1  新煙堿類殺蟲劑

新煙堿類殺蟲劑是全球最重要的一類化學殺蟲劑,對多種害蟲具有較高的殺蟲活性,是防治蚜蟲、飛虱、葉蟬等刺吸式口器害蟲最有效的殺蟲劑種類之一。盡管早在1690年人們就開始用煙草浸出液(主要成分為煙堿)防治農(nóng)業(yè)害蟲,但新煙堿類殺蟲劑的正式研制始于1970年殼牌公司以煙堿結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的先導化合物SD-031588的開發(fā)。1985年,德國拜耳公司和日本農(nóng)藥株式會社合作開發(fā)出了第一個新煙堿類殺蟲劑--吡蟲啉,并于1991年由拜耳公司進行全球推廣。隨后,國際上的幾家大型農(nóng)藥公司相繼研發(fā)出烯啶蟲胺、啶蟲脒和噻蟲嗪等多種新煙堿類殺蟲劑(圖1)。

圖1  新煙堿類殺蟲劑

新煙堿類殺蟲劑作用于昆蟲煙堿型乙酰膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptor,nAChR),是nAChR的選擇性激動劑,該類殺蟲劑能夠通過與昆蟲nAChR的結(jié)合阻斷昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)信號的正常傳導,導致害蟲死亡。新煙堿類殺蟲劑具有高效、廣譜、內(nèi)吸性好的特點,兼具觸殺和胃毒作用,對哺乳動物低毒,可有效防治半翅目、鞘翅目、雙翅目等多種害蟲。自吡蟲啉上市以來,新煙堿類殺蟲劑因其良好的殺蟲活性,在世界范圍內(nèi)已成功取代了有機磷類、氨基甲酸酯類等傳統(tǒng)藥劑在作物保護中的應(yīng)用。新煙堿類殺蟲劑在全球市場中占有重要地位,在2014年該類殺蟲劑的市場占有率在25%以上,近年來其在全球殺蟲劑市場中的占有率雖有下降,但仍是全球第一大殺蟲劑類型。

2  棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性現(xiàn)狀

2.1  國外抗藥性現(xiàn)狀

隨著新煙堿類殺蟲劑使用量的增加,早在2005年害蟲對新煙堿類殺蟲劑的抗性問題就引起了人們的關(guān)注。棉蚜作為一種抗性進化很快的農(nóng)業(yè)害蟲,已對多種新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)生了抗性。盡管在20世紀90年代新煙堿類殺蟲劑才開始市場化推廣,但在2000年左右就有文獻報道棉蚜對新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)生了抗性(表1)。自2001年首次發(fā)現(xiàn)意大利和葡萄牙棉蚜種群對吡蟲啉敏感性降低以來,棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性問題日益嚴重。例如,Herron & Wilson通過診斷計量法監(jiān)測發(fā)現(xiàn),2006-2008年澳大利亞棉蚜田間種群對新煙堿類殺蟲劑的抗性逐年加重,至2008年已對啶蟲脒、噻蟲胺和噻蟲嗪分別產(chǎn)生了6.4倍、10倍和22倍的抗性,且這種抗性趨勢還在不斷發(fā)展,到2009-2010年所監(jiān)測的澳大利亞棉蚜種群中抗性個體的比例已經(jīng)高達96%。在美國,2008-2011年的抗藥性監(jiān)測結(jié)果表明,棉蚜對噻蟲嗪已經(jīng)產(chǎn)生了高水平抗性,其抗性倍數(shù)最高已達562.6倍。2012年,在日本宮崎市也發(fā)現(xiàn)采自黃瓜和甜椒上的棉蚜種群對吡蟲啉、呋蟲胺、噻蟲胺、噻蟲嗪、烯啶蟲胺、啶蟲脒和噻蟲啉這7種新煙堿類殺蟲劑均產(chǎn)生了中等至高等水平的抗性,其中對噻蟲胺的抗性水平最高為687倍,對噻蟲啉抗性水平最低也達到17倍,而對其余5種新煙堿類殺蟲劑的抗性倍數(shù)在43～253倍之間。同樣,在韓國,2012年的抗性監(jiān)測結(jié)果也表明,采自辣椒和黃瓜上的棉蚜對6種新煙堿類殺蟲劑均產(chǎn)生了較高水平的抗性,其中對啶蟲脒、噻蟲胺、吡蟲啉和噻蟲啉的抗性倍數(shù)最高分別達2,682倍、13,756倍、1,542倍和1,393倍。以上研究結(jié)果表明,棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性十分嚴重,已成為世界性難題。

表1  棉蚜抗藥性現(xiàn)狀

2.2  國內(nèi)抗藥性現(xiàn)狀

國內(nèi)棉蚜種群對新煙堿類殺蟲劑的抗性報道稍晚于國外(表1)。2004年,Wang等監(jiān)測發(fā)現(xiàn)采自山東省德州市、菏澤市、聊城市、德州市、泰安市等地的棉蚜田間種群對吡蟲啉和啶蟲脒分別產(chǎn)生了40～97倍和17～76倍的抗性。2004-2007年,河北省廊坊市、保定市、滄州市等地的棉蚜種群對吡蟲啉的抗性均達到了中等至高等水平,最高抗性倍數(shù)達55倍；廊坊市和滄州市棉蚜種群對啶蟲脒也產(chǎn)生了低等至中等水平抗性,抗性倍數(shù)最高達25.8倍。2013年,張國福等對采自山東省聊城市、東營市和泰安市的棉蚜種群對6種新煙堿類殺蟲劑的抗性水平進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)山東省棉蚜種群對吡蟲啉、啶蟲脒、烯啶蟲胺、噻蟲嗪和噻蟲胺均產(chǎn)生了中等水平抗性,對噻蟲啉產(chǎn)生低等水平抗性。2013-2014年,邱縣、濱州市、西華縣的棉蚜種群對吡蟲啉的抗性倍數(shù)均大于900倍,達到高水平抗性。張學濤等于2010年的監(jiān)測結(jié)果表明,新疆維吾爾族自治區(qū)(簡稱新疆)石河子市的棉蚜田間種群對啶蟲脒產(chǎn)生了高水平抗性,抗性倍數(shù)最高達270.0倍。河北省廊坊市、新疆阿克蘇、山東省德州市和新疆奎屯市棉蚜種群對吡蟲啉分別產(chǎn)生了22.6倍、26.3倍、53.5倍和61.1倍的抗性。2018年,帕提瑪.烏木爾汗等研究發(fā)現(xiàn),采自新疆棉區(qū)的棉蚜種群對新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)生了中、高水平的抗性,其中對吡蟲啉、啶蟲脒和噻蟲嗪的抗性分別為85.2～412倍、221～777倍和122～1,095倍。同年,安靜杰等監(jiān)測結(jié)果表明,河北省棉蚜種群對吡蟲啉、噻蟲嗪、噻蟲胺均產(chǎn)生了中等至高等水平抗性,其中對吡蟲啉的抗性水平高達1,367.3倍。2019年,部分采自山東省黃瓜上的瓜蚜(棉蚜)種群對吡蟲啉和啶蟲脒產(chǎn)生了中等水平抗性,抗性倍數(shù)最高分別達15.7倍和17.5倍。以上結(jié)果表明,我國棉蚜田間種群對新煙堿類殺蟲劑的抗性水平普遍較高,需繼續(xù)加強抗性治理,以延緩抗性發(fā)展,提高新煙堿類殺蟲劑對棉蚜的防治效果。

2.3  交互抗性

新煙堿類殺蟲劑因其與其他種類殺蟲劑無交互抗性而被廣泛使用,但越來越多的研究發(fā)現(xiàn)新煙堿類殺蟲劑之間存在較高的交互抗性風險,值得大家注意。例如,Chen等交互抗性測定結(jié)果表明,抗吡蟲啉棉蚜品系(抗性倍數(shù)＞1,215倍)對啶蟲脒和氟啶蟲胺腈具有高達1,776倍和260倍的交互抗性。Wei等發(fā)現(xiàn)抗噻蟲嗪棉蚜品系對聯(lián)苯菊酯(11.71倍)、氟氯氰菊酯(17.90倍)、氰戊菊酯(6.85倍)、噻蟲胺(6.56倍)、殺撲磷(5.34倍)和高效氯氰菊酯(4.53倍)均存在明顯的交互抗性。Zhang等測定結(jié)果也表明,抗噻蟲嗪瓜蚜(棉蚜)品系(抗性倍數(shù)＞2,325.6倍)對啶蟲脒、呋蟲胺、烯啶蟲胺和噻蟲胺分別具有76.6倍、142.3倍、299.9倍和311.7倍的交互抗性。此外,抗呋蟲胺瓜蚜(棉蚜)品系(抗性倍數(shù)為74.7倍)對噻蟲嗪具有15.3倍的交互抗性。

3  棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性機制

棉蚜對新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)生抗性的機制主要涉及解毒代謝能力的增強和靶標敏感性的下降(表2),下面將主要從細胞色素P450、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶等介導的代謝抗性和靶標抗性兩方面進行論述。

3.1  代謝抗性

3.1.1  細胞色素P450介導的抗藥性

細胞色素P450是生物體內(nèi)最重要的解毒代謝酶,在害蟲抗藥性產(chǎn)生過程中具有非常重要的作用。作為多功能氧化酶系的主要組成部分,細胞色素P450對殺蟲劑的代謝能力直接影響昆蟲對殺蟲劑的耐受性。P450介導的殺蟲劑代謝解毒作用是許多害蟲對殺蟲劑產(chǎn)生抗性的重要機制。目前已知棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性大多與P450介導的解毒代謝增強有關(guān)。例如,石緒根通過增效劑試驗和酶活性測定試驗,發(fā)現(xiàn)多功能氧化酶在棉蚜對吡蟲啉的抗性中起著重要作用。郭天鳳等同樣發(fā)現(xiàn)多功能氧化酶與棉蚜對吡蟲啉和啶蟲脒的抗性密切相關(guān)。Wu等通過對P450基因表達量的分析發(fā)現(xiàn),CYP3家族P450基因的上調(diào)表達可能是棉蚜對噻蟲嗪產(chǎn)生抗性的主要原因。同樣,CYP6CY14、CYP6DC1和CYP6CZ1等P450基因的過表達是棉蚜對啶蟲脒產(chǎn)生代謝抗性的重要機制,CYP6CY14、CYP6CY22和CYP6UN1的過表達在棉蚜對呋蟲胺產(chǎn)生抗性過程中起重要作用。此外,Hirata等通過S2細胞真核表達在新煙堿類殺蟲劑抗性品系中顯著上調(diào)表達的CYP6CY22和CYP6CY13基因,并進行體外代謝試驗,發(fā)現(xiàn)棉蚜P450能夠快速代謝吡蟲啉、啶蟲脒、噻蟲啉等新煙堿類殺蟲劑,證實了P450基因過表達是介導棉蚜對新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)生代謝抗性的重要機制。

3.1.2  羧酸酯酶介導的抗藥性

羧酸酯酶作為另外一種十分重要的解毒酶,能夠催化水解含羧基酯鍵、酰胺鍵和硫酯鍵的化合物。許多用于棉蚜防治的化學殺蟲劑,如有機磷類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類等殺蟲劑,其分子結(jié)構(gòu)中都含有酯鍵,因此,羧酸酯酶代謝能力的增強也是棉蚜抗藥性產(chǎn)生的重要機制之一。已有研究表明,羧酸酯酶活性(以αNA為底物)在棉蚜吡蟲啉抗性品系中均顯著高于敏感品系,推測其與棉蚜對吡蟲啉的抗性有關(guān)。楊煥青等研究發(fā)現(xiàn),對吡蟲啉產(chǎn)生24.38倍抗性的棉蚜品系的羧酸酯酶比活力是敏感品系的2.73倍,史曉斌等也發(fā)現(xiàn)吡蟲啉抗性棉蚜品系的羧酸酯酶比活力是敏感品系的2.87倍,說明棉蚜對吡蟲啉的抗性產(chǎn)生與羧酸酯酶解毒能力的升高有關(guān)。崔麗等對田間棉蚜抗性品系的酶活性測定結(jié)果表明,對吡蟲啉產(chǎn)生中等水平抗性的棉蚜田間種群(阿克蘇種群和奎屯種群)羧酸酯酶的比活力分別是敏感種群的1.6倍和1.7倍,說明羧酸酯酶活力的升高與棉蚜對吡蟲啉的抗性形成有關(guān)。值得注意的是,新煙堿類藥劑的化學結(jié)構(gòu)中不含酯鍵,那么羧酸酯酶如果作為吡蟲啉的抗性機制的話僅有一種可能性,即作為結(jié)合蛋白起作用。但是上述研究報道僅是一個相關(guān)性,并沒證明作為結(jié)合蛋白的作用。因此,羧酸酯酶介導棉蚜對新煙堿類殺蟲劑抗性的分子機制并不明確。

3.1.3  谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶介導的抗藥性

谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶催化谷胱甘肽結(jié)合反應(yīng)最開始的步驟,是該反應(yīng)的關(guān)鍵酶,催化親核性(還原性)的谷胱甘肽與不同種類的親電子外源化合物發(fā)生反應(yīng),使還原性谷胱甘肽與有害親電子基團結(jié)合并排出體外,起到解毒代謝的作用。以谷胱甘肽為介質(zhì)的代謝,主要有2種：第1種是以還原型谷胱甘肽作為催化劑的代謝反應(yīng),第2種是還原型谷胱甘肽與底物直接結(jié)合的代謝反應(yīng)。有研究表明谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶與棉蚜對新煙堿類殺蟲劑抗性相關(guān),例如,潘文亮等通過酶活性測定試驗證實谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活力增強在棉蚜對吡蟲啉的抗性中起重要作用。楊煥青等(2009)研究也發(fā)現(xiàn),抗吡蟲啉棉蚜品系谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶的比活力是敏感品系的1.57倍,說明谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶比活力的提高是引起棉蚜對吡蟲啉產(chǎn)生抗性的重要原因之一。崔麗等認為,我國新疆阿克蘇地區(qū)和奎屯市的棉蚜田間種群對吡蟲啉的抗性與谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活性的增強相關(guān)。

3.1.4  UDP-葡糖基轉(zhuǎn)移酶介導的抗藥性

UDP-葡糖基轉(zhuǎn)移酶(UDP-glycosyltransferase,UGT)是一種重要的Ⅱ相代謝酶,能夠催化多種內(nèi)源和外源物質(zhì)與葡萄糖醛酸結(jié)合,在昆蟲內(nèi)源和外源化合物的解毒代謝中具有重要作用。近年來,有研究表明UGT在害蟲中起非常重要的解毒代謝作用,參與害蟲對防治藥劑的抗性形成。例如,Li等研究發(fā)現(xiàn)UGT在小菜蛾P(guān)lutella xylostella(L.)對氯蟲苯甲酰胺抗性形成中起著重要作用。在棉蚜中,UGT也被發(fā)現(xiàn)在棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性產(chǎn)生過程中起著重要的解毒代謝作用。例如,在棉蚜對噻蟲嗪抗性品系中有13個UGT基因顯著上調(diào)表達,且RNAi沉默UGT348A2、UGT344B4和UGT344J2這3個UGT基因表達均能顯著提高抗性棉蚜對噻蟲嗪的敏感性,說明UGT基因的過量表達與棉蚜對噻蟲嗪的抗性相關(guān)。Chen等研究發(fā)現(xiàn),在棉蚜吡蟲啉抗性品系中UGT343A4、UGT344B4、UGT344C7等多個UGT基因顯著上調(diào)表達,且在蛋白水平上UGT344A16、UGT344B4、UGT344C7和UGT344N4的表達水平也顯著高于敏感品系,進一步RNAi沉默UGT344B4和UGT344C7的表達能夠顯著提高吡蟲啉抗性品系棉蚜對吡蟲啉的敏感性,證實UGT344B4和UGT344C7的過量表達與棉蚜對吡蟲啉的抗性有關(guān)。Ma等在棉蚜對氟啶蟲胺腈抗性機制研究中也發(fā)現(xiàn),UGT344B4、UGT344C5、UGT344A11等7個UGT基因在棉蚜氟啶蟲胺腈抗性品系中顯著上調(diào)表達,而RNAi沉默4個UGT344亞家族基因(UGT344B4、UGT344C5、UGT344A11和UGT344L2)均能夠顯著提高棉蚜對氟啶蟲胺腈的敏感性,說明多個UGT基因的過表達也是棉蚜對氟啶蟲胺腈產(chǎn)生代謝抗性的重要原因之一。

3.1.5  ABC轉(zhuǎn)運蛋白介導的抗藥性

Pan等研究發(fā)現(xiàn),與敏感品系相比,棉蚜對噻蟲嗪抗性品系中多個ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因顯著上調(diào)表達,且抑制過表達的ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因ABCA2、ABCD1、ABCD2、ABCE1和ABCG15能夠顯著提高抗性棉蚜對噻蟲嗪的敏感性,說明棉蚜對噻蟲嗪的抗性與ABC轉(zhuǎn)運蛋白有關(guān)。類似地,Wang等通過比較室內(nèi)敏感品系和氟啶蟲胺腈抗性品系A(chǔ)BC轉(zhuǎn)運蛋白基因的表達差異,發(fā)現(xiàn)AB‐CA1、ABCA2、ABCB1等10個ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因在抗性品系中顯著上調(diào)表達,且RNA干擾ABCA1和ABCD1兩個基因顯著提高了抗性棉蚜對氟啶蟲胺腈的敏感性,說明ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因的上調(diào)表達也參與了棉蚜對氟啶蟲胺腈的抗性形成。

3.2  靶標抗性

分子靶標抗性變異是害蟲產(chǎn)生抗藥性的重要機制。新煙堿類殺蟲劑的作用靶標是煙堿型乙酰膽堿受體,因此,nAChR靶標位點突變是棉蚜對新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)生抗性的重要機制。Koo等研究發(fā)現(xiàn)棉蚜煙堿型乙酰膽堿受體β1亞基環(huán)D區(qū)的R81T突變是其對吡蟲啉產(chǎn)生抗性的重要機制,且體外試驗證實R81T突變介導的靶標敏感性下降與棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性直接相關(guān)。Kim等在棉蚜吡蟲啉抗性品系中檢測到L80S和R81T突變,也證實其與吡蟲啉抗性相關(guān)。Zhang等采用實時熒光定量特異性等位基因PCR(real-time PCR amplififi cation of specifific-allele,RT-PASA)技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn),采自廊坊市和德州市的田間吡蟲啉抗性棉蚜種群中存在R81T突變個體,而崔麗等通過對我國田間棉蚜種群的突變檢測也發(fā)現(xiàn),nAChR β1亞基的R81T突變與棉蚜對吡蟲啉的抗性相關(guān)。Chen等在室內(nèi)篩選的吡蟲啉高抗品系(抗性倍數(shù)＞1,215倍)的β1亞基上同時檢測到了R81T、V62I和K264E三個位點突變,其中V62I和K264E突變?yōu)槭状伟l(fā)現(xiàn),V62I位于LoopD前翼序列,而K264E位于跨膜區(qū)域TM1和TM2之間,進一步對田間種群的檢測結(jié)果也證實這3個位點突變均與棉蚜對吡蟲啉的抗性相關(guān),說明nAChR靶標突變是棉蚜對吡蟲啉產(chǎn)生抗性的關(guān)鍵原因。此外,Munkhbayar等和Wang等通過對采自我國新疆和山東省的棉蚜田間種群的突變檢測也發(fā)現(xiàn)nAChRβ1亞基上R81T和K264E突變與棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性有關(guān)。

此外,nAChR受體基因低水平表達可能也在棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性形成中發(fā)揮著重要作用。例如,比較吡蟲啉抗性和敏感品系nAChRβ1亞基的表達量,發(fā)現(xiàn)其表達量在棉蚜吡蟲啉抗性品系中顯著下調(diào),說明其低水平表達與棉蚜對吡蟲啉的抗性形成有關(guān)。同樣,在棉蚜噻蟲嗪抗性品系中,在nAChR各亞基中均未檢測到靶標位點突變,但其α1、α4-1、α4-2、α5及α7亞基在轉(zhuǎn)錄水平上分別下調(diào)表達3.32倍、1.60倍、2.05倍、5.41倍和1.48倍,說明棉蚜α1、α4-1、α4-2、α5及α7亞基的下調(diào)表達可能在棉蚜對噻蟲嗪的抗性形成中起著一定作用。

表2  棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性機制

4  棉蚜抗性治理策略

Georghiou & Saito從化學藥劑使用的角度提出了害蟲抗藥性治理的3種策略,即適度治理、飽和治理和多向進攻治理。適度治理主要通過降低殺蟲藥劑的選擇壓力,延緩抗性發(fā)展。具體措施包括采用低劑量用藥,保留一定比例的敏感基因型,減少施藥次數(shù),選用殘效期短的化合物,避免使用緩釋劑,主要針對成蟲施藥,盡量局部而不是大面積施藥,人為設(shè)置一定的庇護區(qū),提高施藥害蟲種群閾值等。和適度治理相反,飽和治理的目的是盡可能的提高選擇壓,消除抗性雜合子中的抗性等位基因,延緩抗性發(fā)展。其主要措施是通過高劑量用藥,殺死大多數(shù)雜合子,使抗性功能隱性化。多向進攻治理主要是根據(jù)毒物對生物的多位點作用,使靶標不易產(chǎn)生抗性,一般通過殺蟲藥劑的輪用、混用以及分區(qū)施藥來延緩抗性發(fā)展。針對棉蚜抗性嚴重的特點,建議采取以下幾種措施,盡量延緩棉蚜的抗性發(fā)展。

4.1  加強田間種群抗藥性動態(tài)監(jiān)測

抗藥性監(jiān)測是制定害蟲抗藥性治理策略和精準選藥的關(guān)鍵,要綜合利用各種抗藥性檢測技術(shù),系統(tǒng)測定棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性發(fā)生頻率和抗性水平的時空變化,了解其抗性發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律。為盡量延長新殺蟲劑的使用壽命,應(yīng)該從其開始應(yīng)用之時就制定抗性監(jiān)測計劃,并持續(xù)進行監(jiān)測。同時,利用現(xiàn)代分子生物學技術(shù),調(diào)查棉蚜對新煙堿類殺蟲劑抗性形成的相關(guān)基因資源,了解抗性相關(guān)基因的種類、頻率及其分布。根據(jù)抗性監(jiān)測結(jié)果,制定抗性治理策略,指導田間科學用藥,延緩棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性發(fā)展,延長殺蟲劑的使用壽命。

4.2  合理選擇混用和輪用殺蟲劑組合

抗性治理中的藥劑混用是利用一組具有獨立作用機制的化合物,形成多位點作用,其中任何一種化合物對昆蟲的選擇壓力都低于抗性發(fā)展的要求,因而不會引發(fā)抗性的產(chǎn)生。殺蟲劑混用防治害蟲時,一種組分不能殺死的個體可能被另一組分殺死,因為對所有殺蟲劑都具有抗性的個體幾乎不存在。殺蟲劑混用作為克服或延緩抗性發(fā)展的措施需注意以下幾點：① 混用的各組分的作用機制應(yīng)彼此不同,如果作用機制相同,則害蟲很可能對混劑中的各組分產(chǎn)生交互抗性,反而促進了抗性發(fā)展；② 害蟲對混用的每一組分的抗性機制應(yīng)該不同,即害蟲對混用各組分的抗性機制不同；③ 混用的各組分的殘效期應(yīng)基本相等,如果混用的組分之一殘效期明顯長于其他組分,將會造成選擇壓力不平衡,失去混用的意義。

殺蟲劑輪用的主要依據(jù)是害蟲抗藥性是在殺蟲劑存在條件下“瞬間進化”的結(jié)果,但抗性個體在對殺蟲劑產(chǎn)生抗性的同時往往會產(chǎn)生適合度代價,如發(fā)育期延長、生殖力下降、個體變小、體重減輕等；當產(chǎn)生抗性的“瞬間進化”條件(殺蟲劑的選擇壓力)消失時,抗性個體因為生物學上的劣勢而逐漸被淘汰,在種群中的頻率下降,最終抗性種群對藥劑的敏感度會恢復。進行殺蟲劑輪用時要注意：最好選擇具有負交互抗性的藥劑,以形成反選擇作用,有效延緩或阻止害蟲抗藥性的發(fā)生；選用作用機制不同的藥劑進行輪用,避免形成交互抗性；設(shè)置合理的輪用間隔期,這是殺蟲劑輪用能否成功的關(guān)鍵,輪用間隔期一定要足以使昆蟲種群對上一次所使用藥劑的抗性得到恢復；殺蟲劑的輪用同樣也應(yīng)該在藥劑開始應(yīng)用的早期就實施。例如,在棉蚜田間防治過程中可以輪換使用對棉蚜防控效果較好,且與新煙堿類殺蟲劑無交互抗性的新型殺蟲劑雙丙環(huán)蟲酯,以延緩棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性發(fā)展。

4.3  合理使用增效劑

增效劑是一類本身對害蟲沒有生物活性或活性較低的化合物,但其與殺蟲劑聯(lián)合使用后會使殺蟲劑的毒力顯著增強。增效劑可以通過抑制相關(guān)解毒代謝酶的活性,消除因代謝抗性機制產(chǎn)生的抗性,從而達到提高藥效,減少用藥量,延緩抗性發(fā)展的目的。代謝抗性是棉蚜對新煙堿類殺蟲劑產(chǎn)生抗性的重要原因,因此合理使用增效劑能夠在一定程度上延緩棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性發(fā)展。例如,郭天鳳等發(fā)現(xiàn),增效醚(piperonyl butoxide,PBO)和三苯基磷酸酯(triphenyl phosphate,TPP)能夠顯著提高棉蚜對吡蟲啉和啶蟲脒的敏感性；Chen等研究表明,PBO和TPP兩種增效劑能夠顯著提高棉蚜對呋蟲胺的毒力。因此,盡管PBO和TPP可能不能直接作為增效劑使用,但是這些研究結(jié)果表明通過合理使用增效劑可以達到提高新煙堿類殺蟲劑對棉蚜的防治效果,減少用藥次數(shù),降低選擇壓力的目的。

4.4  充分利用各種防治措施實現(xiàn)綜合防治

棉蚜具有繁殖速度快、種群數(shù)量大、適應(yīng)性強的特點,能快速適應(yīng)防治藥劑并產(chǎn)生抗性,在田間棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性發(fā)展十分迅速。因此,要從根本上解決棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性問題,需要大力開發(fā)和利用農(nóng)業(yè)防治、生物防治等環(huán)境友好型控制策略,根據(jù)綜合防治的理念對其進行綜合防治。盡量降低棉蚜種群數(shù)量,減少棉蚜暴發(fā)成災(zāi)的可能,降低對化學農(nóng)藥的依賴性。

5  展望

目前絕大多數(shù)研究僅能證明P450、UGT等代謝酶解毒代謝增強與棉蚜對新煙堿類殺蟲劑抗性的相關(guān)性,直接的代謝試驗證據(jù)還比較少,僅個別基因的表達產(chǎn)物完成了代謝試驗,因此還需加強對其直接代謝作用的研究。此外,目前雖有P450等抗性相關(guān)基因過表達分子調(diào)控機制的報道,但棉蚜對新煙堿類殺蟲劑抗性形成的相關(guān)基因過表達分子調(diào)控機制還較少,仍需加強相關(guān)研究。

盡管近年來有雙丙環(huán)蟲酯、氟啶蟲胺腈等新型殺蟲劑應(yīng)用于棉蚜的田間防治,但新煙堿類殺蟲劑仍是我國目前棉蚜防治中應(yīng)用最多的一類殺蟲劑。因此,棉蚜對吡蟲啉、啶蟲脒等新煙堿類殺蟲劑的抗性問題仍不容忽視,需要繼續(xù)對其抗藥性機理進行深入研究。在棉蚜田間防治和抗藥性治理過程中,要持續(xù)監(jiān)測棉蚜田間種群的抗藥性現(xiàn)狀,并根據(jù)抗藥性監(jiān)測結(jié)果,制定合理的抗藥性治理策略,科學指導田間用藥,提高田間防治效果。同時,要根據(jù)棉蚜對新煙堿類殺蟲劑的抗性機制,在充分利用現(xiàn)有防治藥劑的基礎(chǔ)上,結(jié)合農(nóng)業(yè)防治、物理防治和生物防治等綜合防治方法,盡量降低新煙堿類殺蟲劑對棉蚜的選擇壓,以延緩抗性發(fā)展,達到對棉蚜進行持續(xù)防控的目的。

來源：《植物保護學報》2021年第5期 作者：馬康生1,2 王靜慧3 解曉平4 高希武2*(1.華中農(nóng)業(yè)大學植物科學技術(shù)學院；2.中國農(nóng)業(yè)大學植物保護學院昆蟲學系；3.百色學院農(nóng)業(yè)與食品工程學院；4.中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所)