性的发展速率。展速率。2.杀虫剂抗性治理的策略（3 3）多种攻击治理）多种攻击治理(Multiple Attack(Multiple Attack Management)Management)当采用不同化学类型的杀虫剂当采用不同化学类型的杀虫剂交替使用或混用时，如果它们作用于一个交替使用或混用时，如果它们作用于一个以上作用部位，没有交互抗性，而且其中以上作用
45、部位，没有交互抗性，而且其中任何一个药剂的选择压力低于抗性发展所任何一个药剂的选择压力低于抗性发展所需的选择压力时，那就可以通过多种部位需的选择压力时，那就可以通过多种部位的攻击来达到延缓抗性的目的。的攻击来达到延缓抗性的目的。（二）抗性监测在抗性治理中的作用（二）抗性监测在抗性治理中的作用（二）抗性监测在抗性治理中的作用（二）抗性监测在抗性治理中的作用 1 1、设计抗性治理方案的依据、设计抗性治理方案的依据 2 2、评估抗性治理的实际效果、评估抗性治理的实际效果监测抗性变化评估治理方案和效果为抗性治理方案的修订补充提供依据 监测害虫发生情况预测抗性水平及分布抗性的早期预警 3.抗性监测方法
46、抗药性监测是指通过生物测定、解毒酶活抗药性监测是指通过生物测定、解毒酶活性分析、靶标敏感性测定或分子生物学等技术，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，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监测抗性水平和变化动态 抗性监测的技术有抗性监测的技术有生物测定技术；生化检测技术；神经电生理检生物测定技术；生化检测技术；神经电生理检测技术；分子生物学检测技术。测技术；分子生物学检测技术。（1 1）生物测定技术）生物测定技术 早在早在19561956年世界卫生组织年世界卫生组织(WHO)(WHO)曾组织了一系列害曾组织了一系列害虫抗药性
47、测定方法的讨论会虫抗药性测定方法的讨论会,并于并于19701970年正式制定出标准年正式制定出标准测定方法测定方法.联合国粮食和农业组织联合国粮食和农业组织(FAO)(FAO)在在1969196919741974年年先后发表了测定原理和先后发表了测定原理和1515种农业害虫抗药性测定试行方种农业害虫抗药性测定试行方案案.我国根据实际情况和害虫种类我国根据实际情况和害虫种类,也制定了相应的害也制定了相应的害抗药性测定方案抗药性测定方案.这些方案考虑的因素主要是药剂的作用这些方案考虑的因素主要是药剂的作用方式和昆虫的形态学。方式和昆虫的形态学。a.a.抗性倍数法（抗性倍数法（LDLD5050）让害
48、虫在室内条件下接触到不同剂量（浓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（度）梯度的杀虫剂得到剂量反应关系（LD-PLD-P线）线），计算出，计算出LDLD5050（LCLC5050）和）和LD-PLD-P线的斜率线的斜率b b，然后，然后与敏感品系相比较计算出抗性倍数，以确定抗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。性的有无和程度。b.b.区分剂量（区分剂量（discriminating dosediscriminating dose）法）法 使用使用1 1至至2 2个能够区分害虫种群中抗性个体、杂合个能够区分害虫种群中抗性个体、杂合子和敏感个体的
49、剂量进行测定，从而确定抗性个体频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量，通常做法是根据敏感品系的LDLD9999或或LDLD99.999.9来确定，来确定，但最好通过抗性遗传分析得到区分剂量。但最好通过抗性遗传分析得到区分剂量。LDLD9999：用来杀死一种昆虫群体中几乎所有敏感个：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。性杂合子和抗
50、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，由于杂交下，由于杂交F1F1（RRS S或或SSR R）的毒力回归）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回归线往往不易重叠，通常就可以用敏感毒力回归线的的LDLD9999作为区分剂量，用该区分剂量处理某个种群，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。就可以得到该种群中抗性个体百分率。c.c.单雌系单雌系F1F1代遗传监测（检测）法