湖北四个地区草地贪夜蛾田间种群的杀虫剂敏感性及靶标突变检测

【目的】测定湖北草地贪夜蛾田间种群对4种杀虫剂的敏感性,并对杀虫剂靶标Ace-1,VGSC和RyR的基因型和突变频率进行检测,以明确湖北草地贪夜蛾田间种群药剂敏感性现状,进而指导田间科学用药。【方法】采集湖北黄冈、武穴、咸宁和荆州4个地区玉米田中的草地贪夜蛾幼虫,采用浸叶法测定其对氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素、茚虫威和甲维盐4种杀虫剂的敏感性;提取4个种群80头个体的单头总RNA合成cDNA,利用特异性引物进行PCR扩增,获得目的基因片段,根据序列比对和测序峰图分析,确定Ace-1,VGSC和RyR的基因型和靶标突变位点的突变频率。【结果】生测结果表明,湖北这4个田间种群的草地贪夜蛾幼虫对氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素、茚虫威和甲维盐均比较敏感,敏感性从高到低依次为:甲维盐乙基多杀菌素氯虫苯甲酰胺茚虫威。分子检测结果表明,湖北草地贪夜蛾这4个田间种群Ace-1基因在A201S, G227A和F290V位点均存在抗性杂合突变,且在F290V位点检测到抗性纯合突变,而VGSC和RyR两个基因均没有检测到靶标位点突变。【结论】湖北草地贪夜蛾4个田间种群对氯虫苯甲酰胺、乙基多杀菌素、茚虫威和甲维盐这4种杀虫剂均较敏感,但这4个草地贪夜蛾田间种群均携带有对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性基因,存在潜在的抗性风险,田间防治建议少用或不用该类杀虫剂,同时需要进一步加强抗性监测工作。     

斜纹夜蛾抗药性监测及茚虫威对其解毒代谢酶的影响

【目的】斜纹夜蛾Spodoptera litura (Fabricius)是主要的农业害虫之一。本研究旨在明确该害虫在湖南省5个主要蔬菜种植区的抗药性水平,并探讨该害虫对茚虫威的抗性与解毒代谢酶活性之间的关系,为斜纹夜蛾有效防控及抗性治理提供依据。【方法】采用浸叶法测定了2014-2016年湖南5地斜纹夜蛾田间种群对10种杀虫剂的抗性水平;将斜纹夜蛾敏感种群3龄幼虫在死亡率40%~70%的选择压下用茚虫威进行汰选,比较了斜纹夜蛾敏感种群和抗茚虫威种群的羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和多功能氧化酶对硝基苯甲醚O-脱甲基活性。【结果】湖南5地斜纹夜蛾田间种群对有机磷类杀虫剂产生了26.9~220.2倍的抗性,对氨基甲酸酯类杀虫剂产生了68.3~890.8倍的抗性,对拟除虫菊酯类杀虫剂产生了21.0~267.2倍的抗性,对相对较新型杀虫剂（甲维盐、阿维菌素、茚虫威和溴虫腈）产生了5.2~53.4倍的抗性。经茚虫威汰选后第14代[抗性倍数(resistance ratio, RR)=26.43]斜纹夜蛾羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和对硝基苯甲醚O-脱甲基酶活性分别上升2.86, 1.01和1.83倍。【结论】斜纹夜蛾对多种药剂产生了不同水平的抗性,斜纹夜蛾幼虫羧酸酯酶和对硝基苯甲醚O-脱甲基活性增强可能是斜纹夜蛾对茚虫威的抗性上升的重要因素。     

草地贪夜蛾抗药性概况及其治理对策

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)是一种原产于美洲热带和亚热带地区的世界性害虫,主要为害玉米、高粱、花生和大豆等作物。多食性、高繁殖力、迁飞能力强和易产生抗药性等生物学特性强化了草地贪夜蛾的害虫地位。草地贪夜蛾于2019年1月入侵中国云南等地后迅速蔓延扩散至十多个省份。喷施化学杀虫剂是我国当前有效防控草地贪夜蛾的重要手段,但入侵我国的草地贪夜蛾已携带对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性基因,因此需要加强抗药性监测工作,并依据抗药性水平进行精准选药。本文对草地贪夜蛾抗药性测定方法、抗药性发生概况以及抗药性机制进行了综述,并对我国草地贪夜蛾抗药性测定方法和治理策略提出建议。     

草地贪夜蛾幼虫对常用杀虫剂相对敏感基线的建立

【目的】本研究旨在建立草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对常用杀虫剂的相对敏感基线,为我国草地贪夜蛾的抗药性系统性监测提供依据。【方法】从玉米田采集草地贪夜蛾在室内不接触任何杀虫剂连续饲养5~7代,采用浸叶法和点滴法测定了草地贪夜蛾3龄幼虫以及采用饲料药膜法测定了草地贪夜蛾2龄幼虫对6大类共7种常用杀虫剂(甲维盐、乙基多杀菌素、虫螨腈、茚虫威、四氯虫酰胺、虱螨脲和氯虫苯甲酰胺)的敏感性,并据此建立了草地贪夜蛾幼虫对这7种杀虫剂的相对敏感基线。【结果】浸叶法测得上述7种药剂对草地贪夜蛾幼虫的LC₅₀值在0.054~12.131 mg/L之间;点滴法测得上述6种药剂(不含虱螨脲)对草地贪夜蛾幼虫的LD₅₀值在0.355~4.707 μg/g之间;饲料药膜法测得上述7种药剂对草地贪夜蛾幼虫的LC₅₀值在0.003~0.238 μg/cm²之间。【结论】采用3种生测方法建立了草地贪夜蛾幼虫对几种常用杀虫剂的相对敏感基线,为我国草地贪夜蛾的抗药性监测和化学防治提供了依据。     

广东省三市致倦库蚊种群的抗性水平、非特异性酯酶分布频率及遗传分化

致卷库蚊(Culex pipiens quinquefasciatus)样本于2001年5月采自广州、佛山和中山。利用生物测定和淀粉凝胶电泳检测其对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性水平和抗性相关酯酶的分布频率。与北京敏感品系相比,3个种群对敌敌畏、对硫磷、仲丁威的抗性水平分别至少为21、8和5倍;以连锁形式存在的A8／B8和A9／B9是3种群主要的高活性酯酶,但A2／B2和B1有地区差异。由于种群间的基因流动,这些差异行将消失。     

草地贪夜蛾幼虫在玉米和小麦上的取食和生长发育特性比较

【目的】评估草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda转移至小麦上为害和暴发的风险。【方法】采用室内饲养观察与调查统计的方法,测定和比较了23℃下草地贪夜蛾在玉米和小麦上的取食和生长发育特性及种群生命表参数。【结果】草地贪夜蛾在小麦上可以完成世代,其3龄后幼虫取食小麦的取食量及体重指标显著地高于同处理后时间在玉米上取食的;而食物利用效率、幼虫存活率、幼虫发育历期、卵孵化率均显著低于取食玉米的。取食玉米和取食小麦的草地贪夜蛾的平均蛹重、产卵前期、单雌产卵量等指标间无显著差异。另外,生命表参数比较结果表明,取食玉米和取食小麦的草地贪夜蛾的平均世代周期(T)、内禀增长率(r_m)和周限增长率(λ)间均无显著差异,取食玉米的草地贪夜蛾的净增殖率(R_0)为303.55±2.04,显著高于取食小麦的。【结论】草地贪夜蛾取食小麦时,生长发育速度快,能够完成世代生活史,但其食物利用效率、种群繁殖能力等却均低于取食玉米时,说明草地贪夜蛾更适宜在玉米上取食为害,存在转移至小麦为害的风险,但考虑到虫源、自然温度等条件,草地贪夜蛾在小麦上暴发的风险较小。本研究结果为明确草地贪夜蛾在小麦上为害和暴发的风险以及草地贪夜蛾的科学防控提供了理论依据。     

利用mtCOI PCR-RFLP技术鉴别草地贪夜蛾与其他3种形态相近昆虫

【目的】田间调查发现草地贪夜蛾与甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、粘虫常混合发生,传统的形态学鉴定方法不能快速鉴别出该虫,当前亟需快速鉴别该虫的方法。【方法】本研究分析了草地贪夜蛾与甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、粘虫mtCOI基因序列的酶切位点,根据目的片段设计上游引物并进行PCR-RFLP验证。【结果】草地贪夜蛾个体在mtCOI片段的556~561 bp处均存在Sbf I内切酶酶切位点,斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、粘虫均无Sbf I酶切位点。草地贪夜蛾PCR产物经过Sbf I内切酶酶切,可出现420 bp左右的特征带,斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、粘虫种群均不能被Sbf I内切酶酶切。【结论】基于新设计引物扩增的mtCOI片段的PCR-RFLP方法可有效鉴别草地贪夜蛾与其他3个形态相近昆虫,研究结果为草地贪夜蛾的快速鉴别提供了方法。     

不同地区田间草地贪夜蛾卵巢的结构和发育

【目的】探明田间草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda卵巢的发育状态及其变化,为草地贪夜蛾种群的发生和迁飞动态提供精准监测依据。【方法】采用雌性生殖系统解剖法,比较不同日龄和地区的田间草地贪夜蛾雌蛾卵巢的形态差异,分析卵巢成熟状态与雌蛾交配的关系。【结果】草地贪夜蛾雌蛾生殖系统包含卵巢、输卵管、交配囊、导精管、受精囊、附腺和产卵器。根据形态特征可以将田间草地贪夜蛾卵细胞分为卵黄发生前期、卵黄期和成熟期3个时期。田间雌蛾1日龄卵巢中发育最快的卵仅处于卵黄期中期,卵巢管柄为空;3日龄卵巢出现分化,一部分卵巢仍然和1日龄相似,另一部分卵巢中存在成熟卵;这种卵巢发育分化到羽化后11 d时仍然存在。云南江城、弥勒,广西田阳以及浙江瑞安和镇海等地的田间雌蛾,到死亡时分别有61.5%, 51.7%, 41.7%, 42.1%和35.5%卵巢发育不成熟。室内饲养第1代雌蛾中,有39.6%的个体到死亡时卵巢未发育成熟,和田间雌蛾比例相似。交配雌蛾卵巢可以是发育成熟和未成熟的,但是未成熟卵巢的比例仅为18.0%±5.0%。【结论】结果提示同一代次的田间草地贪夜蛾可能同时存在迁飞和非迁飞个体,其比例随地理位置和季节发生变化。本研究的结果在一定程度上解释了单纯依据化学农药难以防治草地贪夜蛾的原因,也为田间草地贪夜蛾的迁飞监测和绿色防控提供了一定依据。     

草地贪夜蛾V-ATPase亚基A、B、C和D基因的克隆与分析

【目的】克隆获得草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda V-ATP酶（Vacuolar-type proton,ATPase）V1结构域A、B、C和D亚基的cDNA序列,分析其在草地贪夜蛾不同生长阶段的表达情况,为筛选新型农药的靶点奠定基础。【方法】利用PCR技术获得草地贪夜蛾V-ATP酶V1结构域A、B、C和D亚基基因的ORF区域,采用qRT-PCR技术检测各基因在草地贪夜蛾不同发育时期的表达水平。【结果】A、B、C和D亚基基因均在不同鳞翅目昆虫中高度保守。A-D亚基在草地贪夜蛾各生长阶段均有表达,在幼虫阶段和成虫阶段的表达量均较高,表明V-ATP酶可能影响幼虫生长发育和成虫交配繁殖。卵期和蛹期表达量低,这与卵期和蛹期昆虫各项生命活动低有关。各亚基在各发育时期的表达量存在差异,说明V-ATP酶A、B、C和D发挥不同的功能。【结论】从草地贪夜蛾中克隆了V-ATP酶V1结构域A、B、C和D亚基4个基因在草地贪夜蛾不同发育阶段表达量具有差异,推测其对草地贪夜蛾的生长、发育和繁殖具有重要的调控作用。     

7种生物杀虫剂对草地贪夜蛾和粘虫幼虫的毒力与防效

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda和粘虫Mythimna separata是我国玉米上的重要害虫,二者在田间混合发生,对玉米安全生产构成严重威胁.为筛选同时控制草地贪夜蛾与粘虫的高效生物杀虫剂,采用饲料药膜法和喷雾法分别测定了7种生物杀虫剂对草地贪夜蛾和粘虫2龄幼虫的室内毒力和田间防效.室内生测结果表...     

Cover Caption

The fall armyworm, Spodoptera frugiperda, is a major pest native to the Americas that has recently invaded the Old World. A whole-genome sequencing (WGS) approach was used to identify mutations associated with resistance to insecticides and Bt proteins in 150 individuals of S. frugiperda collected from China, Malawi, Uganda and Brazil. This approach revealed three amino acid substitutions (A201S, G227A and F290V) of the acetylcholinesterase-1 (ace-1) in the four geographical populations of S. frugiperda, which are known to be associated with organophosphate resistance. A novel Cry1F resistance allele in the ABCC2 gene was identified from the Brazilian population but absent in the invasive populations (see pages 627-638). Photo provided by Prof. Run-Zhi Zhang.     

Whole-genome sequencing to detect mutations associated with resistance to insecticides and Bt proteins in Spodoptera frugiperda

The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda, is a major pest native to the Americas that has recently invaded the Old World. Point mutations in the target-site proteins acetylcholinesterase-1 (ace-1), voltage-gated sodium channel (VGSC) and ryanodine receptor (RyR) have been identified in S. frugiperda as major resistance mechanisms to organophosphate, pyrethroid and diamide insecticides respectively. Mutations in the adenosine triphosphate-binding cassette transporter C2 gene (ABCC2) have also been identified to confer resistance to Cry1F protein. In this study, we applied a whole-genome sequencing (WGS) approach to identify point mutations in the target-site genes in 150 FAW individuals collected from China, Malawi, Uganda and Brazil. This approach revealed three amino acid substitutions (A201S, G227A and F290V) of S. frugiperda ace-1, which are known to be associated with organophosphate resistance. The Brazilian population had all three ace-1 point mutations and the 227A allele (mean frequency = 0.54) was the most common. Populations from China, Malawi and Uganda harbored two of the three ace-1 point mutations (A201S and F290V) with the 290V allele (0.47–0.58) as the dominant allele. Point mutations in VGSC (T929I, L932F and L1014F) and RyR (I4790M and G4946E) were not detected in any of the 150 individuals. A novel 12-bp insertion mutation in exon 15 of the ABCC2 gene was identified in some of the Brazilian individuals but absent in the invasive populations. Our results not only demonstrate robustness of the WGS-based genomic approach for detection of resistance mutations, but also provide insights for improvement of resistance management tactics in S. frugiperda.     

草地贪夜蛾在浙江东阳田间玉米植株上的发生及防治策略

【目的】明确草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda在浙江省鲜食玉米品种上的发生规律和防治方法。【方法】2019年在浙江东阳通过灯诱和性信息素诱捕方法研究草地贪夜蛾成虫消长规律;通过田间调查明确成虫产卵习性和幼虫对玉米植株的为害习性,以及幼虫对不同甜、糯玉米品种的为害差异;通过田间药效试验筛选高效防治药剂。【结果】灯诱和性信息素诱捕结果表明草地贪夜蛾在浙江东阳于6月中下旬和9月中旬出现2次明显成虫高峰,9月峰值显著高于6月;草地贪夜蛾成虫趋向于在较低叶龄玉米植株上产卵,80%的卵产于玉米叶片正面,幼虫取食具有显著的趋嫩习性,严重为害玉米心叶和果穗;不同玉米品种被害株率差异较大,甜玉米品种为害株率为0～28.41%,糯玉米品种为害株率为0～42.50%。2019年在浙江东阳进行的田间药剂试验筛选出了甲维盐、虱螨脲、乙基多杀菌素、甲氧虫酰肼、虫螨腈、丙溴磷、灭多威、茚虫威、苦皮藤素Celastrus angulatus和甘蓝夜蛾核型多角体病毒(Mamestra brassicae NPV, MbNPV)等高效防治药剂,药后3 d虫口减退率为87.61%～98.99%,田间持效期约为7～10 d。【结论】草地贪夜蛾不仅为害玉米植株的叶片,更严重为害果穗,秋季为害显著高于春季,对鲜食玉米的生产造成严重影响。在防治玉米上的草地贪夜蛾时,应采用化学防治、生物防治和物理诱控相结合的综合防控措施,以及重视苗期保苗和后期保穗,适当放宽拔节期到抽雄期防治阈值的防治策略。     

氰氟虫腙对草地贪夜蛾的毒力与田间防效

【目的】本研究旨在明确氰氟虫腙对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda幼虫的毒力水平和田间防治效果,为科学使用氰氟虫腙防治草地贪夜蛾提供参考依据。【方法】采用饲料混毒法在室内测定了氰氟虫腙与4种常用杀虫剂甲维盐、氯虫苯甲酰胺、虱螨脲和茚虫威对草地贪夜蛾3和6龄幼虫的致死中浓度(LC₅₀)及LC₉₀值,以及LC₉₀浓度的这些杀虫剂对3龄幼虫的致死中时(medium lethal time, LT₅₀)值。采用人工喷雾方法测定了玉米田中22%氰氟虫腙悬浮剂(6.6 g/667 m²)、22%氰氟虫腙悬浮剂(17.6 g/667 m²)、5.7%甲维盐水分散剂(1 g/667 m²)和150 g/L茚虫威悬浮剂(2 g/667 m²)对草地贪夜蛾幼虫的防效。【结果】室内生测结果显示,供试的5种杀虫剂中氰氟虫腙对草地贪夜蛾3和6龄幼虫均具有较高的毒力,其LC₅₀值分别为2.64和4.3...     

Multiple duplications of the rare ace-1 mutation F290V in Culex pipiens natural populations

Two amino acid substitutions in acetylcholinesterase 1 (AChE1), G119S and F290V, are responsible for resistance to organophosphate and carbamate insecticides in Culex pipiens mosquitoes. These mutations generate very different levels of insensitivity to insecticide inhibitors. We described here a biochemical method that rapidly identifies AChE1 variants (susceptible, G119S and F290V, named S, R and V, respectively) present in individual mosquitoes. We investigated the frequency of AChE1 phenotypes in 41 field samples collected around the Mediterranean Sea. F290V substitution was found only in 15 samples and at low frequency, whereas G119S was highly spread in all samples. However, seven V distinct alleles were identified whereas only one R allele was present. The [V] enzymatic phenotype was never observed alone, and the V allele was always found associated with the susceptible and/or G119S AChE1 ([VS], [VR] or [VRS] phenotypes). Furthermore, we showed the presence of duplicated alleles, associating a susceptible and a V copy of the ace-1 gene, in most individuals analyzed for its presence. Evolutionary forces driving the large number of F290V ace-1 alleles and their low frequency in Mediterranean countries are discussed.     

High incidence of ace-1 duplicated haplotypes in resistant Culex pipiens mosquitoes from Algeria

The status of genes conferring resistance to organophosphate and carbamate insecticides has been examined in Culex pipiens pipiens mosquitoes sampled in Algeria. Presence of overproduced esterases was sporadic, but acetylcholinesterase-1 resistant alleles were observed in almost all samples. We focused our study on the AChE1 G119S substitution characterized in almost all samples, mostly at the heterozygous state. A genetic test revealed the presence of ace-1 duplication associating a susceptible and a resistant ace-1 copy. Molecular characterization showed a high occurrence of ace-1 duplication with six distinct duplicated alleles out of four samples. The inferred frequency of duplicated allele suggests that it is replacing the single resistant G119S allele. Finally, we discuss the mechanism at the origin of these duplicated haplotypes and their consequences on the management of insecticide resistance.     

草地贪夜蛾对水稻和玉米的取食和产卵选择性与适合度

【目的】明确草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对寄主植物水稻和玉米的取食和产卵选择性与适合度,进而分析草地贪夜蛾对水稻的为害风险。【方法】采用自由选择法,测定草地贪夜蛾对水稻和玉米的取食、产卵选择性。调查取食水稻和玉米苗的草地贪夜蛾的生长发育、存活率、繁殖力的差异,用种群增长趋势指数(I)评价水稻对草地贪夜蛾的适合度。【结果】草地贪夜蛾对水稻和玉米的取食和产卵选择性存在显著差异。接虫后2-48 h,幼虫对玉米的取食选择率随时间延长而逐渐增加,而幼虫对水稻的取食选择率随时间延长而逐渐降低;接虫后48 h,2龄幼虫和4龄幼虫对玉米的取食选择率分别为93.06%和59.72%,分别是对水稻的取食选择率的66.95倍和21.48倍。自由产卵6 d,在玉米上的产卵量是在水稻上的8.64倍。与取食玉米苗的相比,取食水稻苗的草地贪夜蛾幼虫发育历期延长,卵孵化率、幼虫存活率、化蛹率和成虫羽化率均显著降低,雌性比率下降,雌成虫寿命显著缩短,单雌产卵量显著减少。取食玉米苗的草地贪夜蛾的种群增长趋势指数(I)为165.93,其在水稻上的相对适合度为0.21。【结论】相较于水稻,草地贪夜蛾在玉米上表现出更高的适合度,其偏好在玉米上取食和产卵。水稻不是目前侵入我国的草地贪夜蛾的嗜食寄主,但其可以通过取食水稻幼苗正常生长发育并完成生活史,在其种群密度较大、嗜食寄主植物缺乏时存在转移为害水稻的潜在风险。