昆虫抗药性机理：行为和生理改变及解毒代谢增强（英文）

杀虫剂抗性是指“生物的一个品系发展了对该生物正常种群中大多数个体具有致死作用剂量的杀虫药剂的能力”。行为改变、生理学上的变化或代谢解毒等抗性机制能够降低毒物到达靶标的有效剂量。行为抗性是指减少昆虫与毒物接触或使昆虫能够存活于对大多数对正常个体致死（或有害）的环境中的任何行为。生理学改变的机制包括杀虫剂对表皮的穿透性降低、增加对药剂阻隔（sequestration）或储存和加速杀虫剂的排泄。细胞色素P450、水解酶和谷胱甘肽S-转移酶是杀虫药剂代谢解毒的主要3大酶系。细胞色素P450是一个超基因家族,是生物体内对外源性和内源性化合物解毒代谢或活化最重要的酶系。在许多害虫中发现P450介导的解毒代谢增加导致了对杀虫药剂抗性的增加。谷胱甘肽S-转移酶是可溶性的 二聚体蛋白,与代谢解毒、大量内源性和外源性化合物的排泄有关,许多昆虫中证明其抗药性与该酶活性增加有关。水解酶实际上是一组异源的酶类,其对抗药性的作用包括通过基因扩增增加酶量,作为结合蛋白隔离杀虫药剂或通过增加酶的活性加强对药剂的水解作用。     

致死中量(LD_(50))等的简易图解法

我们在毒力测定中间,常用致死中量来比较两种药剂的相对毒力。目前求致死中量的方法,主要根据Bliss或Finney两人的机值分析法。用这方法需要计算的内容有:(1)致死中量;(2)卡方测定;(3)致死中量的置信界限(confidence limits);(4)毒力回归线;(5)比较两种药剂的致死中量相差是否显著;(6)比较两种药剂的毒力回归线是否平行等。用机值分析方法来演算这许多内容,要耗费很多的时间;这样使做药效测定的同志感觉到苦恼。最近虽然有人用其他方法,如Logistic函数法,流动平均(moving-average)法,流动平均-角换法(moving average-angle method)来演算致死中量,但至今还没有普遍应用。1949年Litchfield及Wilcoxon,根据机值分析方法的原理,用图解方法来求致死中量,这样省去了很多的繁复计算方法,化半小时的时间就可以全部计算出。这个方法虽精确度稍差一些,但一般讲还是合乎科学研究的要求,最近Reynolds(1962)介绍农业害虫抗性     

抗药性昆虫相对适合度的研究进展

杀虫剂抗性基因的突变对昆虫生理生化的影响体现为种群适合度的变化.种群抗性等位基因频率和生物学适合度可用来表征抗性昆虫相对适合度.抗性相关靶标和代谢酶的突变会改变昆虫正常的生理功能,抗性基因过量表达会引起昆虫体内生理能量分配失衡,两者均会造成抗性代价.但是,抗性等位基因置换和修饰基因可以抵消抗性代价.抗性昆虫相对适合度的表现型取决于抗药性形成的遗传背景和抗性水平.此外,其表现型还受到各种生态因素的影响.抗性昆虫相对适合度的研究结果可为预测抗药性发展趋势、开展抗药性治理提供科学依据.     

昆虫抗药性和昆虫毒理动力学(英文)

不断地使用一种杀虫药剂防治昆虫,会导致昆虫产生抗药性。对昆虫抗药性资料进行广泛综述时,发现了仅单独的解毒作用不能被解释为家蝇对有机氯杀虫药剂产生高抗性原因。作为一个基因。家蝇可以对有机氯产生比对有机磷杀虫剂更高的抗药性,尽管有机磷杀虫剂一般在虫体内是不太稳定的。考虑到昆虫毒理的动力学,杀虫药剂的穿透作用更显示出其实际的重要性。根据穿透和解毒的速率,慢的穿透作用是解毒作用的一个限制因子。防治敏感和抗性昆虫的观察结果,可以划出物理和生物因子之间关系的几种相关曲线图解。这些相关性不仅能说明家蝇对有机磷和有机氯杀虫剂的抗性程度,而且也助于选择出新的杀虫毒剂。     

CPR和P450基因在昆虫抗药性中的作用研究进展

P450酶系在昆虫代谢农药中有重要作用,NADPH-细胞色素P450还原酶（NADPH-cytochrome P450 reductase,CPR）和细胞色素P450（P450）在该酶系起核心作用。昆虫具有P450超基因家族,但只有一个单一的CPR基因,CPR是昆虫所有参与农药代谢的P450酶的唯一电子供体,其影响P450活性。P450基因的高水平表达在害虫抗药性中具有重要作用,P450基因介导的昆虫抗药性是最重要的代谢抗性类型。不同P450基因的高表达的调控机制不同,引起P450基因过量表达的原因可能有P450基因的编码区突变、顺式作用元件和反式作用因子变化、基因扩增等。细胞色素P450介导的抗药性存在一定程度的进化可塑性,即同种昆虫不同种群对相同的农药产生抗药性时,导致抗性产生的P450基因不同;同一昆虫品系在某种农药的抗性选择压力下,影响抗性的P450基因的种类和表达特性会随着持续的农药选择而发生变化。最近的研究显示,CPR的变异和昆虫抗药性相关,但是昆虫CPR基因介导抗药性的机制还缺乏深入研究。全面阐释P450酶系介导昆虫抗药性的机制、建立基于P450基因表达量变化与CPR突变的抗性分子标记,对于害虫抗药性治理具有重要意义。     

杀虫药剂抗性家蝇品系乙酰胆碱酯酶基因的特征分析

乙酰胆碱酯酶(AChE)是有机磷和氨基甲酸酯类杀虫药剂的作用靶标,这两大类杀虫药剂的广泛应用导致了昆虫对抗性的选择。靶标的修饰是某些昆虫产生抗性的分于机理,这种抗性是和AChE的变更型相关的,这些变更型的酶显示出对杀虫药剂的不被感性。利用RT-PCR和Streptavidin偶联磁珠技术从两种抗性家蝇(Musca domestica)品系D3和Kash中分别分离了AChE基因并测定了其按苷酸颅序。eDNA的可读框长2082bp．由此推导出了AChE的氨基酸顺序,通过与敏感家蝇品系Cooper的比较,发现了一些核苷酸顺序差异和4个氨基酸点突变,其中3个替代可能与杀虫药剂不敏感性有关。这一结果表明D3和Kash均属于CH₂抗性类型。     

害虫的抗药性:Ⅵ.昆虫抗性生化机理

<正> 昆虫对农药的抗性机理,到目前为止,虽然还没有完全搞清,但是根据已经掌握的材料来看,抗性的产生是连年大量使用农药,长期选择的结果;抗性是可以遗传的,它是受遗传物质,各种抗性基因(R)所控制;各种抗性基因控制昆虫生化机理的改变。因此昆虫生化机理的改变是发生抗性的直接原因,抗性基因的产生是产生抗性的根本原因。 为什么昆虫生化机理的改变是产生抗性的直接原     

迁移对害虫抗性演化的影响

利用抗性群体遗传模型研究了迁移对害虫抗性演化的影响。模拟结果表明,迁入比例对害虫种群抗性演化的影响存在一定的阈值。若迁入个体全为敏感(SS)纯合子,而其比例又在阈值以下时,这种迁入对抗性演化无延缓作用;迁入比例在阈值以上时,随比例加大,对抗性延缓作用逐渐增强,加大到某一值时,抗性演化可完全被阻止;若迁入个体携有R基因,则迁入比例在阈值以下时,会促进迁入区害虫种群的抗性演化;在阈值以上时,可延缓或完全阻止害虫种群的抗性演化。处理区害虫种群原有个体的迁出,可加强SS个体迁入对害虫种群抗性演化的影响,而使携R基因的个体的迁入影响减弱。以小菜蛾Plutella xylostella为模型昆虫所作的试验结果表明,模型模拟与验证试验的结果具有较好的一致性,说明抗性模拟模型可用于害虫种群的抗性演化预测和分析。     

蚜虫种群时空分布动态模型

种群空间格局是昆虫种群的重要属性,是为害虫防治提供动态信息的重要前提。关于种群空间格局的时空动态,前人曾建立了富立叶模型和有阻尼自由震荡模型,但忽略了生境资源和空间资源的限制,不能很好地描述昆虫种群在自然界摆布状况的动态行为。因此,在前人研究的基础上,根据蚜虫在自然界的聚集扩散行为逐步建立了描述蚜虫种群聚集扩散规律的变幅、变周期时空分布动态模型,即:y=Ae-nt[sin(w0emtt+φ)+b]+c,并应用该模型对麦长管蚜(Sitobion avenae Fabricius)、麦二叉蚜(Schizaphis graminum Rondani)、禾缢管蚜(Rhopalosiphum padi Linnaeus)和玉米蚜(Rhopalosiphum maidis Fitch)的实验数据进行了拟合。结果表明,麦蚜种群和玉米蚜种群呈现出不同的规律,3种麦蚜均为减幅减周期的变化趋势,玉米蚜则表现为减幅增周期的变化趋势。此外,该模型的拟合效果较好(R20.942,SSE2.6)、生物意义明确,不仅可用于描述蚜虫以及蚜虫以外的其他昆虫和螨类种群的时空动态,还可准确描述不同年龄阶段和不同空间位置上种群的动态,具有普遍适用性。应用该模型考察不同种蚜虫在同一作物上的竞争情况和蚜虫与其天敌的空间分布动态,可为害虫的综合防治奠定基础;对不同小麦抗性品种上同一种蚜虫的聚集扩散行为进行刻画、分析,还可为小麦的抗性育种提供参考依据。     

昆虫的人工饲料培养法

为了要取得大量昆虫作为实验材料(例如作杀虫药剂试验以及饲养寄生蜂等),一般所使用的饲育方法有时是不容易达到预期的要求的,所以有用人工饲料来培养昆虫的必要。大家都知道果蝇(Drosophila)是遗传学上所最常用的实验材料,但是近几年来在杀虫药剂的效力试验也常用作为材料,而以人工饲料来培养果蝇的方法可说是比较最常使用的方法。近年     

有机磷抗性致倦库蚊种群中酯酶基因扩增的定量分析

致倦库蚊Culex qinquefasciatus是丝虫病的主要传染媒介。通过生物测定、单个蚊虫酯酶α2和β2基因拷贝数分析和酯酶β基因序列比较, 分析了抗性水平、抗性相关基因在种群中的分布及其基因拷贝数等的抗性分子特征。应用快速PCR仪（realtime quantitatIve PCRs）直接检测库蚊中酯酶基因和mRNA拷贝数。结果显示：上海致倦库蚊对对硫磷的抗性LC₅₀为8.12, 酯酶活性升高是上海致倦库蚊种群对有机磷杀虫药剂产生抗性的主要机理。编码致倦库蚊酯酶β的氨基酸序列同编码尖音库蚊酯酶B1的氨基酸序列相比同源性为98%;同致倦库蚊酯酶B2氨基酸序列相比同源性为100%,同环蹶库蚊酯酶B3氨基酸序列相比同源性为90%, 上海致倦库蚊中酯酶α和β基因均扩增。有机磷抗性的上海和PellRR蚊虫种群中单个蚊虫酯酶α2 和β2定量基因拷贝数均不同,其同一蚊虫个体的酯酶α2 比酯酶β2基因的拷贝数高,但没有明显的规律性,酯酶结构基因的扩增是上海致倦库蚊种群对有机磷杀虫药剂抗性的主要机理,估计在野外种群的杂合个体中存在多种调控机制。     

新疆石河子和博州地区马铃薯甲虫抗药性检测

马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata(Say)在新疆北部的危害逐年加重。本文采用点滴法检测了石河子、博州和昌吉3个地区4个马铃薯甲虫田间种群对有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、新烟碱类等15种杀虫药剂的抗性水平。结果表明,所检测的沙湾、玛纳斯、博乐和奇台4个马铃薯田间种群对拟除虫菊酯类高效氯氟氰菊酯和溴氰菊酯产生了11～155倍的抗性,博乐种群对高效氯氰菊酯抗性为27倍;4个种群对氨基酸酯类的丁硫克百威也产生了33～59倍的抗性。另外,对硫丹和阿维菌素也分别产生了11～23倍和4～7倍的抗性。但对水胺硫磷等4种有机磷和吡虫啉等3种新烟碱类杀虫药剂仍然比较敏感。研究结果为上述地区马铃薯甲虫的有效控制提供重要依据。     

小菜蛾对九种杀虫剂的抗药性

采用叶片药膜法测定了9种杀虫剂对海南、山东、广东、湖北武汉和襄樊等5个地区小菜蛾Plutella xylostella(L.)田间种群的毒力,和室内相对敏感品系比较。结果显示,5个地区的小菜蛾种群都对氯氰菊酯产生了10倍以上的抗性,广东和山东种群达到30倍以上的抗性。对阿维菌素的抗性山东小菜蛾种群达到135倍,广东种群达到30倍,其他地区均在10倍以下。但是,作用机制与阿维菌素类似的药剂,氟虫腈的抗性5个地区均在5倍或5倍以下。对昆虫生长调节剂定虫隆和氟虫脲的抗性除广东种群分别在10倍和20倍以上外,其他地区均在5倍以下。广东种群对多杀菌素的抗性为7.8倍,其他地区的种群没有产生抗性,多杀菌素和杀虫双均为作用于乙酰胆碱受体的药剂,但是作用的位点不同。杀虫双对5个种群的LC50值均是比较大的(>800 mg/L),尽管没有明显的抗性,不适宜用于小菜蛾田间防治。对呼吸链电子转移抑制剂溴虫腈的抗性均在10倍以下。对辛硫磷的抗性在2~5倍。     

四种蚜虫AChE的活性及其对抑制剂的敏感度

<正> 乙酰胆碱酯酶AChE是有机磷和氨基甲酸酯杀虫剂的靶标酶。测定单个昆虫AChE的活性及其对抑制剂的敏感性,对于种群AChE变构的抗性遗传学的研究以及抗性昆虫个体的生物化学检测都具有重要意义。作者参照     

昆虫对Bt抗性的适合度代价及其与抗性治理策略的关系

由于昆虫对Bt毒素抗性的发展,不利于Bt制剂和Bl转基因作物的长期有效使用.但是昆虫对Bt抗性的产生常伴有适合度代价,这种代价能够延缓或阻碍抗性等位基因的发展.许多研究已经证明,有分属鳞翅目、鞘翅目以及双翅目的昆虫Bt抗性品系存在适合度代价.适合度代价往往会受生态因素的影响.而且,昆虫适合度代价的产生与其抗性机制密切相关.庇护所策略延缓抗性发展的能力不仅与敏感种群与抗性种群能否自由交配有关,还与适合度代价的大小及抗性基因的显隐性等因素有关.适合度代价的研究对探讨抗性发展规律以及完善抗性治理策略是非常重要的.本文从适合度代价与抗性发展、抗性机制和抗性治理的关系等方面的进行综述,为发展Bt抗性治理策略提供参考依据.     

植物与植食性昆虫防御与反防御的三个层次

在植物与植食性昆虫长期的进化过程中,双方形成了一系列的防御与反防御策略。本文将这些策略归为3个层次:第一层次起始于植物对植食性昆虫相关分子模式的识别,并由此激活植食性昆虫分子模式相关的免疫反应。这种免疫反应对于不能产生效应子的植食性昆虫种群是有效的;第二层次是一些植食性昆虫种群可以通过释放特异性效应子抑制植物产生的植食性昆虫分子模式相关的免疫反应,从而在植物上正常生长与繁衍;第三层次是一些植物基因型可以通过特异抗性基因识别植食性昆虫的效应子,进而激活效应子诱导的免疫反应,表现出特异的抗虫性。深入揭示植物与植食性昆虫间的这种分子互作机制,不仅在理论上有助于理解昆虫与植物的协同进化机制,而且在实践上可为作物抗性品种的培育提供重要的技术指导。     

解毒酶和乙酰胆碱脂酶不敏感性在褐飞虱对甲胺磷抗性上升和下降过程中的作用(英文)

室内抗药性筛选导致褐飞虱对甲胺磷抗性的上升 ;连续筛选 9代后 ,停止抗性筛选 ,在连续 9个世代观察抗性的下降。在抗药性上升和下降的全过程中 ,对酶酶活性、多功能氧化酶活性、谷胱甘肽 S 转移酶活性和乙酰胆碱酯酶不敏感性的变化进行了研究。结果显示 ,在抗药性变化的过程中 ,酯酶活性的变化与甲胺磷对褐飞虱致死中量 (LD50 )的变化显著相关 ,表明酯酶在抗药性上升和抗药性下降过程中都起到十分重要的作用。乙酰胆碱酯酶不敏感性的变化只在抗药性上升阶段与致死中量 (LD50 )的变化显著相关 ,而多功能氧化酶活性和谷胱甘肽 S 转移酶活性的变化只在抗药性下降阶段与致死中量 (LD50 )的变化显著相关 ,表明它们在抗药性上升阶段和下降阶段的作用存在一定的差异     

二化螟Cry1Ac敏感和耐受品系的适合度差异及中肠蛋白酶活性比较

抗性/耐受种群的适合度代价和中肠蛋白酶活性研究是了解昆虫抗性进化、抗性产生的生理生化基础及抗性治理的重要内容。本研究以室内继代汰选的具有相同遗传背景的Cry1Ac耐受和敏感品系为研究对象,系统研究了两品系的适合度和中肠蛋白酶活性差异。研究结果表明,与敏感品系相比,耐受品系幼虫的存活率显著下降,且耐受种群不同日龄幼虫体重均低于敏感种群,20日龄时达显著差异;但两品系不同虫态的发育速度、蛹重、化蛹率、羽化率和成虫繁殖力均没有显著差异。中肠蛋白酶活性研究表明,耐受种群的类胰蛋白酶活性显著低于敏感种群,但两种群的总蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性没有显著差异。该研究对于识别蛋白酶介导的Bt抗性机制和昆虫Bt抗性治理均具有重要意义。     

年龄-龄期两性生命表及其在种群生态学与害虫综合治理中的应用

生命表是种群生态学与害虫治理的重要工具,由于传统雌性生命表无法正确描述昆虫的变态且忽略雄性个体,近年来国内外学者普遍采用年龄-龄期两性生命表。本文首先从昆虫种群的龄期分化、性比对种群增长的影响、总产卵前期与成虫产卵前期的差异、产卵期与产卵日数的差异4个方面概述了年龄-龄期两性生命表(age-stage, two-sex life table)的基本原理,进而阐明了基于bootstrap技术的生命表分析技术及其主要优点,然后介绍了年龄-龄期两性生命表各软件(TWOSEX-MSChart, CONSUME-MSChart, TIMING-MSChart)的主要用途,即预测种群的增长与防治适期、正确分析天敌的捕食率与害虫的取食量、预测天敌的种群增长与捕食潜能以及指导天敌的大量繁育。昆虫生命表作为一种强有力的分析技术,不仅在研究种群生态学和害虫治理方面已有广泛的应用,展望未来,这项技术还可以用于昆虫生理、抗药性、亚致死剂量、共生菌等方面的研究。     

杀虫药剂的选择性(一)

<正> 杀虫药剂的选择性是解决目前化学防治上一些重要缺点的主要方法。假如,一种杀虫药剂只对靶标的害虫有毒,而对于其他非靶标生物无毒害,那就不存在公害与污染问题,那就不会杀死害虫天敌,不至于破坏生态系统。因此,选择性杀虫药剂是化学防治的一个理想,但是目前只有少数几种杀虫药剂有一定的选择性,并且选择程度也不高,多数只是对人畜无毒,但对于其他生物,特别是其他昆虫,依然有毒。二十多年来,自从化学防治的一些缺点被发现之后,人们正加强研究杀虫药剂的选择性问题。到目前,有了一些初步结果,显示出有希望的将来。本文就是把这方面的结果作一个简单的综述。