不同地区二化螟的抗药性监测与抗药性突变检测

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二化螟 Chilo suppressalis(Walker)属鳞翅目螟蛾科(Lepidoptera:Pyraidae),是我国最严重的常发性害虫之一,在我国各大稻区均有分布,幼虫可以为害水稻、茭白、高粱等多种经济作物,给我国农业生产带来了严重威胁。化学防治一直是是缓解二化螟危害的主要防治手段之一,但是由于杀虫剂大量长期不合理使用,导致二化螟对多种药剂产生了抗药性,因此监测二化螟的抗药性发展情况,进行早期治理势在必行。目前常用的抗药性检测技术是生物测定,已有研究表明,某些杀虫剂的靶标基因突变频率与抗药性水平相关,但是单个靶标基因突变的频率能否作为二化螟抗药性的评估标准尚不清楚,并且在实践中很少有利用靶标突变进行抗药性监测的报道。本研究通过将二化螟的生测实验结果与杀虫剂靶标基因突变频率进行结合分析,并利用相同的药剂对不同地区二化螟进行筛选处理,比较药剂处理前后的基因突变频率,明确二化螟抗药性与杀虫剂靶标突变频率的关系,由此评价利用抗性基因监测田间抗药性的可行性,为实施抗药性早期检测和有效的抗性管理策略提供理论依据。具体研究结果如下:本研究调查了江苏仪征、湖北荆州、广西兴安三个田间二化螟种群对三唑磷、氟虫腈和氯虫苯甲酰胺三种药剂的敏感性,结果显示:不同地理种群对不同药剂显示出很大的抗性差异,对三唑磷、氟虫腈、氯虫苯甲酰胺的抗性差异最高分别达到239倍、100倍、52倍。不同地理种群对三唑磷的相对抗性为:湖北荆州(47.8倍)>广西兴安(11.5倍)>江苏仪征(0.2倍);对氯虫苯甲酰胺的相对抗性为:湖北荆州(335.0倍)>广西兴安(8.3倍)>江苏仪征(6.5倍);对氟虫腈的相对抗性为:湖北荆州(169.6倍)>广西兴安(4.0倍)>江苏仪征(1.7倍)。检测结果表明,湖北荆州种群对三唑磷、氟虫腈和氯虫苯甲酰胺表现出中等至高水平抗性,抗性倍数依次为47.8倍、169.6倍、335.0倍;广西兴安种群对三唑磷表现出中等水平抗性,对氯虫苯甲酰胺和氟虫腈较为敏感,抗性倍数依次为11.5倍、8.3倍、4.0倍;江苏仪征种群对三唑磷、氟虫腈和氯虫苯甲酰胺都较为敏感,抗性水平依次为0.2倍、1.7倍、6.5倍。本研究结果,揭示了三个地区田间二化螟种群的抗性发展情况,对不同地区因地制宜地选择二化螟的防治方法具有一定的指导意义。采用扩增子测序技术,对我国五个地理种群二化螟的乙酰胆碱酯酶(AChE)A3 14S、γ-氨基丁酸受体(GABAR)RDL2亚基G319M和鱼尼丁受体(RyR)G4910E突变频率进行了分析,结果发现不同地理种群二化螟AChE基因A314S突变频率从高到低依次为浙江余姚(88.31%)、湖北荆州(33.20%)、广西兴安(17.43%)、江苏仪征(2.53%)、四川富顺(1.38%),与各种群二化螟对三唑磷的抗性水平高度相关(r2=0.9868),表明AChE的A314S突变可以作为不同地理种群二化螟对三唑磷抗性水平的检测指标;五个地理种群的RyR基因G4910E突变频率从高到低依次为浙江余姚(3.34%)、湖北荆州(1.33%)、广西兴安(0.64%)、四川富顺(0.14%)、江苏仪征(0.09%),与各种群对氯虫苯甲酰胺的抗性水平高度相关(r2=0.9628),但是由于G4910E突变频率较低,考虑到二化螟对氯虫苯甲酰胺产生抗性的机理比较复杂,因此认为仅依靠RyR基因G4910E突变指示二化螟对氯虫苯甲酰胺的抗性水平有一定风险,但可以作为抗性检测的辅助指标;五个地理种群的GABA受体RDL2亚基G319M突变频率从高到低依次为浙江余姚(16.87%)、广西兴安(11.52%)、湖北荆州(7.33%)、江苏仪征(1.47%)、四川富顺(0.21%),与监测的抗药性水平对比发现,广西兴安、湖北荆州和江苏仪征种群对氟虫腈的抗性水平与突变频率无关(r2=0.0116),因此认为GABA受体RDL2亚基的G319M突变不能作为二化螟对氟虫腈抗性水平的检测指标;而浙江余姚和四川富顺种群对阿维菌素的抗性,与其GABA受体RDL2亚基G319M突变频率一致,但是监测地区过少,因此GABA受体RDL2亚基的G319M突变能否作为阿维菌素抗性水平的检测指标仍需进一步探索。为了进一步验证二化螟的抗药性与抗性基因突变之间的关系,利用湖北荆州和广西兴安两个地理种群二化螟进行了三唑磷、氟虫腈和氯虫苯甲酰胺的药剂筛选实验,结果发现,三唑磷处理可以提升试虫群体AChE的A314S突变频率,湖北荆州种群由33.20%上升到40.87%,广西兴安种群由17.43%上升到21.53%;氯虫苯甲酰胺处理可以提升试虫群体RyR的G4910E突变频率,湖北荆州种群由1.33%上升到2.56%,广西兴安种群由0.54%上升到0.84%;而氟虫腈处理后GABA受体RDL2亚基G319M突变频率的变化不明显。由此进一步证明了AChE的A314S和RyR的G4910E突变分别是二化螟对三唑磷和氯虫苯甲酰胺的抗性相关突变,可以作为相关药剂抗性分子检测的指标,而GABA受体RDL2亚基的G319M突变可能与二化螟对氟虫腈的抗性提升没有直接的关系,很难作为二化螟对氟虫腈抗性检测的分子指标。
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