昆虫抗药性机制研究进展

２００６年第４期江蕾　止　昆虫抗药性机制研究进展　倪智伟　浦冠勤　（苏州大学城市科学学院２１５１２３）　摘　要人类对于害虫抗药性的关注，首推Ｍｅｌａｎｄｅｒ于１９０８年有关梨园盾蚧（Ａｓｐｉｄｉｏｔｕｓ　ｐｅｒｎｉｃｉｏｓｕｓ）对石硫台剂产生抗性的报道…。　目前为止已经发现不少害虫对各种杀虫剂产生不同程度的抗性。根据１９８８年Ｇｅｏｒｇｈｉｏｕ报道，全世界已有５０４种昆虫产生了抗药性。我国自　１９６３年发现棉蚜和棉红蜘蛛对内吸磷产生抗性以来，根据文献初步统计至少已有３０多种害虫产生了抗性。尽管人们在对杀虫剂的更新、混　合、交替使用方面做了大量的工作，延缓了害虫对于杀虫剂抗药性的产生，但是昆虫对杀虫剂的抗性仍明显呈上升趋势。本文主要综述近年来　昆虫抗药性机制的研究进展。　关键词昆虫抗药性代谢抗性　增效机制　昆虫抗药性是指在使用杀虫剂后，害虫对某种　杀虫剂所产生的抗药能力，而且这种由于使用了杀　２昆虫的抗药性机理　虫剂所产生的抗药能力是可以遗传下去的。这是昆　关于昆虫对杀虫剂的抗药性机理目前已有许多　虫在不利的环境条件下求得生存的一种进化现象。　报道，大体上可分为行为抗性、生理生化抗性（主要　１９３９年，第一种杀虫剂ＤＤＴ在全球范围内被广泛　是代谢抗性）和遗传机制等３个方面。　使用，１９４６年首次发现昆虫对ＤＤＴ的抗药性。６Ｏ　２．１行为抗性　年来：随着杀虫剂种类的增加和广泛使用，具有抗药　行为抗性是指昆虫受药剂刺激后，习性发生了　性的昆虫种类不断增加，已引起人们越来越多的关　改变，从一个地方迁到了另一个地方的现象。这种　注和重视　。　机理是指昆虫在杀虫剂的作用下，那些具有有利于　１　昆虫抗药性的形成　生存的行为习性的个体得以保存下来，从而使整个　昆虫群体改变了原有的行为习性。如非洲的斯威士　关于昆虫抗药性的形成有选择和诱变　种学　兰和罗德西亚的冈比亚按蚊（Ａｎｏｐｈｅｌｅｓ　ｇａｍｂｉａｅ）原　说　ｊ。选择学说认为是昆虫种群中某些个体早就　来是栖息于人类居住区，喜吸人血，用六六六防治８　存在着抗性基因，在通常的自然选择中，这些个体的　年以后，在人的居住处几乎找不到这种按蚊，而户外　抗性未能得以表现。但是在含有杀虫剂的环境中，　却很多，并且毫无例外地只叮动物不叮人。很显然，　抗性得到表现而得以生存，并不断地繁殖下去，将这　这是六六六筛选了喜户外和喜叮动物血的按蚊种群　种抗性能力遗传给下一代。由于这种抗性基因是早　的结果　。　已存在的，所以认为抗药性也是一种前适应现象，杀　２．２昆虫的生理生化抗性　虫剂只是起到选择的作用。诱变学说则认为是昆虫　一般认为昆虫抗药性的机制主要有：杀虫剂对　种群中某些个体根本不存在抗性基因，而是由于使　昆虫的穿透率下降；昆虫对杀虫剂的解毒代谢作用　用了杀虫剂以后，使得种群中的某些个体发生了基　的增强；杀虫剂作用靶标敏感性下降等３方面，其中　因突变，因而产生了抗性基因。所以认为这是昆虫　又以后两方面最为重要。　抗药性的一种后适应现象，杀虫剂起到了诱变剂的　２．２．１　杀虫剂对昆虫的穿透率下降　作用。现在大多数学者普遍承认和接受选择学说。　杀虫剂必须要穿透昆虫的表皮、呼吸系统或肠　但是，无论是选择学说还是诱变学说，在抗药性的形　腔，经吸收、运输、分布和贮存，最后到达靶标部位作　成是由于杀虫剂作用的结果这一点上是相同的　Ｊ。　用而引起致死。这些途径中任一环节的改变都有可　・为通讯作者　维普资讯 http://www.cqvip.com

江莩奎卫２００６年第４期　能延缓药物到达作用靶点的时间而出现药效下降。　然而仅有少数报道认为抗性与杀虫剂对昆虫的穿透　率下降有关，这可能是由于昆虫体壁结构复杂，单一　的改变不足以阻断杀虫剂的穿透。现已查明一个叫　作“ｐｅｎ”的基因与杀虫剂对家蝇的表皮穿透性有　关，它位于家蝇的第三条染色体上＿６　Ｊ。　２．２．２昆虫对杀虫剂的解毒代谢作用增强　代谢作用增强又称代谢抗性，它是指由于各种　不同的酶增加了杀虫剂的降解能力，使杀虫剂无法　到达作用部位。代谢抗性涉及的解毒酶主要有３大　类：酯酶、多功能氧化酶和谷胱甘肽ｓ转移酶。　２．２．２．１酯酶（Ｅｓｔ）　Ｅｓｔ是能够水解酯键的一类水解代谢酶。特别　是有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂都含有酯键，在许　多情况下的抗性机制是Ｅｓｔ含量升高。酯酶活力的　增加在一些昆虫对有机磷类杀虫剂的抗性中起着很　重要的作用，对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性也有一　定影响。导致酯酶活力增强的原因有两个：一是酯　酶中的某个或某些同工酶发生了变构；二是酯酶量　的增加。一般认为Ｅｓｔ相关抗性的分子机制主要有　结构基因突变、基因扩增及转录水平的调节等。如　法国学者Ｍｏｕｃｈｅｎｓ等（１９９０）和Ｒａｙｍｏｎｄ等（１９９１）　测定了五斑序蚊中酯酶Ｂ１基因的序列，并对其分　子结构进行了分析。抗性测试表明，该基因扩增　２５０倍，对双硫磷产生８００倍的抗性。　２．２．２．２细胞色素Ｐ４５０氧化酶系　至２００２年底，Ｇｅｎ　ｂａｎｋ中记录的昆虫Ｐ４５０　序列已超过８００个，基因组测序表明，果蝇基因组　中有９０个Ｐ４５０基因＂Ｊ：冈比亚按蚊基因组有１　１　１　个Ｐ４５０基因ｌ８　Ｊ。Ｐ４５０是昆虫体内参与各类杀虫　剂和其它内、外源化合物代谢的主要解毒酶　系——多功能氧化酶系的末端氧化酶，起着与底　物结合以及从ＮＡＤＰＨ（还原型辅酶Ⅱ）传递电子　到ＮＡＤＰＨ细胞色素Ｐ４５０还原酶的重要作用。它　是昆虫体内的微粒体多功能氧化酶（ＭＦＯ）酶系中　的重要组成部分。抗性昆虫的Ｐ４５０酶系有效地　催化杀虫剂的代谢和降解，使杀虫剂不能作用于　分子靶标，这主要是Ｐ４５０介导抗性的化学本质所　引起的。根据已有的研究结果，Ｐ４５０介导昆虫抗　药性的可能机制如下：（１）Ｐ４５０的过量表达；（２）　氨基酸残基的改变；（３）Ｐ４５０的过量表达和氨基　酸替换联合作用。　２．２．２．３谷胱甘肽Ｓ转移酶（ＧＳＴ）　谷胱甘肽ｓ转移酶是一类催化还原型谷胱甘肽　与各种亲电化合物的亲核加成反应的酶，它对有机　磷杀虫剂的代谢影响很大，实验证明在抗性昆虫中　ＧＳＴ的活性已有升高。这类酶广泛存在于动物、植　物、昆虫、酵母、霉菌和各种细菌中，ＧＳＴｓ（谷胱甘肽　ｓ转移酶系）活性的提高是许多昆虫和螨类对有机　磷杀虫剂产生抗性的重要机理之一。有关ＧＳＴｓ的　研究最早始于１９６０年，当用几种有机磷药剂同哺乳　动物或昆虫的组织匀浆液保温后，从高速离心的上　清液中分离鉴定出了有机磷化合物脱烷基的代谢　物，当时并未引起注意。后来研究发现在大白鼠肝　和昆虫组织匀浆液可溶性酶中对甲基和乙基对硫磷　脱烷基作用一定需要ＧＳＨ（还原型谷胱甘肽）的参　与，从而导致了ＧＳＴｓ的发现。此后在其它的研究　中陆续证明了这一非氧化水解的新代谢途径的存　在，而且还证明了在整个转移反应中只有一个烷基　被脱去　。　２．２．３杀虫剂作用靶标敏感性下降　靶标敏感性下降又称靶标抗性，也是产生抗性　的原因之一，是指由于杀虫剂作用靶标敏感度降低　而产生的抗性。杀虫剂作用的靶标主要有：乙酰胆　碱酯酶、神经轴突钠离子通道、＾ｙ－氨基丁酸受体氯离　子通道及保幼激素受体等。其中与抗性有关的主要　是前３种靶标。Ａｈｎ　Ｙ　ｊ．１１　等对抗二氯苯醚菊酯的　家蝇进行了电生理学研究，用Ｆ１代雄性回交法，把　回交子代的胸神经节暴露于１０　Ｍ二氯苯醚菊酯　中，然后用多染色体标记法进行连锁组分析，结果显　示，抗二氯品系的神经不敏感性是由位于第三条染　色体上的隐性基因所决定的。　２．３昆虫的遗传机制　昆虫的遗传机制主要是对基因、染色体和转座　子的有关研究，下面分别介绍它们与昆虫抗药性的　关系。　２．３．１基因与抗性　昆虫的抗药性是一种遗传性状，其抗性基因本　身就存在于昆虫体内，参与体内的各种代谢过程。　昆虫的抗药性主要由单基因控制或多基因控制。控　制抗药性的单基因与控制其他性状的基因一样，有　些位于常染色体，有些在性染色体中。其遗传方式　可以是显性、隐性、半显性或半隐性。Ｒｏｕｓｈ和　Ｗｏｌｆｅｎｂａｒｇｅｒ［１¨用抗性品系（Ｒ）与敏感品系（ｓ）单　维普资讯 http://www.cqvip.com

个配对杂交得Ｆ１，并用Ｆ１与Ｓ回交，通过毒力回归　线（ＬＤ—Ｐ线）所示抗性基因分离情况确认烟芽夜蛾　对乙肟威的抗性为单一的常染色体上的不完全显性　基因所支配。Ｈｅｉｍ等¨　报道，马铃薯叶甲（Ｌｅｐｔｉｎｏ．　ｔａｒｓａ　ｄｅｃｅｍｌｉｎｅａｔａ）对氰戊菊酯的抗性是由半隐性、　性连锁基因控制的。抗性基因为多基因控制的性　状，作用方式很复杂，目前主要是通过Ｆ２代和回交　后代的ＬＤ－Ｐ线来分析判断抗性是否与多基因　有关。　２。３。２染色体与抗性　染色体是基因的载体，因此，染色体的结构变化　将改变基因间的距离、连锁关系以及基因重组，从而　影响抗性基因的表达。Ｂｌａｃｋｍａｎ等分析了世界各　地桃蚜（Ｍｙｚｕｓ　ｐｅｒｓｉｃａｅ）的第１和第Ⅲ染色体（Ａｌ，　３）之间的易位对有机磷抗性的影响后发现，Ａ易位　和抗性是完全连锁的。　・　２．３．３转座子与抗性　转座因子（ＴｒａｎｓｐｏｓａｂｌｅＥｌｅｍｅｎｔｓ，ＴＥｓ）是一段ＤＮＡ　序列，可在基因组内转移。根据其转座机制分成两　大类：（１）通过类似反转录病毒的ＲＮＡ中间体进行　转座，这种转座子需要反转录酶从ＲＮＡ拷贝ＤＮＡ，　转座子本身能编码这种酶，这种转座子具有特异性　末端重复序列；（２）没有ＲＮＡ中间体形式，在末端　具有短的（如Ｐ因子长为３０ｂｐ）或长的反向重复序　列。当ＴＥｓ插入某一与抗性有关的基因内部或其附　近时，可以对该基因的表达产生影响，增加其抗性　水平。　３　杀虫剂的互作增效机制　杀虫剂的混用（ｍｉｘｅｄｕｓｅ）和混剂使用（ｍｉｘｔｕ．　ｒｅｕｓｅ）是目前害虫抗药性治理的重要措施之一，它　可以降低对靶标昆虫抗性发展的速率；另一方面可　以延长现有农药的使用寿命，减少农药的使用量，减　轻环境污染和降低防治成本　。唐振华等¨　用马　拉硫磷和敌百虫单独处理３Ｏ代和３１代淡色库蚊，　见到对马拉硫磷和敌百虫的抗性分别为敏感品系的　２８６倍和３０３倍，而已处理的品系对马拉硫磷和敌　百虫的抗性均在７Ｏ倍以下。杀虫剂互作增效机理　的研究对于杀虫剂的毒理学和指导科学、合理、快　速、准确地进行杀虫剂的复配具有积极的意义。关　于互作增效机理目前已有了一些研究积累，主要在　以下２个方面：　２００６年第４期江善　上　３．１理化互作　复配药剂间的理化互作主要是指各药剂经过复　配以后，他们本身的物理和化学性质发生了改变所　引起的药理学性质的改变，这种互作比较普遍，是在　昆虫体外进行的。例如：将敌百虫与杀螟硫磷制成　乳油复配剂，它能够改善敌百虫的制剂性能，提高防　效；溴氰菊酯与有机磷的复配可以中和溴氰菊酯的　负温度系数。　３．２毒理互作　毒理互作是指复配的药剂间在穿透表皮进入虫　体直至表现出生物活性的全部生理生化过程中相互　作用，其中包括在穿透过程中的互作，转运和储存过　程中的互作、在代谢酶系上的互作和在靶标上的互　作等４部分。　４小结　综上所述，昆虫对农药的反应是多方面的，首先　是逃避，然后就是表皮穿透性的降低，延缓了药剂到　达耙标部位的时间，使得抗性个体有更多的时间降　解药剂。这两者的结合使得昆虫对抗性产生很大的　影响。目前，我们的目标是把重点转向分子遗传和　进化的研究，通过改变基因的结构来改变昆虫对农　药的抗性。相信在不久的将来，通过科学家们不断　探索抗药性的机理，阐明它们的生理功能和昆虫抗　药性的关系，将不断发现新的抗性因素，为开创新的　抗性治理提供理论依据。　参考文献　１陆庆光．持续农业的关键技术之一——ＩＰＭ［Ｊ］．世界农　业１９９７，２（２１４）：４５—４６　２　Ｄｅｎｈｏｌｍ　Ｉ，Ｄｅｖｉｎｅ　ＧＪ。Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ　ＭＳ．Ｉｎｓｅｃｔｉｃｉｄｅ　ｒｅｓｉｓｔ．　ａｌｌｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｏｖｅ，ｓｃｉｅｎｃｅ，２００２，２９７（５５９０）：２２２２—２２２３　３唐振华．昆虫抗药性的遗传与进化［Ｍ］．上海：上海科学　技术文献出版社，２００２　４唐振华．昆虫抗药性及其治理［Ｍ］．北京：农业出版　社。１９９３　５李显春，王荫长．农业病虫抗药性问答［Ｍ］北京：农业出　版社。１９９６　６张宗炳．杀虫剂的分子毒理学［Ｍ］北京：农业出版　社，１９８７　７　ＶｅＭｓ　Ｓ　ｅｔ　ａ１．Ｍｏｌ　ｃｅｌｌ　Ｂｉｏｌ，１９９２，１２：３３１５—３３２４　８　Ｋａｒｐｏｖａ　ＡＹ　ｅｔ　ａｌ，Ｇｅｎｅｓ　Ｄｅｖ，２０００。１４：２８１３—２８１８　９韩启发等．二化螟对杀螟硫磷抗药性机理的研究［Ｊ］．昆　维普资讯 http://www.cqvip.com

；｜善　止２００６年第４期　４　叶面肥在蚕种生产中的应用研究　皇甫兴成　周为友　谈建中。　杨正友４　（１．太仓市蚕桑指导站２１５４００；２．苏州市蚕桑指导站；３．苏州大学城市科学学院；４．浒关蚕种场）　摘　要　为了筛选新型叶面肥应用于原蚕区蚕种生产，本试验以植物生长调节剂ＰＧＨ—Ｄ、ＰＧＨ—Ｘ和对照ＫＨ２ＰＯ４等三种叶面肥为材　料，调查了不同叶面肥对春季原蚕生长发育与蚕种产质量的影响。试验结果表明：在适宜施用浓度范围内。ＰＧＨ－Ｄ、ＰＧＨ・Ｘ与ＫＨ２ＰＯ４一样具　有提高桑叶叶质的作用。尤其是叶片中碳水化合物含量显著增加；能够增加原蚕体重、提高茧质成绩；同时也显著影响原蚕（５龄期）强健性、发　育进程及制种成绩，其作为种茧育叶面肥的使用技术尚待完善。　关键词　桑树檀物生长调节剂　叶面肥种茧育　桑叶作为蚕的唯一实用饲料，为家蚕的生长发育　和世代繁衍提供充足的营养，原蚕的生理特性和蚕种　生产的特殊性，对桑叶营养成份提出了更高要求。种　茧育桑园在常规施肥的基础上，一般还进行叶面施　种叶面肥，按照试验要求分设不同浓度试验区，以喷　施清水作为对照区（表１）。　１．３叶面肥试验处理　在约３　５００ｍ　种茧育桑园里，选择立地条件、肥　肥，以提高桑叶的充实程度。在原蚕区实际生产中，　目前普遍使用ＫＨ　Ｐ０４作为叶面肥来提高叶质，很少　培管理、植株长势等基本一致的桑树２００株用于叶　面施肥试验，每小区２Ｏ株桑树。当蚕发育到２龄眠　中，首先对新梢叶芽进行摘芯处理，促进桑叶叶质成　使用其它种类的叶面肥。为了筛选新型叶面肥应用　于蚕种生产，以更好地满足农村原蚕生产中进一步提　高叶质和种质的要求，作者于２００５年春在太仓蚕种　生产基地，就ＰＧＨ—Ｄ、ＰＧＨ—Ｘ及ＫＨ　Ｐ０４等几种叶面　肥对桑叶叶质及原蚕生长发育、制种成绩的影响进行　了比较试验，现将结果报告于后。　熟。然后，按试验分区的要求喷施叶面肥，６ｄ后重　复喷施１次。　亵１叶面肥试验分区　１材料与方法　１．１试验地点与时间　试验桑园为浮桥镇绿化村种茧育桑园，６年生　湖桑３２号，每６６７ｍ　栽１　０００株；养蚕地点为同一户　蚕农专用蚕室内；试验于２００５年春季蚕种生产期　进行。　１．２供试叶面肥料种类　ＰＧＨ—Ｄ、ＰＧＨ—Ｘ（苏州大学提供）、ＫＨ　ＰＯ　等三　・为通讯作者　虫学报，１９９５，３８（３）：２６６—２６９　１０　Ａｈｎ．Ｙ　Ｔ　ｅｔ　ａ１．１ｉｎｋａｇｅ　ｇｒｏｕｐ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｎｅｒｖｅ　ｕｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　１２　Ｈｅｉｍ　Ｄ　Ｃ　ｅｔ　ａ１．Ｐｅｓｔｉｃ　Ｓｅｉ，１９９２；（３４）：３０３—３１１　１３茹李军，巍岑．农药混剂对害虫抗性发展影响的探讨［Ｊ］．　中国农业科学，１９９７，３０（２）：６５—６９　１４唐振华等：马拉硫磷和敌百虫混用和轮用的研究，淡色库　蚊的酯酶同工酶与抗性的关系［Ｊ］．昆虫学报，１９８５，２８：　（２）１３５—１３９　ｉｎ　ａ　ｐｙｒｅｔｈｍｉｄ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ｓｔｒａｉｎ　ｏｆ　ｈｏｕｓｅｆｌｙ：ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ．Ｂｉｏｃｈｅ－　ｍｉ．ｐｈｙｓｉｏ１．１９８６：２６（２）：２３１—２３７　１１　Ｒｏｕｓｈ　Ｒ　Ｔ，Ｗｏｌｆｅｎｂａｒｇｅｒ　Ｄ　Ａ．Ｊ　Ｅｃｏｎ　Ｅｎｔｏｍｏｌ，１９８５；７５　（５）：１０２０—１０２２