辛硫磷与Cry1Ca对甜菜夜蛾的协同作用及增效机理研究

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xivi1848
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甜菜夜蛾Spodoptera exigua Hübner是一种间歇性暴发的多食性害虫,自20世纪80年代中后期以来,在棉田的危害越来越严重,主要依靠化学农药对其进行防治。辛硫磷(phoxim)是一种高效、广谱的有机磷杀虫剂,广泛用于防治咀嚼式口器害虫;Cry1Ca是一种对甜菜夜蛾具有高毒力的微生物源杀虫蛋白,但使用单一药剂易导致甜菜夜蛾产生抗药性。农药复配具有扩大防治谱、协同增效及延缓害虫抗药性等优点。因此,本试验旨在通过研究辛硫磷(LC30)与Cry1Ca(LC30)复配(简称混剂)对甜菜夜蛾的毒力变化,明确混剂对甜菜夜蛾毒力的协同作用,探索混剂协同增效对甜菜夜蛾解毒酶、抗性相关基因及体内共生微生物的影响,为揭示和阐明辛硫磷与Cry1Ca的增效机理及甜菜夜蛾产生抗性的分子机理提供理论依据。主要研究结果如下所示:1、利用表面污染法研究了辛硫磷与Cry1Ca的亚致死剂量对甜菜夜蛾的毒力作用。与空白处理相比,取食混剂的甜菜夜蛾2龄幼虫在3 d、5 d、7 d的死亡率分别为52.73%、93.13%、95.87%,分别比单独取食辛硫磷和Cry1Ca试虫的死亡率提高了22.06%、48.46%、50.87%和52.73%、75.40%、78.14%,故混剂毒力显著高于两个单剂;取食混剂的幼虫历期延长至15.6 d,分别比取食辛硫磷和Cry1Ca的幼虫历期延长了2.1 d和4.7 d。因此,混剂对防治甜菜夜蛾的协同增效作用显著。2、混剂对甜菜夜蛾碱性磷酸酯酶表达水平具有较大的影响。试验通过RACE技术获得甜菜夜蛾可溶性碱性磷酸酯酶基因SesALP1、SesALP2的全长序列,且发现SesALP1、SesALP2均在幼虫中肠组织呈现高表达水平;利用qPCR分析混剂对Se ALP mRNA表达水平的影响,结果表明SesALP1和SesALP2的表达水平在处理32 h后分别表现为上调和下调;在处理0 h32 h,SemALP1的表达水平随取食时间推移呈先升高后降低的趋势,SemALP2SemALP5的表达水平呈先下降后上升的趋势。3、混剂对甜菜夜蛾解毒酶及抗性相关基因具有较大的影响。甜菜夜蛾取食辛硫磷、Cry1Ca及混剂8 h后,试虫CAT活力显著升高,分别是空白处理的37.74倍、1.23倍、43.65倍,混剂处理组CAT活力显著高于单剂处理;在处理24 h后,药剂处理试虫体内AChE活性均显著低于空白处理,但各处理间差异不显著;在处理8 h和24 h后,Cry1Ca处理组CarE活力分别是空白处理的4.97和1.42倍,辛硫磷和混剂对CarE活力的抑制率分别为37.72%、65.35%和45.27%、52.36%,故Cry1Ca对CarE活性具有诱导作用,辛硫磷、混剂对CarE活性均具有抑制作用。通过qPCR进一步对试虫抗性相关基因P450和ABCC在0 h24 h表达水平的变化进行分析,结果表明ABCC3、ABCC4、ABCC12的表达水平先降低后升高,而CYP4L7、CYP4M15、CYP4S9、CYP6AB31、CYP6AE47、CYP6AE97、CYP9A9、CYP9A10、ABCC1、ABCC2、ABCC5、ABCC6表达水平先上升后降低。4、混剂对甜菜夜蛾体内共生微生物的多样性具有较大影响。运用16S rDNA宏基因组测序技术,检测辛硫磷与Cry1Ca的协同增效对甜菜夜蛾体内共微生物多样性的影响。经统计分析得到用于物种分类的OTUs数目为4318,RS1(辛硫磷+Cry1Ca)、RS2(辛硫磷)、RS3(Cry1Ca)、RS4(空白对照)4组处理样品的稀释曲线均逐渐趋于平缓,可基本反映处理试虫体内微生物的群落组成。OTUs聚类结果显示,4组样品微生物群落丰度的大小为RS2>RS3>RS1>RS4;由Beta多样性指数组间差异分析可知,4组样品微生物群落的多样性顺序为RS2>RS3>RS4>RS1,故混剂显著降低了试虫体内微生物的多样性;4种处理在门水平上和纲水平上的绝对优势菌群分别有4种(厚壁菌门、变形菌门、放线菌门、拟杆菌门)和6种(梭菌纲、芽孢菌纲、α变形菌纲、γ变形菌纲、放线菌纲、拟杆菌纲)。从属水平分析可知,辛硫磷与Cry1Ca复配显著提高了红球菌属的丰度、显著降低了乳酸菌属和不动菌属的丰度。综上所述,辛硫磷与Cry1Ca二者混用对甜菜夜蛾的毒力具有明显的增效作用,并且药剂的协同作用对甜菜夜蛾体内部分保护酶活力、解毒酶活力、抗性基因表达水平以及体内微生物群落结构产生影响,导致其对药剂的敏感性发生改变。本项研究初步明确了辛硫磷与Cry1Ca对甜菜夜蛾的协同作用及增效机理,为甜菜夜蛾的抗药性治理和科学防治提供理论指导。
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