近二十年我国杀虫剂毒理学研究进展(Ⅰ)——杀虫剂的毒性与环境安全性研究

本文介绍了中国昆虫学家、杀虫剂毒理学研究者与植物保护专家及害虫防治工作者最近20年来在杀虫剂的毒性,尤其是杀虫剂对靶标害虫及非靶标昆虫的毒性方面的研究进展,并就杀虫剂对害虫的防控效果、杀虫剂对天敌昆虫的影响以及杀虫剂的环境安全性方面的研究内容进行了系统性综述。     

昆虫抗药性产生机制

杀虫剂是害虫防治的有效途径之一,但随着杀虫剂长期和广泛的使用,昆虫种群对各种杀虫剂的敏感性降低,产生了抗药性,如何克服昆虫的抗药性是害虫综合治理的重要问题。近年来,借助基因组测序和遗传操作技术的发展,对昆虫抗药性的研究已经深入到细胞水平和分子水平,取得诸多重要的突破,为害虫抗性的控制奠定了理论基础。本文从常见杀虫剂的历史沿革及作用机理切入,从靶标抗性、代谢抗性和穿透抗性3个方面阐述了杀虫剂抗性产生的机制:杀虫剂作用位点的突变降低了靶标与杀虫剂的亲和力,细胞色素P450酶系和谷胱甘肽转移酶系的激活增加了杀虫剂的降解,表皮结构成分的变化和ABC转运蛋白的增加有效阻挡了杀虫剂的渗入。利用基因操作手段或抑制剂,对上述3种抗性机制的关键步骤进行调控可能成为未来杀虫剂抗性控制的新策略。     

我国昆虫毒理学五十年来的研究进展

昆虫毒理学是植物保护、卫生保健及新杀虫剂的研究与开发等的理论基础。1949－1978年我国曾对杀虫剂和毒理学进行了大量研究,如生物性杀虫剂的开发与使用,害虫抗药性,杀虫剂的构效关系,环境因素对杀虫药剂作用的影响以及昆虫不育剂的探索等,其研究成就已有了详细的介绍[1]。本文仅就1979年以来,国内昆虫毒理学的研究进展从三个方面进行论述。五杀虫药剂分子毒理学研究杀虫剂进入昆虫体内后,抑制了靶酶正常的生理功能,或作用于神经轴突阻断了神经传导或产生毒素而导致昆虫死亡。另一方面昆虫机体对药剂产生反应又能改变杀虫剂分子的…     

昆虫对有机磷杀虫剂的抗性

有机磷杀虫剂在害虫的防治中多年来一直被作为一种有效的化学农药来使用。随着杀虫剂的大量使用,大部分害虫对这些杀虫剂产生了不同程度的抗性,导致杀虫剂剂量不断加大、防治效果降低,同时也造成了严重的环境污染。近年来,对昆虫有机磷杀虫剂抗性机制的研究发现,害虫对有机磷杀虫剂产生抗性的主要原因是由于其作用靶标物乙酰胆碱酯酶(AchE)对杀虫剂敏感性下降、AchE或普通酯酶活性上升等。本文就近年来国内外关于昆虫对有机磷杀虫剂抗性机制的研究进行综述,以期对害虫的抗性监测及抗性治理提供有用的参考。     

昆虫对苏云金杆菌的抗性及防治策略

苏云金杆菌Bacillusthuringiensis（B.t.）因其毒力高,致病快,且对非靶标昆虫及人类无毒,对环境安全等优点,成为世界上应用最广泛的一类微生物杀虫剂。使用对年来,一直没有害虫对其产生抗性的报道。然而,肥年代以来,人们在不同的实验室分别发现,经人工选择多代以后,昆虫对B．t．产生了抗性,有的抗性水平还很高[1]。更为严重的是,80年代后期,在美国的夏威夷及菲律宾等长期使用B．t．制剂的地区,发现一种世界性蔬菜害虫小菜蛾PtoteyatwteHa（LinnaeuJ对B．t．产生了抗性［4,5］。这些事实说明,昆虫对微生物杀虫剂同样有可能…     

杀虫剂对拟寄生昆虫的影响

本文综述了有关杀虫剂对拟寄生昆虫影响的研究结果,包括致死、亚致死效应,杀虫剂在寄主－拟寄生昆虫间的选择毒性,拟寄生昆虫对杀虫剂的抗性等。文章最后讨论了研究杀虫剂对拟寄生昆虫影响的意义。     

我国昆虫抗药性研究的现状及展望

1前言自19633年首次报道我国淡色库蚊Culxpip－ic。pallens对氯化烃类杀虫剂[1,2]黄条跳甲Phylotreta。vittata对DDT[3]产生抗性以来,据不完全统计,至今我国已有近45种昆虫产生了抗药性,其中卫生害虫9种,农业害虫36种。抗性尤为突出的虫种,在卫生害虫中有家蝇Muscadom－estica淡色库蚊Culex。Pipeienuspallens、三带像库蚊Culextritaeniorhynchus和德国小镜Blattellagermanica,农业害虫中有二化螟Chilosuppressal－is启铃虫Helicoverpa。armigera、棉蚜Aphisgosypii和小菜蛾Plutellaxylostella等,这些害虫均对多种不同类型的杀…     

昆虫钠离子通道基因突变及其与杀虫剂抗性关系的研究进展

昆虫电压门控钠离子通道(voltage-gated sodium channel)存在于所有可兴奋细胞的细胞膜上,在动作电位的产生和传导上起重要作用,是有机氯和拟除虫菊酯杀虫剂的靶标位点。在农业和医学害虫控制过程中,由于有机氯和拟除虫菊酯杀虫剂的广泛使用,抗药性问题日益突出。其中,由于钠离子通道基因突变,降低了钠离子通道对有机氯和拟除虫菊酯类杀虫剂的亲和性,从而产生击倒抗性(knock-down resistance, kdr),已成为抗性产生的重要机制之一。本文综述了昆虫钠离子通道的跨膜拓扑结构、功能、进化及其基因的克隆;更重要的是总结了已报道的40多种昆虫40个钠离子通道基因非同义突变,以及钠离子通道基因选择性mRNA剪接和编辑,以及它们与杀虫剂抗性的关系;也评述了钠离子通道基因突变引起蛋白质结构的改变,从而对杀虫剂抗性的影响机制。这些研究对于进一步鉴定与杀虫剂抗性相关的突变及抗性机制,开发有机氯和拟除虫菊酯类杀虫剂抗性分子监测方法具有重要意义。     

转基因棉花主要靶标害虫的抗性发展及抗性治理策略研究

转基因棉花的大面积种植有效的控制了棉铃虫Helicoverpa armigera、红铃虫Pectinophora gossypiella 等靶标害虫的危害,然而抗性监测结果显示,转Bt基因棉田的棉铃虫耐受性正逐年提高,抗性问题已成为影响持续利用转Bt基因棉花的主要因素,发展新的转基因棉花势在必行.新的基因或蛋白的选择应以对靶标害虫高效、不易产生抗性,且与现在广泛应用的基因或蛋白无交互抗性为原则.本文综述了转Bt基因棉花的主要靶标害虫对Bt抗性的研究进展,及其与新抗虫转基因棉花的关系,并讨论了抗性治理策略的发展历程.     

小菜蛾对苏云金芽胞杆菌(Bt)的抗性研究进展

小菜蛾Plutella xylostella(L.)是为害十字花科蔬菜的一种重要的世界性害虫,由于其分布范围广、繁殖速度快、抗性水平高,已经成为最难防治的害虫之一。基于苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)开发的杀虫剂在小菜蛾生物防治中发挥重要的作用,但小菜蛾作为在田间最早对Bt产生抗性的害虫,其抗性发展及抗性机理也引起了全世界的广泛关注。本文概述了小菜蛾的发生危害及其抗药性的研究动态、苏云金芽胞杆菌的起源、发展及应用,分析了小菜蛾对Bt杀虫毒素产生抗药性及其抗性机理,并从抗性发展风险、转基因油菜种植和进一步深入开展抗性机理的研究三个方面进行了展望,以期为优化小菜蛾抗药性的治理策略、提高生物农药和Bt作物的控害效能提供借鉴和参考。     

烟粉虱对拟除虫菊酯杀虫剂的抗性机理

通过增效剂生物测定、生化分析以及钠离子通道基因ⅡS4-6 cDNA片段的RT-PCR扩增,探讨了烟粉虱Bemisia tabaci（Gennadius）对拟除虫菊酯杀虫剂的抗性机理。结果表明：对于采自田间的6个烟粉虱抗性品系,磷酸三苯酯（TPP）和胡椒基丁醚（PBO）对氯氰菊酯、溴氰菊酯、氯氟氰菊酯和甲氰菊酯均有显著的增效作用,而DEM对4种拟除虫菊酯杀虫剂均无明显的增效作用。烟粉虱抗性品系的α-NA羧酸酯酶和β-NA羧酸酯酶活性分别是敏感品系的2.16～2.65倍和1.22～1.41倍,抗性品系的谷胱甘肽S转移酶活性与敏感品系没有差异,表明羧酸酯酶和多功能氧化酶在烟粉虱对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性中具有重要的作用,而谷胱甘肽S转移酶与抗性无关。通过RT-PCR克隆了6个烟粉虱田间抗性品系的钠离子通道结构域ⅡS4-6 cDNA片段的序列（420 bp）,发现与敏感品系相比,有2个位点发生突变,分别为L925I突变和I917V突变,L925I突变在所有6个烟粉虱田间抗性种群中均有发生,该位点突变已被证实与拟除虫菊酯类杀虫剂密切相关,表明神经不敏感性可能是烟粉虱对拟除虫菊酯产生抗性的另一个重要因子。     

棉铃虫对Bt杀虫剂的抗性遗传方式

随着转基因棉花种植面积的日益增加,棉铃虫Helicoverpa armigera（Hübner)对Bt的抗性已经成为一个不容忽视的问题。发展转多价基因作物是当前缓解害虫对Bt抗性的最有效措施。本研究以经室内多年筛选的、抗性倍数达2 000多倍的Bt杀虫剂（含多种蛋白）抗性品系为材料,通过生物测定和不同的杂交试验,测定棉铃虫对Bt杀虫剂的抗性遗传方式,以期为Bt生物农药的抗性治理提供一定的依据,同时为制定棉铃虫对转多基因作物的抗性治理策略提供一定的参考。对敏感亲本和抗性亲本杂交产生的F1代的研究结果表明,杂交品系的抗性倍数分别为22.2倍和24.6倍;抗性显性度D值均小于0,分别为-0.20和-0.17,抗性为常染色体不完全隐性遗传。对4种回交后代和2种自交后代F2的研究结果表明,实际死亡率与期望死亡率差异较大,说明抗性是由单基因多个位点或多基因控制。     

棉铃虫对氰戊菊酯等杀虫剂抗性的选育及其生化机理

从用药水平低的棉田采集棉铃虫Helicover pa armigera(Hubner),在室内恒温条件下以人工饲料饲养,用氰戊菊酯等4种杀虫剂和1种混合剂经点滴法分别逐代处理棉铃虫幼虫,以选育其抗药性。用氰戊菊酯选择15代,抗性达311倍;而用灭多威、甲基对硫磷和辛硫磷分别选择13代、14代及13代,抗性仅分别达10.8倍、3.5倍及5.2倍,抗性发展较慢;甲基对硫磷与辛硫磷的混合剂选择12代,抗性也只有4.8倍。氰戊菊酯和溴氰菊酯、三氟氯氰菊酯间存在明显的交互抗性。用生测法测定酶抑制剂和生化法测定酶活性的结果表明,棉铃虫对氰戊菊酯的抗性主要与幼虫体内多功能氧化酶和羧酸酯酶的活性提高有关。     

河北转Bt基因棉田棉铃虫对杀虫剂的抗性及相关酶活性的变化

为明确河北省推广种植植转Bt基因抗虫棉（简称Bt棉）后, 棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)对常用杀虫剂的抗药性水平及其生化机理, 2011-2012年采用点滴法对保定南郊、 沧州南皮、 邢台巨鹿3个地区的田间种群以及敏感种群进行了室内毒力测定, 并采用生化分析法对4个种群相关的羧酸酯酶（carboxylesterase, CarE）、 谷胱甘肽S 转移酶(glutathione S-transferases, GSTs)和乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase, AChE)的活性进行了研究。结果表明: 3个田间种群对高效氯氰菊酯和氰戊菊酯处于中至高抗水平, 抗性倍数为20.02~73.70倍; 对灭多威处于低至中抗水平, 抗性倍数为6.27~11.84倍; 对高效氯氟氰菊酯(抗性倍数: 1.07~4.20倍), 辛硫磷、 毒死蜱和马拉硫磷(抗性倍数: 1.00~2.69倍), 以及氯虫苯甲酰胺（抗性倍数: 2.00~3.67倍）均处于敏感水平。3个田间种群的CarE, GSTs和AChE活性分别是敏感种群的1.06~1.23, 1.20~1.63和1.15~1.23倍, 这可能与其对高效氯氰菊酯、 氰戊菊酯和灭多威产生的抗性有关。     

淡色库蚊 (Culex pipiens pallens Coquillett)的抗性酯酶表现型及其在杀虫剂压力下的变化趋势(英文)

对来自杭州、临海和金华三个城市的淡色库蚊种群进行了抗性酯酶表现型频率分布的测定和分析 ,同时对三个种群进行双硫磷、敌百虫、毒死蜱和马拉硫磷等四种有机磷杀虫剂的抗性品系筛选 ,逐代测定和分析各种群在不同杀虫剂压力下 ,其抗性酯酶表现型频率分布的变化。结果表明 ,三个自然种群中都存在酯酶B1 、B2 纯合表现型及酯酶B1 /B2 杂合表现型 ,其中酯酶B1 纯合表现型占优势。各自然种群中的抗性酯酶表现型频率分布有差异。经过杀虫剂的逐代筛选 ,各种群相对于某一杀虫剂的压力 ,表现出选择较为单一的抗性酯酶表现型的趋势 :双硫磷有利于酯酶B1 纯合表现型的选择 ,敌百虫和毒死蜱有利于酯酶B2 纯合表现型的选择 ,马拉硫磷则似乎有利于酯酶B1 纯合表现型和酯酶B1 /B2 杂合表现型的选择 ,但酯酶B1 纯合表现型相对于B1 /B2 杂合表现型来说 ,对马拉硫磷抗性更强一些。根据研究结果 ,就蚊虫的抗性酯酶基因对不同杀虫剂的选择优势及相应的蚊媒控制策略进行了讨论。     

杀虫剂轮用和混用对害虫种群抗性演化的影响

杀虫剂轮用和混用是当前害虫抗药性治理中最常采用的两种用药策略。该文用抗性模型和室内试验对轮用和混用延缓害虫抗性演化的效果及轮用最佳间隔期问题作了研究。模型模拟结果表明,在延缓害虫抗性演化方面轮用和混用对抗性演化的影响主要取决于杀虫剂作用强度、抗性基因型个体的适合度大小和杀虫剂混用后的毒理效应类型。两种杀虫剂轮用时,轮用间隔期以1(即两种杀虫剂隔次施用)为佳。以模型昆虫小菜蛾Plutella xylostella在室内试验结果表明,氰戊菊酯单用(I)及与杀虫单轮用(II)和混用(1∶1)(III)连续处理8代后,抗性个体频率为0.01的小菜蛾种群其3龄幼虫对氰戊菊酯的抗性分别上升了75.87(I)、28.67(II)和58.72(III)倍,与模型模拟结果表现出较好的一致性。据此,作者认为抗性模型可用于预测害虫抗性演化和评价抗性治理策略。     

基于转录组的苹小卷叶蛾杀虫剂靶标及解毒代谢相关基因分析

【目的】建立苹小卷叶蛾Adoxophyes orana转录组数据库,挖掘杀虫剂靶标及解毒代谢相关基因。【方法】采用Illumina HiSeq^TM 2000高通量测序技术对苹小卷叶蛾进行转录组测序,挖掘并分析杀虫剂靶标基因;利用qPCR检测6个杀虫剂靶标基因在苹小卷叶蛾卵、幼虫、蛹和成虫各不同发育阶段的表达;挖掘并分析苹小卷叶蛾转录组中解毒代谢相关基因的代谢通路及进化关系。【结果】通过组装有效序列共获得48 610条unigene(GenBank登录号:GGMW00000000)。挖掘鉴定到155个杀虫剂靶标unigene;qPCR结果显示,1个蜕皮激素受体(ecdysone receptor, ECR)、2个乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase, AChE)、1个氯离子通道蛋白(chloride channel, CLC)、1个几丁质酶(chitinase, CS)和1个鱼尼丁受体(ryanodine receptor, RyR)基因在苹小卷叶蛾不同发育阶段均存在表达差异。挖掘鉴定到69个羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)...     

有机磷和拟除虫菊酯抗性棉铃虫靶标抗性的分子机理(英文)

对有机磷和拟除虫菊酯抗性 (R)棉铃虫靶标抗性的分子机理 ,即乙酰胆碱酯酶 (AChE)和钠通道敏感度降低进行了研究。根据AChE的动力学常数表明 ,R品系AChE的活性和Vmax值分别是S品系的 1 0 9和 1 2 3倍 ,但R品系的AChE的Km 值仅是S品系的 0 6 7倍。R品系AChE对DDVP和马拉硫磷的Ki值分别是S品系的 0 4 4和 0 55。这表明AChE发生了质的变化。还应用PCR技术对抗性棉铃虫的击倒抗性 (kdr)进行了鉴定 ,克隆了钠通道的IIS6序列、IIS5和IIS6连接片段以及II和III连接片段 ,测序后比较了R和S品系以及其它昆虫的同源性 ,结果在氨基酸水平未发现有任何差异 ,这表明该抗性棉铃虫品系不涉及kdr。     

棉蚜对有机磷杀虫剂抗性的生化机理

本文对有机磷抗性和感性棉蚜Aphis gossypii三个种群抗性生化机制进行了讲究.首先用解毒酶的抑制剂测定药剂的解毒途径.进一步测定乙酰胆碱酯酶活力及其敏感性和多功能氧化酶、谷胱甘肽s-转移酶、α-乙酸萘酯酶和α-乙酸萘酯羧酸酯酶等解毒酶的活力.结果表明,体内条件下,多功能氧化酶与抗性有关,但在离体条件下,在棉蚜匀浆液中有内源抑制剂存在.α-乙酸萘酯酶和α-乙酸萘酯羧酸酯酶活力的增加,乙酰胆碱酯酶对杀虫剂敏感性的降低也是造成棉蚜对有机磷产生抗性的原因.