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防效的一种反应，这是对毒物选择作出的一种遗传上的改变。改变。2.几个基本概念几个基本概念 自然耐药性自然耐药性(natural resista
3、nce)：指一种昆虫在不同发育阶段、指一种昆虫在不同发育阶段、不同生理状态及所处的环境条件的变化对药剂产生不同的耐药力。不同生理状态及所处的环境条件的变化对药剂产生不同的耐药力。也叫自然抗性。也叫自然抗性。交互抗性（交互抗性（cross resistance）：）：昆虫的一个品系由于相同抗昆虫的一个品系由于相同抗性机理或相似作用机理或类似化学结构，对于选择药剂以外的其性机理或相似作用机理或类似化学结构，对于选择药剂以外的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。负交互抗性负交互抗性(negative resistance)：指昆虫
4、对一种杀虫剂产生：指昆虫对一种杀虫剂产生抗性后，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 多抗性多抗性(multiple resistance)：昆虫的一个品系由于存在：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都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。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
5、和定义5 50 0敏敏感感昆昆虫虫L LD D5 50 0抗抗性性昆昆虫虫L LD D抗抗性性指指数数 对农业害虫来说，如果提高对农业害虫来说，如果提高5 5倍以上，一般来说已产生了抗药倍以上，一般来说已产生了抗药性，如果是卫生害虫（蚊，蝇）性，如果是卫生害虫（蚊，蝇）其抗性倍数达其抗性倍数达5-105-10倍，认为产生倍，认为产生了抗性。了抗性。测定抗性必须使用相同的方法测定抗性必须使用相同的方法才能比较，常用的方法有点滴法，才能比较，常用的方法有点滴法，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
6、：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 447 447种抗性节肢动物中，种抗性节肢动物中，59%59%是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
7、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
8、诱导者。后适应现象。基因重复学说：即基因复增学说基因重复学说：即基因复增学说gene duplication theory。它与一般的选择学说不同，虽然它承认本来就有抗性基因的存它与一般的选择学说不同，虽然它承认本来就有抗性基因的存在，但它认为某些因子（如杀虫剂等）引起了基因重复，即一在，但它认为某些因子（如杀虫剂等）引起了基因重复，即一个抗性基因拷贝为多个抗性基因，这是抗性进化中的一种普遍个抗性基因拷贝为多个抗性基因，这是抗性进化中的一种普遍现象。现象。染色体重组学说：因染色体易位和倒位产生改变的酶或蛋染色体重组学说：因染色体易位和倒位产生改变的酶或蛋白质，引起抗性的进化。白质，引起抗性的进
9、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 生理抗性：包括表皮和神经膜穿透作用降低，脂肪体等惰性生理抗性：包括表皮和神经膜穿透作用降低，脂肪体等惰性部位贮存杀虫剂的能力增强、排泄作用增强，
10、围食膜特别发达，部位贮存杀虫剂的能力增强、排泄作用增强，围食膜特别发达，或能引起呕吐、或分泌大量水分而引起水泻，加速将药剂排出体或能引起呕吐、或分泌大量水分而引起水泻，加速将药剂排出体外等。外等。生化抗性：主要是指由解毒作用增强、代谢加速而引起的，生化抗性：主要是指由解毒作用增强、代谢加速而引起的，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
11、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）首先提出，一个多抗性的家蝇品系
12、对二）首先提出，一个多抗性的家蝇品系对二嗪农的穿透率降低。狄氏剂和嗪农的穿透率降低。狄氏剂和DDTDDT在抗性家蝇中的穿透作用降低。在抗性家蝇中的穿透作用降低。并命名为并命名为ORGANOTIN-rORGANOTIN-r，其突变基因命名为，其突变基因命名为tin(tin(或或pen)pen)。表皮穿透降低实际上是穿透常数降低，即杀虫剂穿透昆虫表皮穿透降低实际上是穿透常数降低，即杀虫剂穿透昆虫表皮的速率降低，而延缓杀虫剂到达靶标部位的时间。在这一表皮的速率降低，而延缓杀虫剂到达靶标部位的时间。在这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
13、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，对抗基因是一个修饰基因，也就是说单独起作用时，对抗性影
14、响不大，但与其它因子，特别是各种代谢基因一起作用时，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，所以又称抗性就会显著加强，所以又称penpen基因为强化基因或增效基因。基因为强化基因或增效基因。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
15、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 作用靶标部位敏感性降低作用靶标部位敏感性降低 2.1 生理生化抗性生理生化抗性三、
16、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Ace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
17、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 钠通道的改变，引起对杀虫剂敏感度下降，结果产生击倒钠通道的改变，引起对杀虫剂敏感度下降，结果产生击倒抗性（抗性（Knockdown resistance，简称，简称Kdr），包括抗性水平更高），包括抗性水平更高的超的超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基因是隐性基因，即只有在纯合子状态下才表现抗基因是隐性基因，即只有在纯合子状态下才表现抗性
18、，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基因对基因对DDT和拟除虫菊酯杀虫剂引起神经敏感度降和拟除虫菊酯杀虫剂引起神经敏感度降低；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；都有交互抗性；（4）对拟除虫菊酯产生很高的抗性，特别是在有超）对拟除虫菊酯产生很高的抗性，特别是在有超Kdr基因基因存在时，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
19、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
20、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）
21、，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
22、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抗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，中，仅发现在仅发现在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。昆虫在杀虫剂的选择压力下，通过增强体内解毒酶的活力和昆虫在杀虫剂的选择压力下，通过增强体内解毒酶的活力和提高酶蛋白与杀虫剂分子的亲和性以及加强各种形式的酶促结合提高酶蛋白与杀虫剂分子的亲和性以及
23、加强各种形式的酶促结合等方式，加速对进入昆虫体内的杀虫剂的解毒代谢作用而使昆虫等方式，加速对进入昆虫体内的杀虫剂的解毒代谢作用而使昆虫表现出的抗药性，就是代谢抗性，简单地说就是解毒能力增强表现出的抗药性，就是代谢抗性，简单地说就是解毒能力增强。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酶酶系、谷胱甘肽转移酶和水解酶（主要是脂族酯酶、系、谷胱甘肽转移酶和水解酶（主要是脂族酯酶、DDT-脱氯化脱氯化氢酶等）等。氢酶等）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.
24、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胞色素细胞色素P450P450的化学本质是蛋白质，它不是一种蛋白而是分子的化学本质是蛋白质，它不是一种蛋白而是分子质量在质量在46-60Kda46-60Kda（黄俊勇和冷欣夫，（黄俊勇和冷欣夫，19911991）的结构类似而又不）的结构类似而又不尽相同，性质类似而又有差异的一族蛋白质（唐振华，尽相同，性质类似而又有差异的一族蛋白质（唐振华，1990a1990a）。）。主要包括两类细胞色素：细胞色素主要包括两类细胞色素：细胞色素P P450450和细胞色素和细胞色素b b5 5；二种黄素；二种黄素蛋白，即蛋白，即N
25、ADPH-NADPH-细胞细胞P450P450还原酶和还原酶和NADH-NADH-细胞色素细胞色素b b5 5还原酶；还还原酶；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P450P450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。R
26、H+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P450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
27、主要原因（虫剂产生高水平抗性和交互抗性的主要原因（Scott,2019）。）。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
28、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MFO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
29、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 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
30、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
31、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 催化亲电子物质与内源的还原性谷胱甘肽（催化亲电子物质与内源的还原性谷胱甘肽（GSH）反
32、应（主）反应（主要是将底物中的某个基团转移到要是将底物中的某个基团转移到GSH的硫原子上）的一类酶称为的硫原子上）的一类酶称为谷胱甘肽谷胱甘肽S转移酶，简称转移酶，简称GSTs。依所转移的基团种类将。依所转移的基团种类将GSTs分为分为5类：烷基转移酶、芳基转移酶、芳烷基转移酶、链烯转移酶和类：烷基转移酶、芳基转移酶、芳烷基转移酶、链烯转移酶和环氧化物转移酶。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。研究表明，研究表明，GSTs代谢能力增强是家蝇对有机磷的抗性机制之代谢能力增强是家蝇对有机磷的抗性机制之一。如抗二嗪农的家
33、蝇品系较敏感酶系的一。如抗二嗪农的家蝇品系较敏感酶系的GSTs代谢强度高代谢强度高5.2倍。倍。此外，谷胱甘肽（此外，谷胱甘肽（GSH）是）是GSTs催化结合反应的辅助因子，催化结合反应的辅助因子，GSH的含量对的含量对GSTs的催化有很大影响。已有实验证明某些昆虫的催化有很大影响。已有实验证明某些昆虫的抗性与的抗性与GSH含量增加有关。含量增加有关。GSTs结合杀虫剂后，增强了杀虫剂分子的水溶性，因此有利结合杀虫剂后，增强了杀虫剂分子的水溶性，因此有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 昆虫体内的昆虫体
34、内的DDT在在DDT-脱氯化氢酶的作用下，将脱氯化氢酶的作用下，将DDT转转化为无毒的化为无毒的DDE。DDT-脱氯化氢酶有称为脱氯化氢酶有称为DDT酶，存在于各酶，存在于各种组织，包括化感器，保护神经系统免受积累过多的种组织，包括化感器，保护神经系统免受积累过多的DDT。大。大量的研究表明昆虫对量的研究表明昆虫对DDT的抗性程度由于的抗性程度由于DDT酶活性存在正相酶活性存在正相关性。关性。有机磷杀虫剂中有硝基结构的化合物如对硫磷、杀螟硫磷有机磷杀虫剂中有硝基结构的化合物如对硫磷、杀螟硫磷及苯硫磷等，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
35、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。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。
36、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
37、)抗性基因是显性还是隐性：一是涉及到抗性形成的速度问抗性基因是显性还是隐性：一是涉及到抗性形成的速度问 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）抗性基因之间的相互作用：）抗性基因之间的相互作用：抗性若是单基因，则难以形抗性若是单基因，则难以形成高抗性。二个抗性基因结合时对抗性的影响是倍增，而不是简成高抗性。二个抗性基因结合时对抗性的影响是倍增，而不是简单的相加作用。单的相加作用。此外，抗性基因的相对适合度、抗性基因的共适应及抗性基此外，抗性基因的相对适合度、抗性基因的共适应及抗性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
38、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。卫生害虫农业害虫仓库害虫。（2 2）活动性活动性小活动性大，）活动性活动性小活动性大，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 包括人为因子，药剂的性质，使用方法，次包括人为因子，药剂的性质，使用方法，次数、浓度、剂量等。数、浓度、剂量等。（1 1）药剂性质：残效期短的药剂易分解，残效期）药
39、剂性质：残效期短的药剂易分解，残效期长的不易分解，易造成抗药性，缓释剂残效期更长的不易分解，易造成抗药性，缓释剂残效期更长，则易产生抗药性。长，则易产生抗药性。（2 2）药剂的使用量、次数：高剂量、次数多的产）药剂的使用量、次数：高剂量、次数多的产生抗药性，它可使敏感种群被淘汰，抗性种群得生抗药性，它可使敏感种群被淘汰，抗性种群得以发展。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。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
40、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。1 1、设计抗性治理方案的依据、设计抗性治理方案的
41、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 单链构象多态性（单链构象多态性（single strand single strand conformation ploymorphism,SSCP)conformation ploymorphism,SSCP)分析分析 限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性 RFLPs(restriction fragment length polymorphisms)样品一样品二抗性监测抗性监测抗性品系的选育抗性品系的选育交互抗性谱
42、交互抗性谱抗性机理抗性机理抗性遗传抗性遗传生物学特性生物学特性种群生态及种群遗传学等。种群生态及种群遗传学等。根据有害生物综合防治（根据有害生物综合防治（IPMIPM）的原则，）的原则，加强预测预报，把农业技术，化学防治与生加强预测预报，把农业技术，化学防治与生物防治结合起来，减少杀虫剂的使用量，害物防治结合起来，减少杀虫剂的使用量，害虫综合治理强调自然控制因素的作用，强调虫综合治理强调自然控制因素的作用，强调各种防治方法必须与自然控制相协调，主张各种防治方法必须与自然控制相协调，主张用那些与自然因子不矛盾的方法，化学方法用那些与自然因子不矛盾的方法，化学方法尽可能的不用，除非到万不得已时再用
43、。尽可能的不用，除非到万不得已时再用。但是，实际情况是多数农业害虫和卫生害虫还不但是，实际情况是多数农业害虫和卫生害虫还不得不用化学防治法，因此必须改进化学防治法，使杀得不用化学防治法，因此必须改进化学防治法，使杀虫剂的应用尽量不伤害天敌，这就是合理用药。虫剂的应用尽量不伤害天敌，这就是合理用药。合理用药主要是两种情况：合理用药主要是两种情况：用选择性杀虫剂，只杀死害虫，而不杀死其天敌；用选择性杀虫剂，只杀死害虫，而不杀死其天敌；选择性用药，即药剂本身不具有选择性，但通过恰选择性用药，即药剂本身不具有选择性，但通过恰当地使用方法，使其不伤害或少伤害天敌，当地使用方法，使其不伤害或少伤害天敌，常
44、用的方法有：常用的方法有：（1 1）调节使用剂量）调节使用剂量 （2 2）调节施药时期）调节施药时期 （3 3）局部用药）局部用药 （4 4）减少施药次数）减少施药次数 例如不用杀死例如不用杀死9999，而只要求用杀死，而只要求用杀死8080的剂量。后者的剂量。后者虽对天敌有些伤害，但杀死的较少，这样使留下来的虽对天敌有些伤害，但杀死的较少，这样使留下来的2020被被天敌自然控制。天敌自然控制。调整用药时期就是在害虫发生，但天敌未大量出现的时调整用药时期就是在害虫发生，但天敌未大量出现的时期施药，避免或减少对天敌的危害，以延缓抗性的形成。期施药，避免或减少对天敌的危害，以延缓抗性的形成。局部施
45、药是一个防止抗性形成的有效措施，只对虫源发局部施药是一个防止抗性形成的有效措施，只对虫源发生地、越冬场所、害虫栖息地或害虫严重发生区域施药，使生地、越冬场所、害虫栖息地或害虫严重发生区域施药，使不施药的地区害虫生存下来，它们一般为害不严重，因为它不施药的地区害虫生存下来，它们一般为害不严重，因为它们未经过药剂选择，主要是感性个体，就可以和施药地区的们未经过药剂选择，主要是感性个体，就可以和施药地区的抗性个体杂交，以防止抗性基因的积累。抗性个体杂交，以防止抗性基因的积累。2 2 负交互抗性是利用反选择作用。例：某负交互抗性是利用反选择作用。例：某些有机磷化合物（如敌百虫、久效磷等）与些有机磷化合
46、物（如敌百虫、久效磷等）与某些拟除虫菊酯杀虫剂（如二氯苯醚菊酯、某些拟除虫菊酯杀虫剂（如二氯苯醚菊酯、溴氰菊酯等），在某些昆虫中（如家蝇、库溴氰菊酯等），在某些昆虫中（如家蝇、库蚊、棉蚜等）有负交互抗性现象，可用来防蚊、棉蚜等）有负交互抗性现象，可用来防止这些害虫对有机磷或对菊酯类农药的抗性。止这些害虫对有机磷或对菊酯类农药的抗性。3.3.不同作用机理的农药混用，不仅能不同作用机理的农药混用，不仅能延缓害虫的抗药性，而且能其到兼治病延缓害虫的抗药性，而且能其到兼治病虫草害，增强药效，减少用药量，降低虫草害，增强药效，减少用药量，降低成本的作用。国内大都用有机磷与菊酯成本的作用。国内大都用有机磷
47、与菊酯类药剂混配。类药剂混配。4.4.交替使用作用机制不同的杀虫剂，可延缓和交替使用作用机制不同的杀虫剂，可延缓和克服害虫抗药性的产生与发展。克服害虫抗药性的产生与发展。例如对库蚊采用三种杀虫剂（残杀威、双硫例如对库蚊采用三种杀虫剂（残杀威、双硫磷、二氯苯醚菊酯），每种用磷、二氯苯醚菊酯），每种用3 3年，可以看到抗性年，可以看到抗性在在3 3、6 6、9 9年时，都有提高，但没有发展下去，抗年时，都有提高，但没有发展下去，抗性没有形成。前性没有形成。前3 3年由选择形成的抗性基因虽有所年由选择形成的抗性基因虽有所增加，但在后增加，但在后6 6年中被稀释作用及微弱的反选择作年中被稀释作用及微弱
48、的反选择作用所抵消。用所抵消。感性个体与抗性个体杂交，起到了稀释作用。感性个体与抗性个体杂交，起到了稀释作用。利用稀释作用，即利用感性个体与抗性个体杂利用稀释作用，即利用感性个体与抗性个体杂交，防止抗性基因的积累。在不同地块采用不同交，防止抗性基因的积累。在不同地块采用不同的杀虫剂（互相之间不具有交互抗性），进行害的杀虫剂（互相之间不具有交互抗性），进行害虫的防治。虫的防治。施药方法如右图施药方法如右图6.6.已产生抗药性的地区改换新的杀虫剂已产生抗药性的地区改换新的杀虫剂（无交互抗性的药剂），如抗内吸磷的棉红（无交互抗性的药剂），如抗内吸磷的棉红蜘蛛可用石硫合剂，抗敌百虫的菜青虫用乙蜘蛛可用石硫合剂，抗敌百虫的菜青虫用乙酰甲胺磷防治。酰甲胺磷防治。但农药开发的速度远远比不上害虫产生但农药开发的速度远远比不上害虫产生抗性的速度，合理换用新药剂要有预见性。抗性的速度，合理换用新药剂要有预见性。7.7.本章思考题1.1.害虫的抗药性有哪些类型？害虫的抗药性有哪些类型？2.2.各种抗性的定义。各种抗性的定义。3.3.抗性指数如何计算？如何进行抗性的分级？抗性指数如何计算？如何进行抗性的分级？4.4.害虫抗性的形成有哪些学说？害虫抗性的形成有哪些学说？5.5.害虫产生抗性的机制。害虫产生抗性的机制。6.6.延缓与克服害虫的抗性可采用那些措施？延缓与克服害虫的抗性可采用那些措施？
