Resistance patterns to various organophosphorus insecticides in some strains of houseflies

The susceptibility of one susceptible and six resistant strains of houseflies to 13 organophosphorus compounds was measured with a contact method. Five of the strains had been selected, both in the field and in the laboratory, with diazinon, parathion or malathion. One strain had been strongly selected with -BHC. The susceptibility of the strains is shown in Fig. 1. The BHC selected strain had only a low level of resistance to organophosphates. Higher levels were present in all organophosphate selected strains, each of which exhibited its own characteristic resistance pattern. This indicates that a relatively large number of resistance mechanisms may be present.As resistance to the thiophosphates is of the same order of magnitude as that to their oxygen analogues, it follows that the resistance mechanism is not a slower conversion of the thiophosphates into the phosphates. Resistance to a number of dimethyl compounds is low, and little difference is present between the resistant strains. This resistance is probably brought about mainly by less specific factors. The genetical basis of the low aliesterase content of the phosphate resistant strains is discussed.

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Zusammenfassung Die Empfindlichkeit eines normal-sensiblen und von sechs resistenten Stubenfliegen-Stämmen gegenüber 13 organischen Phosphorverbindungen wurde mit Hilfe einer Kontakt-Methode gemessen. Fünf dieser Stämme waren sowohl im Freiem wie auch im Labor, mit Diazinon, Parathion oder Malathion selektiert worden. Ein Stamm war stark mit -BHC selektiert worden. Die Empfindlichkeit der Stämme ist in Fig. 1 dargestellt. Der mit -BHC selektierte Stamm wies nur eine niedrige Resistenz gegenüber den organischen Phosphorverbindungen auf. Höhere Resistenz wurde in den mit organischen Phosphorverbindungen selektierten Stämmen gefunden; jeder dieser Stämmen zeigte eine eigene, charakteristische Form der Resistenz. Dies deutet darauf hin, daß eine relativ grössere Zahl von Resistenz-mechanismen vorhanden ist.Aus der Tatsache, daß Resistenz gegen die Thioverbindungen und ihre entsprechenden Sauerstoff-Analoge ungefähr gleich groß ist, wird geschlossen, daß eine langsamere Umwandlung in die Phosphate als Resistenz-mechanismus nicht in Betracht kommen kann.Die Resistenz gegenüber einigen Methyl-verbindungen ist gering, und in den einzelnen Stämmen nur wenig verschieden. Diese Resistenz wird wahrscheinlich durch weniger spezifisische Faktoren verursacht. Die genetische Grundlage des niedrigen Ali-esterasen-gehalts in den Phosphat-resistenten Stämmen wird diskutiert.

     

Development of increased irritability to insecticides due to decreased detoxication

Selection of adults of the spotted root maggot Euxesta notata with malathion, by a method in which they could avoid the insecticide, developed a strain in which the flies had an increased irritability to malathion and at the same time an increased susceptibility to it. Similar results were obtained by selection with parathion or with methyl parathion. The selected strains were found to have a lower ability to detoxify malathion by hydrolysis. Selection with dieldrin increased the resistance without changing the irritability, while selection with DDT increased the resistance and decreased the irritability to this insecticide.

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Zusammenfassung Selektion von Fliegen der Wurzelmade Euxesta notata mit Malathion, bei der es den Fliegen ermöglicht wurde, dem Insektizid auszuweichen, ergab einen Stamm, der sich durch eine erhöhte Reizbarkeit und zugleich durch eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Malathion auszeichnete. Selektion mit Parathion oder Methylparathion erbrachte ähnliche Resultate. Die selektionierten Stämme erwiesen sich als weniger aktiv in der Entgiftung von Malathion durch Hydrolyse. Selektion mit Dieldrin steigerte die Resistenz ohne die Reizbarkeit zu verändern, während Selektion mit DDT die Resistenz erhöhte und die Reizbarkeit durch dieses Insektizid verringerte. Diese Ergebnisse deuten Wege an, durch Selektion mit Insektiziden, jenen Typus von Verhaltensresistenz herbeizuführen, der auf einer Änderung der Reaktion gegenüber den erregenden Eigenschaften des Insektizids beruht.

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This work was performed on a grant-in-aid (EMR No. 118) from the Canada Department of Agriculture.     

Genetics of resistance to organophosphorus compounds and low ali-esterase activity in the housefly

The relation between low ali-esterase activity and organophosphate resistance was studied in a malathion and a diazinon resistant strain of houseflies by a system of repeated back-crosses with a susceptible strain. In the malathion resistant strain G, low ali-esterase activity and resistance are dependent on one and the same autosomal gene. In the diazinon resistant strain F one gene is responsible for the low esterase activity and part of the resistance, whereas at least one other resistance factor is present not affecting the esterase activity. Two subcolonies were obtained, one which is called F_a with only the gene for low ali-esterase activity, the other, called F_b, without this gene but with another resistance factor. Since Nguy and Busvine found a single gene to be responsible for resistance in three other strains, a total of five strains has now been found to have an important gene for low esterase activity and resistance to phosphate compounds. These genes, which differ in the degree or specificity of the resistance they confer to the strains, are probably all alleles. It is concluded that physiologically closely related defence mechanisms must be responsible for these different kinds of resistance.

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Zusamenfassung Der Zusammenhang zwischen niedriger Aliesterase-Aktivität und Phosphorester-Resistenz wurde in einem gegen Malathion und einem gegen Diazinon resistenten Stamm von Musca domestica mit Hilfe eines Systems wiederholter Rückkreuzungen mit einem normalsensiblen Stamm studiert. In dem Malathion-resistenten Stamm sind niedrige Aliesterase-Aktivität und Resistenz von ein und demselben autosomalen Gen abhängig. In dem Diazinon-resistenten Stamm F ist ein Gen für niedrige Esterase-Aktivität und einen Teil der Resistenz verantwortlich, während mindestens ein weiterer Faktor für Resistenz ohne Einfluß auf die Esterase-Aktivität vorhanden ist. Zwei Stämme wurden gezüchtet: einer, F_a genannt, nur mit dem Gen für niedrige Esterase-Aktivität, und der andere, F_b ohne dieses Gen, aber mit einem anderen Resistenzfaktor.Da Nguy und Busvine in drei Stämmen je ein einziges für die Resistenz verantwortliches Gen gefunden haben, sind nun insgesamt fünf Stämme mit einem wichtigen Gen für niedrige Esterase-Aktivität und Phosphorester-Resistenz beschrieben worden. Diese Gene, die sich nach dem Grade und der Spezifität der Resistenz, die sie bewirken, unterscheiden, sind wahrscheinlich alle Allele. Es wird daraus geschlossen, daß für diese verschiedenen Arten von Resistenz physiologisch nahe verwandte Abwehr-Mechanismen verantwortlich sein müssen.

     

Linkage relationships of several insecticide resistance factors in the house fly (Musca domestica L.)

Summary Strains of the house fly resistant to parathion, malathion, Isolan, and DDT were crossed with a susceptible strain which carried the recessive marker, stubby-wing (stw). F₁ populations were composed of normal-winged insecticide-resistant flies. When the F_1's were backcrossed to the stw parent, the resultant normal-winged progeny were resistant and the stw progeny were susceptible. Thus the major factors for resistance in the strains studied were all located on the same chromosome.Similar cross-over ratios were observed with parathion and malathion-resistant strains and populations of resistant stw flies were established. Low ali-esterase, characteristic of the parent resistant strains, was also present in the resistant stw strains.No crossing-over occurred between stw and DDT-resistance. Resistance to DDT, present in the malathion-resistant strain, was not introduced with malathion-resistance into the stw strain. Therefore, the factors for DDT and malathion resistance, although linked, are genetically distinct.

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Zusammenfassung Stubenfliegenstämme, die Resistenzfaktoren gegen Parathion, Malathion, Isolan^R (1-isopropyl-3-methyl-5-pyrazolyl dimethylcarbamate) und DDT tragen, wurden mit einem anfälligen Stamm gekreuzt, der das rezessive Markierungsgen, stummelflügelig (stw), aufweist. Die F₁-Populationen jeder Kreuzung bestanden aus normalflügeligen, insektizidresistenten Fliegen. Wenn die F₁-Fliegen mit den stw-Eltern rückgekreuzt wurden, waren die normalflügeligen Nachkommen resistent gegen alle Insektizide und die stw-Nachkommen anfällig. Also sind die Hauptresistenzfaktoren der untersuchten Stämme alle in dem gleichen Chromosom lokalisiert.Für die Faktoren, welche die Resistenz gene Parathion und Malathion kontrollieren, wurden ähnliche crossing over-Verhältnisse beobachtet, und es wurden Populationen von stw-Fliegen aufgebaut, die resistent gegen diese Insektizide sind. Niedrige Ali-Esterase-Aktivität, die für die parathion- und malathionresistenten Ausgangsstämme charakteristisch ist, war auch in den resistenten stw-Stämmen vorhanden, so daß das Gen für niedrige Ali-Esterase-Aktivität identisch oder eng mit den Resistenzgenen verbunden ist.Eine unzulängliche Trennung zwischen anfälligen und isolanresistenten Fliegen schloß die Möglichkeit der crossing over-Messung des Faktors für Isolanresistenz aus. Zwischen stw und DDT-Resistenz wurde kein crossing over beobachtet. Hohe Kreuzungsresistenz gegen DDT, die in einem malathionresistenten Stamm vorhanden ist, wurde mit dem Faktor für Malathionresistenz nicht in den stw-Stamm eingeführt. Die Faktoren für die Resistenz gegen DDT und Malathion sind demnach genetisch unterschiedlich.

     

Synergism of organophosphates in Musca domestica and Chrysomya putoria

A series of symmetrical trisubstituted phosphorus compounds was tested as synergists for malathion and certain other organophosphorus insecticides against resistant and normal strains of Chrysomya putoria and Musca domestica. All the compounds synergised the insecticides more effectively against resistant than normal strains. This was especially true with malathion, notably with the C. putoria strain the resistance of which is highly specific for malathion. A 5:1 mixture of the best synergists virtually abolished its resistance. Among the synergists tested, the two best were common to the C. putoria and the two different resistant strains of M. domestica; these two synergists were also outstanding against Culex tarsalis larvae, as reported by other authors.In addition to the synergistic action on malathion, the better compounds were also effective in reducing resistance to other phosphorus insecticides (Dicapthon, parathion, coumaphos) though not quite so effectively. It is concluded that their action is not entirely specific for suppressing carboxyesterase detoxication.

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Synergismus von organophosphaten bei Musca domestica und tChrysomya putoria

Zusammenfassung Eine Reihe symmetrisch dreifach substituierter Phosphorverbindungen wurde als Synergisten für Malathion und gewisse andere Organophosphat-Insektizide gegenüber resistenten und normalen Stämmen von Chrysomya putoria und Musca domestica geprüft. Alle diese Verbindungen verstärkten die Insektizide gegen resistente Stämme wirkungsvoller als gegen normale. Das galt besonders für Malathion, vor allem bei dem C. putoria-Stamm, dessen Resistenz gegenüber Malathion hoch spezifisch ist. Ein 5:1-Gemisch der besten Synergisten hob seine Resistenz praktisch auf. Unter den geprüften Synergisten waren die zwei besten C. putoria und den beiden verschiedenen resistenten Stämmen von M. domestica gemeinsam; diese beiden Synergisten wirkten auch gegenüber Culex tarsalis-Larven ausgezeichnet, wie andere Autoren berichteten.Neben der synergistischen Wirksamkeit für Malathion reduzierten die besseren Verbindungen auch die Resistenz anderer Phosphor-Insektizide (Dicapthon, Parathion, Coumaphos), wenn auch nicht ganz so vollkommen. Es wird geschlossen, daß ihre Wirkungsweise für die Unterdrückung der Carboxyesterase-Entgiftung nicht ganz spezifisch ist.

     

The resistance pattern in a strain of the cocoa capsid (Distantiella theobroma (Dist.)) resistant to BHC

Summary BHC-resistance in the cocoa capsid,Distantiella theobroma, in Ghana was confirmed, and cross resistance found to extend to six other chlorinated hydrocarbons including Thiodan. There was no cross resistance to DDT, Sevin or to the organophosphorus compounds tested.

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Zusammenfassung Die BHC-Resistenz eines Stammes von Kakaowanzen (Distantiella theobroma), der in der Umgebung der Kakao-Versuchsanstalt in Pankese, Ghana, gefunden wurde, wird durch Vergleich mit einem normal empfindlichen Stamm aus New Tafo, Ghana, nachgewiesen. Die Resistenz erstreckt sich auch auf Endrin, Dieldrin, Aldrin, Heptachlor, Chlordan und Thiodan. Bei letzterem was sie besonders hoch, obwohl dieses Mittel in Ghana bisher noch nicht in Anpflanzungen angewandet wurde. Gegenüber DDT war der BHC-resistente Stamm etwas empfindlicher als der normale Stamm aus New Tafo, beide Stämme waren jedoch sehr tolerant gegenüber diesem Insektizid. Gegen Sevin waren beide Stämme gleichmäßig empfindlich. Gegen die organischen Phosphorverbindungen Dibrom, Diazinon, Cidial, Sumithion, Lebaycid und Malathion war keine Resistenz nachweisbar. Bevor die Resistenz auftrat, waren ungefähr 25 Generationen Feldspritzungen ausgesetzt gewesen.

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Work done whilst on secondment at the West African Cocoa Research Institute, Tafo, Ghana.     

Genetic and biochemical comparisons of organophosphate resistance between strains of spider mites (Tetranychus species: Acari)

The results of genetic and biochemical studies of resistance to parathion in strains of Tetranychus urticae are presented. Included in the study is the well-known Leverkusen-R strain, as well as two resistant strains from New Zealand. For the toxicological part of the genetic investigation, a topical application technique is employed. Both genetically and biochemically, the resistances of the two independent New Zealand strains appear identical to the Leverkusen resistance, viz., due to the same major dominant gene which lowers the inhibition rate of the cholinesterase enzyme. Comments are made upon the universal significance of this basic resistance mechanism.

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Genetische und biochemische vergleiche der organophosphatresistenz von verschiedenen spinnmilben-stämmen (Tetranychus-species: Acari)

Zusammenfassung Die Ergebnisse genetischer und biochemischer Untersuchungen der Resistenz gegenüber Parathion an Stämmen von Tetranychus urticae Koch werden dargestellt. In die Untersuchung waren sowohl der wohl bekannte Leverkusener R-Stamm als auch zwei resistente Stämme von Neuseeland einbezogen. Im toxikologischen Teil der genetischen Untersuchungen wurde eine topische Applikationstechnik angewendet. Genetisch wie biochemisch scheint die Resistenz der zwei voneinander unabhängigen Neuseeländer Stämme mit der Resistenz des Leverkusener Stammes identisch, d.h. von dem gleichen dominanten Hauptgen verursacht zu sein, welches die Hemmungsrate der Cholinesterase-Enzyme senkt. Bemerkungen über die universelle Bedeutung dieses grundlegenden Resistenzmechanismus werden angefügt.

     

Resistance to organophosphorus insecticides in the SKA strain of houseflies (Musca domestica)

The response of a susceptible strain and the diazinon-selected strain of houseflies, the SKA, to 20 organophosphorus insecticides was measured by topical application and injection.The SKA strain was very resistant to diazinon, ethyl chlorthion, chlorthion and parathion, moderately resistant to five other insecticides and only slightly resistant to the remainder. It was more resistant to the diethoxy than dimethoxy compounds and was only very slightly resistant to malathion. The compounds, especially the phosphates, were more toxic when injected than when applied topically. Additions or substitutions in the phenyl ring of the parathion molecule resulted in compounds less toxic than parathion, particularly to susceptible flies.

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Zusammenfassung Die Reaktion eines anfälligen und des auf Diazinonresistenz ausgelesenen Stammes SKA der Stubenfliege auf Organophosphor-Insektizide wurde nach topischer Applikation und Injektion gemessen.Der SKA-Stamm war sehr widerstandsfähig gegen Diazinon, Äthylchlorthion, Chlorthion und Parathion, mäßig resistent gegen fünf andere Insektizide und nur schwach resistent gegen die übrigen. Er war gegen die Diäthoxy-Verbindungen widerstandsfähiger als gegen Dimethoxy-Verbindungen und gegen Malathion nur sehr schwach resistent. Die Verbindungen, insbesondere die Phosphate, wirkten injiziert giftiger als bei äußerer Applikation. Additionen und Substitutionen im Phenyl-Ring des Parathion-Moloküls ergaben Verbindungen, die besonders gegen anfällige Fliegen weniger toxisch wirken.

     

DDT resistance in the housefly caused by microsomal degradation

In vitro microsomal detoxication of DDT was studied in five strains of houseflies. One of these, Fc, is resistant to DDT and diazinon, and this resistance can be overcome by sesamex. Microsomes of this strain degraded DDT at a rate of 0.5 g per fly per hour to at least four products of higher polarity. Resistance in this strain is due to a gene on the 3^rd chromosome, which we have called DDT-md (microsomal detoxication). Evidence is presented that some of the products from DDT are produced in more than one step, and that primary and secondary reactions occur in microsomes of strain Fc only and are CO sensitive. In the other strains tested there was only a much lower rate of detoxication. No evidence was found in Fc flies of an increased detoxication by microsomal induction with DDT.

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Zusammenfassung Entgiftung von DDT durch Mikrosomen in vitro wurde bei 5 Stubenfliegen-Stämmen studiert. Einer von ihnen, Fc, ist resistent gegen DDT und Diazinon; diese Resistenz kann durch Sesamex überwunden werden. Mikrosomen dieses Stammes bauten DDT mit einer Rate von 0,5 mg pro Fliege und Stunde zu wenigstens 4 Produkten höherer Polarität ab. Die Resistenz beruht in diesem Stamme auf einem Gen im dritten Chromosom, welches wir DDT-md (microsomal detoxication) genannt haben. Es wird wahrscheinlich gemacht, daß einige der Produkte aus DDT in mehr als einem Schritt erzeugt werden und daß primäre und sekundäre Reaktionen nur in Mikrosomen des Fc-Stammes auftreten und CO-empfindlich sind. In anderen geprüften Stämmen ergab sich nur eine geringere Entgiftungsrate. In Fc-Fliegen wer kein Nachweis für eine verstärkte Entgiftung durch mikrosomale Induktion mit DDT zu erbringen.

     

Genetics of resistance to insecticides of the SKA strain of Musca domestica I. Location of the main factors responsible for the maintenance of high DDT-resistance in diazinon-selected SKA flies SKA-Fliegen verantwortlich sind

The factors responsible for resistance to diazinon and DDT in diazinon-selected SKA flies are either linked or common to both insecticides. This is why SKA flies are very resistant to DDT, although they have been selected solely with diazinon for over 9 years. DDT-ase (DDT-dehydrochlorinase) which is inhibited by FDMC (bis-(p-chlorophenyl)-trifluoromethyl carbinol) and by WARF-antiresistant (N,N-di-n-butyl-p-chlorobenzene sulphonamide), and low aliesterase are on the V linkage group (Hiroyoshi's numbering system). A resistance factor (R₃) inhibited by sesamex (2-(3,4 methylene dioxyphenoxy) 3,6,9-trioxaundecane) most probably common to DDT and diazinon is on the III linkage group. The third factor is recessive, segregates independently of the other factors and is unaffected by the synergists. It probably confers only moderate resistance to DDT. This factor seems to segregate together with a factor conferring weak resistance to diazinon. DDT-ase occurs in fewer than 20% of the SKA flies. R₃ seems to be the major factor of resistance to DDT in SKA flies. When heterozygous R₃ gives only moderate resistance to DDT.

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Genetik der insektizidresistenz des ska-stammes von Musca domestica L. I. lokalisation der hauptfaktoren, die für die erhaltung hoher DDDT-resistenz in mit diazinon selektierten SKA-fliegen verantwortlich sind

Zusammenfassung Die für Diazinon-und DDT-Resistenz in diazinonselektierten SKA-Fliegen verantwortlichen Faktoren sind entweder gekoppelt oder für beide Insektizide gemeinsam. Dies ist der Grund, warum SKA-Flicgen hochresistent gegen DDT sind, obwohl sie über 9 Jahre lang allein auf Diazinon ausgelesen worden sind. DDT-ase (DDT-dehydrochlorinase), die von FDMC (bis-(p-chlorophenyl)-trifluoromethyl carbinol) und WARF-Antiresistent (N,N-di-n-butyl-p-chlorobenzene sulphonamide) gehemmt wird, und niedere Aliesterase gehören zur Koppelungsgruppe V (Hiroyoshi's Bezifferungssystem). Ein Resistenzfaktor (R₃), der durch Sesamex (2-(3,4 methylene dioxyphenoxy) 3,6,9-tri-oxaundecane) gehemmt wird und wahrscheinlich DDT und Diazinon gemeinsam ist, gehört zur III-Koppelungsgruppe. Der 3.Faktor ist rezessiv, unabhängig von den anderen Faktoren abgetrennt und von den Synergisten unbeeinflußt. Er verleiht wahrscheinlich nur mäßige DDT-Resistenz. Dieser Faktor scheint sich abzusondern, zusammen mit einem Faktor, der eine schwache Resistenz gegen Diazinon überträgt. DDT-ase tritt in weniger als 20% der SKA-Fliegen auf. R₃ scheint der Hauptfaktor der Resistenz gegen DDT bei SKA-Fliegen zu sein. Heterozygot ergibt R₃ nur eine mäßige Resistenz gegen DDT.

     

Biochemical studies on insecticide resistance in Musca domestica

Microsomal metabolism of DDT is more active in housefly strains showing resistance to DDT. Susceptible as well as resistant strains produce two fairly polar metabolites in vitro (metabolites 2 and 3), and a water-soluble metabolite (metabolite 1). Resistance to DDT in one of the strains studied (Fc) is apparently brought about by the production of large amounts of metabolite 1 in vivo and not by DDT-dehydrochlorination. DDT-dehydrochlorination can explain resistance per se in two strains (P₂/sel and DS), but additional degrees of resistance are given in the P₂/sel strain by microsomal enzyme activity. The two strains (Fc and P₂/sel) which employ microsomal oxidative enzymes show induction of microsomal enzymes upon DDT pre-treatment. This enzyme induction by DDT is accompanied by an increase in the rate of incorporation of C¹⁴-labelled uracil into total RNA. It is suggested that cross-resistance between DDT and pyrethrum (with associated resistance to naphthalene) may be related to microsomal enzyme induction.

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Zusammenfassung Der mikrosomale DDT-Stoffwechsel ist stärker bei Hausfliegenarten, die Resistenz gegen DDT aufweisen. Sowohl die empfindlichen wie die widerstandsfähigen Arten bringen in vitro zwei annähernd polare Metabolyte (Metabolyt 2 und 3) und einen wasserlöslichen Metabolyten hervor (Metabolyt 1). Die Resistenz gegen DDT bei einem der untersuchten Stämme (Fc) wird vermutlich durch das Zustandekommen grosser Mengen von Metabolyt 1 in vivo und nicht durch DDT-Dehydrochlorination verursacht. Die DDT-Dehydrochlorination an sich erklärt die Resistenz bei zwei Stämmen, P₂/sel und DS, doch wird die Resistenz bei P₂/sel noch durch mikrosomale Enzymtätigkeit erhöht. Die Stämme Fc und P₂/sel, bei denen mikrosomale Oxydationsenzyme zur Wirkung kommen, weisen nach DDT-Vorbehandlung eine Induktion der mikrosomalen Enzyme auf.Gleichlaufend mit dieser Induktion der Enzyme durch DDT erfolgt eine grössere Aufnahme von C¹⁴-markiertem Uracyl in die RNS. Es wird vermutet, daß die cross-resistance zwischen DDT und Pyrethrum (und gleichzeitiger Resistenz gegen Naphthalin) in Zusammenhang mit der mikrosomalen Enzyminduktion stehen könnte.

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London School of Hygiene and Tropical Medicine.     

Enhanced susceptibility to cetyl fluoride (CF) and cetyl fluoroacetate (CFA) in DDT-resistant insects

Two compounds showing negative correlation to DDT-resistance in larvae of Musca domestica were found, namely cetyl fluoride (CF) and cetyl fluoroacetate (CFA). Larvae of the DDT-resistant housefly strains K₁ and TP were affected more strongly by CFA incorporated in the breeding medium than larvae of the normal reference strains Sv and S-Rome. The same held true for CF, except that the effect on strain TP was doubtful. The chlordane-resistant, strain R-Sard. had a normal response to CF and CFA. In larvae of several DDT-resistant, laboratory-developed strains of Anopbeles atroparvus, negative correlation to resistance was noted for CF, but not for CFA and cetyl cyanide. The effect of CF applied again only to DDT-resistance, not to dieldrin-resistance.No negative correlation to resistance was found in adults of houseflies and anophelines with regard to CF, CFA, cetyl chloroacetate, cetyl cyanide, cetyl thiocyanate and cetyl bromide.

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Zusammenfassung Cetylfluorid (CF) war gegen Hausfliegenlarven des Schweizer DDT-resistenten Stammes K₁ etwas giftiger als gegen die normalsensiblen Vergleichsstämme Sv und S-Rome; für den DDT-resistenten italienischen Stamm TP war diese Erscheinung jedoch fraglich. Cetylfluorazetat (CFA) wirkte etwas besser auf Larven der beiden DDT-resistenten Fliegenstämme als auf die der Vergleichsstämme. Gegen Anopheleslarven verschiedener DDT-resistenter Stämme, die alle von dem gleichen normalen Ausgangsstamm selektioniert wurden, war CF etwas besser wirksam, als gegen den normalsensiblen Ausgangsstamm. Dagegen konnte weder für CFA noch für Cetylzyanid erhöhte Empfindlichkeit bei resistenten Anopbeleslarven nachgewiesen werden. Die oben geschilderten Preferentialtoxizitäten für resistente Stämme bezogen sich nur auf DDT-Resistenz und waren für Chlordan-oder Dieldrin-Resistenz nicht zutreffend.Ausser dem in früheren Arbeiten geschilderten Fall (Cetylbromazetat bei adulten Hausfliegen) konnten keine neuen Beispiele für durch Resistenz induzierte, erhöhte Empfindlichkeit (Ascher 1958b, 1960) bei Adulttieren der Hausfliege und der Anopbelesmücke gefunden werden; es wurden zu diesem Zweck CF, CFA, Cetylchlorazetat, Cetylzyanid, Cetylrhodanid und Cetylbromid getestet, jedoch waren die Etgebnisse negativ. Verschiedene Cetyl-phosphorsäureester, Cetyl-polyäthylenaether und Alkylbrommalonate waren entweder überhaupt unwirksam oder wiesen bei vorhandener schwacher Wirksamkeit weder gegen Larven noch gegen Adulttiere resistenter Stämme eine preferentielle Toxizität auf.

     

Genetics of resistance to insecticides of the ska strain of Musca domestica

SKA flies have two factors of resistance to dieldrin: the major factor DR₄, on the IV linkage group, is intermediate and confers immunity to topically applied dieldrin in acetone during the first 24 hr, but increasing numbers of deaths during the next 72 hr decrease resistance to ca. x 700. The proportion of SKA flies with this factor has decreased over the last three years from ca. 25% to fewer than 10%.The minor factor of resistance, R₂ on the II linkage group, greatly delays knock-down by retarding the penetration of dieldrin, but gives x 2 resistance at death. This factor is intermediate and is probably identical to the one in SKA flies that also delays penetration and knock-down by diazinon, DDT and other insecticides, and is retained in the SKA flies by selection with diazinon.The presence of DR₄ in SKA flies is probably not the result of selection with diazinon. It has almost certainly been inherited from the chlordane-resistant parents of the SKA strain.

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Zusammenfassung SKA-Fliegen besitzen zwei Resistenzfaktoren gegenüber Dieldrin: der Hauptfaktor DR₄, in der IV. Koppelungsgruppe, ist intermediär und ergibt gegen lokal in Aceton appliziertes Dieldrin während der ersten 24 Stunden Immunität, aber innerhalb der nächsten 72 Stunden erniedrigen zunehmende Todesfälle die Resistenz um das 700fache. Der Anteil der SKA-Fliegen mit diesem Faktor hat sich während der letzten drei Jahre von ca. 25% auf weniger als 10% vermindert.Der Hilfsresistenzfaktor R₂, in der II. Koppelungsgruppe, verzögert die Schockwirkung durch Verzögern des Eindringens des Dieldrins, ergibt jedoch zweifache Absterberesistenz. Der Faktor ist intermediär und wahrscheinlich identisch mit dem, der in SKA-Fliegen auch die Schockwirkung und das Eindringen von Diazinon, DDT und anderen, Insektiziden verzögert und der bei SKA-Fliegen bei Selektion mit Diazinon beibehalten wird.Die Gegenwart von R₄ in SKA-Fliegen ist wahrscheinlich nicht das Ergebnis der Selektion durch Diazinon. Er ist höchstwahrscheinlich von Chlordan-resistenten Eltern des SKA-Stammes vererbt worden.

     

Two types of sesamex-suppressible resistance in the housefly

In a resistant strain of housefly, Fc, derived from a Danish strain, DDT resistance and most of the diazinon resistance are under the control of the third chromosome. Resistance to both compounds is suppressed by sesamex. These two facts indicate that there is a single mechanism responsible for resistance to these (and many other) compounds. It appears that in this strain DDT is rapidly metabolized and that water soluble products are excreted. This metabolism is blocked by sesamex.A Dutch strain with high resistance to dithion did not show the low aliesterase activity characteristic of most organophosphate-resistant strains. Therefore a resistance mechanism different from that in most other strains was expected. The fact that sesamex can suppress the dithion resistance indicates that a detoxication mechanism that can be blocked by this synergist is responsible for the resistance. The gene for this resistance is on the fifth chromosome.

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Zusammenfassung In einem resistenten Stubenfliegenstamm, Fc, der aus einem dänischen Stamm hervorgegangen ist, wird die DDT-Resistenz und der grösste Teil der Diazinon-Resistenz von dem dritten Chromosom kontrolliert. Die Resistenz gegen beide Verbindungen wird durch Sesamex verringert. Diese beiden Tatsachen zeigen, dass für die Resistenz gegen diese (und viele andere) Stoffe ein einziger Mechanismus verantwortlich ist. Es ergibt sich, dass in diesem Stamm DDT schnell abgebaut wird und dass wasserlösliche Produkte ausgeschieden werden. Dieser Abbau wird durch Sesamex blockiert.Ein holländischer Stamm mit hoher Resistenz gegen Dithion zeigt die für die meisten organophosphatresistenten Stämme charakteristische niedrige Aliesterase-Aktivität nicht. Daher wurde ein anderer Resistenzmechanismus als in den meisten anderen Stämmen erwartet. Die Tatsache, dass Sesamex die Dithionresistenz senken kann, zeigt, dass ein Mechanismus für die Resistenz verantwortlich ist, der durch diesen Synergisten blockiert werden kann. Das Gen für diese Resistenz befindet sich auf dem fünften Chromosom.

     

Cross-resistance to a juvenile hormone analogue in wild strains of the housefly

A wild organophosphate-resistant strain of houseflies has an eightfold resistance at LD₅₀ and sixfold resistance at LD₉₀ to a juvenile hormone analogue, isopropyl 11-methoxy-3,7,11-trimethyldodeca-2,4-dienoate. Insecticide resistance in this strain developed after several years using Nexion (bromophos-ethyl). Resistance to both organophosphates and to the juvenoid is caused by factor(s) on chromosome II. In both cases, the effects are synergized by TBTP and sesamex at levels of 1.25 and 2.0 g/fly, respectively. Two other wild organophosphate-resistant strains acquired resistance after prolonged field applications of Metation E 50 (fenitrothion). The factors of resistance to the juvenoid were 2.5 and 1. Lethal effects of juvenoids are caused by specific disturbances of the process of pupal-adult transformation during metamorphosis, which may necessarily be expressed by integumental defects. The degree of morphological effects in the integument caused by the juvenoid in susceptible and resistant strains was analyzed and compared.

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Zusammenfassung Eine nahezu achtfache Resistenz gegenüber einem Analog des Juvenilhormons (Isopropyl 11-methoxy-3,7,11-trimethyldodeca-2,4-dienoat) wurde bei einem organophosphat-resistenten Wildstamm der Stubenfliege gefunden. Die Resistenz gegenüber Insektiziden hat sich bei diesem Stamm nach mehrjähriger Anwendung von Nexion (Bromophos-äthyl) zur Bekämpfung entwickelt. Die Resistenz gegenüber dem Organophosphat und dem Juvenoid wird verursacht durch Faktoren am Chromosom II. In beiden Fällen wirkte TBTP und Sesamex (1,25 bzw. 2,0 g/Fliege) synergistisch. Die beiden anderen untersuchten organophosphat-resistenten Wildstämme erwarben die Resistenz nach längerer Anwendung von Metation E 50 (Fenitrothion) zur Bekämpfung im Freien. Die Resistenzfaktoren gegenüber dem Juvenoid waren 2,5 bzw. 1. Lethale Effekte von Juvenoiden werden durch spezifische Störungen des Prozesses während der Puppe/Adult-Metamorphose verursacht. Der Grad der durch das Juvenoid verursachten morphologischen Wirkungen am Integument wurde bei anfälligen und resistenten Stämmen analysiert und verglichen.

     

Causes of resistance to DDT in a diazinon-selected and a DDT-selected strain of house flies

The causes of resistance to DDT in a DDT-selected (F58W) and a diazinon-selected (SKA) strain of house flies differed.Small (1 g DDT/fly) topically applied doses penetrated more slowly into the SKA than into the F58W or susceptible strains. Large doses (32 g/fly) penetrated equally fast into all strains.The two resistant strains metabolised DDT rapidly and the susceptible strain slowly. The only metabolite identified was DDE.WARF anti-resistant is a powerful synergist for DDT in the F58W strain, and prevents the formation of DDE. WARF anti-resistant is not such a good synergist in the SKA strain which possesses other mechanisms for metabolising DDT and also DDE.DDT or its decomposition products seem to interact strongly with the tissues of SKA flies from which they are not readily extracted.

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Zusammenfassung Gaschromatographie und radioaktive Markierungsverfahren wurden in Verbindung mit Papier- und Dünnschichtchromatographie benutzt, um die Urschen der Resistenz gegenüber DDT in einem mit DDT selektierten (F58W) und einem mit Diazinon selektierten Stamm (SKA) der Stubenfliege aufzuklären.DDT drang unterschiedlich in die zwei resistenten Stämme ein, die beide DDT rasch abbauten, sich aber in den Entgiftungsmechanismen unterschieden.Kleine Dosen (1 g DDT pro Fliege), die äußerlich aufgebracht wurden,töteten den empfindlichen Stamm, aber nicht den F58W- oder den SKA-Stamm, DDT drang in den SKA-Stamm langsamer ein als in die beiden anderen Stämme. Der eindringende DDT-Anteil nahm in den drei Stämmen unterschiedlich ab, wenn die Dosis anstieg, und bei hohen Dosen (32 g pro Fliege) vollzog sich das Eindringen in alle drei Stämme ungefähr gleich schnell.Das DDT wurde in den beiden resistenten Stämmen schnell, in dem anfälligen langsam abgebaut. Das einzige Abbauprodukt, das in den drei Stämmen identifiziert wurde, war DDE. In F58W und dem empfindlichen Stamm wurde die Masse des abgebauten DDT als DDE gefaßt.Die Bildung von DDE aus DDT wird in dem Stamm F58W durch das Antiresistent WARF verhindert, das die Toxizität des DDT erheblich steigert, wodurch sich zeigt, daß in diesem Stamm die Dehydrochlorierung eine wichtige Resistenzursache darstellt.In dem SKA-Stamm, der DDE abbaut, wurden nur Spuren von DDE gefunden. Jedoch stellt die Dehydrochlorierung in dem SKA-Stamm keine wesentliche Resistenzursache wie im F58W-Stamm dar, da WARF-Antiresistent kein starker DDT-Synergist ist. In dem SKA-F58W-Stamm wurde viel weniger von dem zugefügten DDT wiedergefunden als in den anderen Stämmen, wahrscheinlich weil DDT oder seine Abbauprodukte stärker mit den Geweben der SKA-Fliegen reagieren.

     

Genetics of resistance to insecticides of the SKA strain of Musca domestica II. Isolation of the dominant factors of resistance to diazinon

The dominant factors for resistance to diazinon, i.e. R₃ on the III linkage group, and gene a for low ali-esterase on V linkage group were isolated in the homozygous condition from the single mutant progenies of a cross between diazinon-resistant SKA flies, and a susceptible strain marked with the recessive mutants, ocra (III linkage group) and ar (V linkage group). Each resistance factor segregated in opposition to the marker of the same linkage group; thus ar mutants carried only R₃ and ocra mutants only gene a. Each of the two incompletely dominant factors when homozygous conferred a similar but small resistance to diazinon (R.F. 13–34) and very little resistance to diazoxon (R.F. 3–5), and differed in their response to diazinon in the presence of sesamex. Sesamex synergised diazinon very much against flies with R₃ only, but increased resistance to diazinon by x 2 in flies with gene a only. n-propyl paraoxon was almost equally effective as a synergist with diazinon against susceptible flies, and strains with R₃ or gene a only (S.F. 1.4–3.6).A third factor segregates independently of the other two factors and confers very slight resistance to diazinon (c. x 3).

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Zusammenfassung Die dominanten Faktoren für Diazinon-Resistenz, d.h. R₃ in der IV.Koppelungsgruppe und Gen a für geringe Aliesterase in der V.Koppelungsgruppe, wurden unter homozygoten Bedingungen aus den Einzelmutanten-Nachkommenschaften einer Kreuzung zwischen Diazinonresistenten SKA-Fliegen und einem anfälligen Stamm isoliert, der mit den rezessiven Mutanten ocra (III. Koppelungsgruppe) und ar (V.Koppelungsgruppe) markiert war. Jeder Resistenzfaktor sonderte sich im Gegensatz zu dem Markierungsgen der gleichen Koppelungsgruppe ab; so trugen ar-Mutanten nur R₄ und ocra-Mutanten nur Gen a. Jeder der beiden unvollkommenen dominanten Faktoren verlieh im homozygoten Zustand eine ähnliche, aber geringe Diazinon-Resistenz (R.F. 13–34) und sehr wenig Resistenz gegen Diazoxon (R.F. 3–5). Sie unterschieden sich in ihrer Reaktion zu Diazinon in Gegenwart von Sesamex, Sesamex wirkte sehr stark synergistisch gegenüber Fliegen, die nur R₃ tragen, verstärkte aber die Diazinon-Resistenz um das Zweifache bei Fliegen, die nur Gen a besitzen. n-propylparaoxon war als Synergist für Diazinon fast gleich wirksam gegenüber anfälligen Fliegen wie Stämmen mit R₃ oder nur Gen a (1,4–3,6).Ein dritter Faktor spaltete sich unabhängig von den zwei anderen Faktoren ab und verlieh sehr schwache Diazinon-Resistenz (c. x 3).

     

The resistance spectrum of a dieldiin-resstrant strain of the blowfly (Lucilia cuprina Wied.)

Strains of Lucilia cuprina showing resistance to dieldrin and aldrin appeared in Australia after 3 years successful use of these insecticides. In the laboratory these showed a resistance spectrum similar to that of Anopheles gambiae, Cimex lectularius, Pediculus humanus and Musca domestica.

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Zusammenfassung In Australien waren Dieldrin und Aldrin etwa drei Jahre lang erfolgreich zum Schutz von Schafen gegen die Schmeißfliege Lucilia cuprina angewendet worden, als Fehlschläge infolge einsetzender Resistenz aufzutreten begannen. Stämme normaler und resistenter Schmeißfliegen wurden gezüchtet und im Laboratorium untersucht. Zweigkolonien einschließlich eines durch Selektion bereinigten resisteten Stammes wurden nach London gesandt und Kreuz-Resistenzmessungen vorgenommen. Das sich ergebende Resistenzspektrum für die BHC/Dieldrin-Gruppe der Insektizide erwies sich ähnlich dem von vier anderen Insektenarten, nämlich Anopheles gambiae, Cimex lectularius, Pediculus humanus und Musca domestica, die den gleichen Resistenztyp entwickelt haben. Das weist auf einen ähnlichen Abwehrmechanismus hin.

     

Aliesterase activity and reproduction in Musca domestica: Effects of DDT and metepa

The chemosterilant metepa, administered orally and topically to adult M. domestica, was found to reduce aliesterase activity, to reduce the hatch of eggs, and when administered orally it also prolonged the pre-ovipositional period. Orally administered DDT had little effect on aliesterase but did reduce egg viability. Selection of a strain of M. domestica with diazinon, in an attempt to increase its resistance to diazinon, had the unexpected result of the flies becoming more susceptible but concomitantly their level of aliesterase was significantly increased. The aliesterase level of the immature stages of M. domestica is reported.

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Zusammenfassung Es wurde festgestellt, daß das Chemosterilisans Metepa bei oraler oder topischer Applikation bei erwachsenen Stubenfliegen die Aliesterase-Aktivität herabsetzt, die Schlüpfrate der Eier vermindert und bei oraler Anwendung auch die Präovipositionszeit verlängert. Oral verabreichtes DDT hat wenig Einfluß auf die Aliesterase, setzt aber die Lebensfähigkeit der Eier herab. Die Selektion einer Linie von Musca domestica durch Diazinon mit dem Ziel, ihre Resistenz gegen Diazinon zu erhöhen, hatte das unerwartete Ergebnis, daß die Fliegen empfindlicher wurden, zugleich aber ihr Aliesterase-Spiegel signifikant anstieg. Der Aliesterase-Spiegel der nicht erwachsenen Stubenfliegen-Stadien wird angegeben.

     

The enzymatic degradation of malathion in organophosphate resistant and susceptible strains of Musca domestica

The metabolic fate of malathion in susceptible and organophosphate resistant strains of houseflies was studied by means of radioisotope-techniques, in vivo and in vitro. The main interstrain difference was the superior ability of the two malathion resistant strains to degrade malathion to its monocarboxylic acid derivative. Attempts were made to characterize the carboxyesterases responsible for this difference with respect to heat stability, pH dependency and organophosphate inhibition, and to estimate their importance in causing resistance by means of cross-resistance and synergism experiments. The relation to, and possible identity of the carboxyesterases with, the malaoxon degrading enzymes previously found in the malathion resistant strains is discussed.

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Zusammenfassung Der Malathionmetabolismus wurde mit Hilfe der Radioisotopentechnik in normal empfindlichen und organophosphatresistenten Stubenfliegenstämmen in vivo und in vitro untersucht Die beiden malathionresistenten Stämme konnten Malathion besser in seinen Monocarboxylsäure-Abkömmling abbauen. Es wurde versucht, die hierfür verantwortliche Carboxyesterase hinsichtlich ihrer Hitzestabilität, pH-Abhängigkeit und Hemmbarkeit durch Organophosphate zu charakterisieren und ihre Bedeutung in der Resistenzbildung durch Kreuzungsresistenz- und Synergismusversuche zu bestimmen. Die Beziehung der besonders in den malathionresistenten Stämmen gefundenen malaoxonabbauenden Enzyme zu den Carboxyesterasen und ihre mögliche Identität mit denselben wird diskutiert.