昆虫抗性监测与治理

1、会计学1昆虫抗性监测与治理昆虫抗性监测与治理 在昆虫和螨中报告产生抗性的增长情况在昆虫和螨中报告产生抗性的增长情况 orderorderNumber of Number of resistant resistant species species Percent of total number of Percent of total number of resistant speciesresistant species（548548）DipteraDiptera 1841843434AcariAcari83831515LepidopteraLepidoptera82821515Colepte

2、raColeptera73731313HomopteraHomoptera58581111totaltotal4804808888 Most resistant arthropod orders to Most resistant arthropod orders to insecticides or insecticides or acaricidesMost resistant arthropod species to Most resistant arthropod species to insecticides or insecticides or acaricides Species

3、 Species Number of pesticidesNumber of pesticides Tetranychus urticae7272Plutella xylostella6969 Myzus persicae6868 Boophilus microplus Boophilus microplus4141 Leptinotarsa decemlineata4040 Panonychus ulmi4040 Blattella germanica Blattella germanica3939 Heliothis virescens3737 Musca domestica Musca

4、domestica3636 Tribolium castaneum3434 杀虫剂的作用及抗性机理杀虫剂的作用及抗性机理 、表示杀虫剂抗性的主要机理表示杀虫剂抗性的主要机理 与杀虫剂的结合能力的增加与杀虫剂的结合能力的增加, , 从而减少到达靶标部位杀虫剂的量从而减少到达靶标部位杀虫剂的量 加速杀虫剂的代谢。加速杀虫剂的代谢。在抗性昆虫中在抗性昆虫中P450的过表达的过表达 抗性虫种(品系) 过表达的P450 参考文献抗性家蝇(Rutgers) CYP6A1 Carino等，1992；1994。抗性家蝇(LeranPyrR) CYP6D1 Scott等，1996。 抗性果蝇 CYP6A2 Wa

5、ters等,1992;Brun等,1996。 抗性果蝇 CYP6A9 Maitra等，1996。 抗性棉铃虫 CYPB2 Xiao-Ping和Hobbs, 1995。 吴峻等，1999。 抗性烟芽夜蛾 CYP4G8 Pittendrigh等, 1997。 CYP9A1 Rose等，1997。 品系品系 115 199 303 368 位置位置 Saltillo Ser Val Ala Tyr 突变突变 Bygdea Phe Val Ala Phe Pierrefeu Phe Thr Ala Phe MH19 Phe Ile Gly Tyr Sensitive Phe Ile Gly Phe 果

6、蝇AChE基因（Ace中的抗性突变） 家蝇抗性品系中发现的氨基酸点突变家蝇抗性品系中发现的氨基酸点突变 抗性品系抗性品系 突突 变变 位位 点点 49R G365A CH2 G262A F327Y 77M V180L G262A F327Y 690ab G262V F327Y CT V180L G262A F327Y YBOLV180L G262V F327Y SH-PR V180L G262V F327Y D422V抗抗性性比比抗抗性性比比果蝇单个和组合突变果蝇单个和组合突变(以单字母氨基酸符号表示以单字母氨基酸符号表示)对对AChE抗性的影响抗性的影响 AChE敏感度降低的埃及伊蚊敏感度降

7、低的埃及伊蚊Ace基因的基因的定向突定向突变变 RDL GABA受体亚基的四个跨膜区（黑色矩形）和保守的半胱氨酸桥（C=C），将每二个跨膜区（M2）放大可见抗性突变位点S 丙氨酸(Aly) 丝氨酸(Ser) 钠通道结构的模式图 (a)根据表根据表25.6中所列文献；图中所列文献；图(b)、(c)仿仿 Vais等等 (2001)修改修改 a 表示多种昆虫与表示多种昆虫与kdr抗性相关的突点位置抗性相关的突点位置图中编码是根据家蝇图中编码是根据家蝇para序列序列(见见GenBank X96668)； b表示离子孔周围跨膜螺旋片段的方向；表示离子孔周围跨膜螺旋片段的方向； c 表示根据诱变和光亲和

8、性标记试验所表明的部分麻醉剂表示根据诱变和光亲和性标记试验所表明的部分麻醉剂(local anesthetics, LA)、双鞭甲藻毒素双鞭甲藻毒素 (brevetoxin, pbTx)和拟除虫菊酯和拟除虫菊酯(pyrethroids, Py)与与S5和和S6片段结合部位位置的放大示意图。片段结合部位位置的放大示意图。 医昆医昆kdr型抗性涉及的突变及其在型抗性涉及的突变及其在Na+通道中的部位通道中的部位 结构域结构域 kdr突变部位突变部位 虫种虫种 文献文献结构域结构域 S4-S5 S4-S5内环内环 I253V I253V DmDm Lee和和Soderlund(2001) N端端(S

9、6-S1S6-S1 接接头头) )的的S6处处 D58G Bg Liu等等(2000) 近近S6S6处处 E4334K E4334K BgBg Liu等等(2000) 近近S1S1处处 C764R C764R B Bg Liu等等(2000)结构域结构域 S6 L1014F S6 L1014F Md Md Williamson Williamson等等(1996) S6 L1014F S6 L1014F HiHi Guerrero Guerrero等等(1997) S6 L1014F S6 L1014F Ag Ag Martinez-Torres Martinez-Torres等等(1998)

10、 S6 L1014F S6 L1014F CpCp Martinez-Torres Martinez-Torres等等(1999b) S6S6 L1014S Cp Martiney-Torres等等(1999b) Ag Ranson等等(2000) S6 L1029H S6 L1029H Hv Hv Park Park等等(2000) S4-S5 S4-S5内环内环 M918TM918T* Md Williamson等等(1996) Hi Guerrero等等(1997) Pc Lee等等(2000) S6 L993F Bg Dong等等(1997); Liu等等(2000)结构域结构域 S6

11、 M1524I Dm Lee和和Soderlund(2001) S6 M1536I Dm Doyle等等(1998) S6 F1550I Bm Pittendrigh等等(1997); He等等(1999) S5-S6 A1494V Dm Pittendrigh等等(1997) S5-S6 V1410A Dm Pittendrigh等等(1997) 5端端 结构域结构域S6 5 端端 P1880I Bg Liu等等(2000)Dm：黑腹果蝇黑腹果蝇(D. melanogaster) Md： 家蝇家蝇(M. domestica) Cp： 尖音库蚊尖音库蚊(C. pipiens) Ag：冈比亚按蚊

12、冈比亚按蚊(A. gambiae) Bg：德国小蠊德国小蠊(B. germanica)Hi：搔扰角蝇搔扰角蝇(H.irritans) Pc：头虱头虱(P. capitis) Bm：微小牛蜱微小牛蜱(B. microplus) *super-kdr突变突变 结构域 kdr突变部位 虫种 文献 F1代与SS(曲线a)或与RR(曲线b)回交后的分离情况 “a” 具有典型的1:1分离，“b”没有明显的诊断剂量遗传学遗传学1.1.抗性等位基因频率抗性等位基因频率2. 2. 抗性等位基因数目抗性等位基因数目3.3.抗性等位基因的显性抗性等位基因的显性4.4.外显性外显性( (penetrance)pene

13、trance)、表达性表达性( (expressivity)expressivity)、抗性抗性等位基因的相互作用等位基因的相互作用5.5.过去使用其它杀虫剂的选择作用过去使用其它杀虫剂的选择作用6.6.抗性基因组与适合度因子整合作用的程度，即抗性基因抗性基因组与适合度因子整合作用的程度，即抗性基因型和表现型在有或无杀虫剂时的适合度型和表现型在有或无杀虫剂时的适合度( (fitness)fitness)生物学生物学/ /生态学生态学生物生物/ /生态学生态学1.1.繁殖力，包括世代的长短和每代的虫数繁殖力，包括世代的长短和每代的虫数2.2.单配性单配性/ /多配性；孤雌生殖多配性；孤雌生殖3.

14、3.气候和其它生态条件气候和其它生态条件行为行为1.1.隔离；移动性；迁飞隔离；移动性；迁飞2.2.单食性单食性/ /多食性多食性3.3.幸存；庇护幸存；庇护操作因子操作因子化合物化合物1.1.杀虫剂的化学性质杀虫剂的化学性质2.2.用药历史用药历史3.3.杀虫剂的残效期杀虫剂的残效期4.4.剂型剂型施药情况施药情况1.1.施药的限阈施药的限阈2.2.选择限阈选择限阈3.3.施药时的虫期（卵、幼虫或成虫）施药时的虫期（卵、幼虫或成虫）4.4.限制防治空间限制防治空间5.5.施药方式施药方式6.6.用药次数用药次数抗性治理的化学防治策略抗性治理的化学防治策略适度治理适度治理饱和治理饱和治理复合作

15、用治理复合作用治理 低剂量，留一部分低剂量，留一部分敏感基因型个体；减少敏感基因型个体；减少杀虫剂使用次数；应用杀虫剂使用次数；应用残效期短的药剂；避免残效期短的药剂；避免使用缓释剂；定向选择使用缓释剂；定向选择成虫；局部而不是全面成虫；局部而不是全面施药；施药； 某一代或留下一部某一代或留下一部分种群不处理；保持分种群不处理；保持“庇护所庇护所”；提高防治限；提高防治限阈阈使用高剂量，使使用高剂量，使R R基基因表达功能隐性；因表达功能隐性；用增效剂抑制解毒机用增效剂抑制解毒机制制药剂混用；药剂轮用；药剂混用；药剂轮用；药剂镶嵌式交替防治药剂镶嵌式交替防治 换用改变靶标的新药剂；杀虫剂的剂型

16、工艺换用改变靶标的新药剂；杀虫剂的剂型工艺抗性演化的模拟系统 抗性由同一基因座上的两个等位基因抗性由同一基因座上的两个等位基因R和和S控制的抗性害虫种群在一控制的抗性害虫种群在一 种杀虫剂作用下，种群个体的基因型可分成种杀虫剂作用下，种群个体的基因型可分成RR、RS和和SS三种形式。根据群三种形式。根据群体遗传学原理，在平衡种群中，三种基因型个体各自所占的比例分别为体遗传学原理，在平衡种群中，三种基因型个体各自所占的比例分别为p2、2pq和和q2。因此，因此，N Nt+1t+1=N=Nt+1t+1RRRR+N+Nt+1t+1RSRS+N+Nt+1t+1SSSS=(1-q=(1-qc c)db)

17、db+(1-b+(1-bn n)W)W1 1ppt t2 2N Nt t(1-d(1-de e)(1-d)(1-de e) )+d+df f2 2M Mi iexprexprRRRR(1-M(1-Mt tp p/K)/K)+2(1-q+2(1-qc c)hb)hbn n+(1-b+(1-bn n)W)W2 2ppt tq qt tN Nt t(1-d(1-dc c) )+2hf(1-f)M+2hf(1-f)Mi iexprexprRSRS(1-M(1-Mt t/K)/K)+(1-q+(1-qc c)b)b+(1-b+(1-b)W)W3 3qqt t2 2N Nt t(1-d(1-de e)(1

18、-d)(1-dc c) )+(1-f)2M+(1-f)2Mi iexprexprssss(1-M(1-Mt t/K)/K)M Mi i=W=W1 1P Pt t2 2+2W+2W2 2p pt tq qt t+W+W3 3q qt t2 2(1-b(1-bn n) )+(dp+(dpt t2 2+2hp+2hpt tq qt t+q+qt t2 2)b)bn nNNt t(1-d(1-de e)(1-d)(1-de e)q)qt tN Na a=(W=(W1 1p pt t2 2+2W+2W2 2p pt tq qt t+W+W3 3q qt t2 2)(1-b)(1-bn n) ) +(dp

19、 +(dpt t2 2+2hp+2hpt tq qt t+W+W3 3q qt t2 2)b)bn n(1-d(1-dc c)(1-d)(1-de e)q)qc cM Mt t=(W=(W1 1p pt t2 2+2W+2W2 2p pt tq qt t+W+W3 3q qt t2 2)(1-b)(1-bn n)+dp)+dpt t2 2 +2hp +2hpt tq qt t+q+qt t2 2)b)bNNt t(1-d(1-dc c)(1-d)(1-dc c)-N)-Na a +M +Mi iddf f2 2+2hf(1-f)+(1-f)+2hf(1-f)+(1-f)2 2 P Pt+1t+

20、1=(2N=(2Nt+1t+1RRRR+N+Nt+1t+1RSRS)/2N)/2Nt+1t+1害虫种群在以下模拟情况下不同的世代害虫种群在以下模拟情况下不同的世代 用药策略处理后的用药策略处理后的R R基因频率变化基因频率变化 N0:起始种群大小；P0：起始基因频率；K：环境容量。A：逐代处理（单剂）；B：两种杀虫剂轮用；C：与增效剂混用；D：两种杀虫剂混用；E：两种杀虫剂镶嵌式防治。世代R基因频率.510152025.1020304050607080.世代停止筛选停止筛选F34 F56LC50(mg/L)淡色库蚊在用马拉硫磷汰选和停止汰选后对马拉硫磷的抗性演化淡色库蚊在用马拉硫磷汰选和停止汰选后对马拉硫磷的抗性演化 淡色库蚊抗性品系涉及的抗性机理及其特点淡色库蚊抗性品系涉及的抗性机理及其特点 抗性品系 抗性机理 遗传特点 马拉硫磷（RM） 羧酸酯酶活性提高（26倍）单因子敌百虫(RD) 表皮穿透作用降低，酯酶量增高， 螯合作用(sequestration)双因子 氰戊菊酯 酯酶活性增高；P450s；Kdr 多因子 （RF）抗性治理策略的验证抗性治理策略的验证 运用增效剂运用增效剂杀虫剂的轮用杀虫剂的轮用杀虫剂的混用杀虫