论文部分内容阅读
摘 要：昆虫抗性机制的研究对于抗性监测、治理及新农药的研制具有重要意义。在过去几十年中，人们对与昆虫杀虫剂抗性有关的昆虫行为、生理代谢活动以及作用靶标等进行了广泛的研究。已经证实，昆虫的抗药性与行为改变、生理功能改变、解毒功能增强以及靶标不敏感性有关。近年来，随着分子生物学以及昆虫基因组学的发展，昆虫抗药性的分子机理有了突破性进展，已发现并克隆了一些靶标基因，与抗药性相关的基因突变也得到广泛验证。本文综述了昆虫的抗药性机理在分子生物学上的研究最新进展，重点阐述了与昆虫抗性相关基因的扩增、表达及基因结构的改变等相关内容。
关键词：昆虫抗药性；研究进展
随着新型杀虫剂的不断涌现和广泛应用，害虫对多种杀虫剂产生了抗性，且种类在不断增加。目前，至少有600多种昆虫及螨对杀虫剂产生了抗性。从杀虫剂角度来看，害虫已对有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类以及新颖的氟虫腈、吡虫啉类等有机合成杀虫剂产生抗性陷。Janet等报道，害虫对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性，大多是多种作用机制共同选择作用或几种机制联合作用的结果。也有文献报道，害虫对微生物源杀虫剂阿维菌素类、苏云金杆菌和多杀菌素类药物亦产生抗性。因此，解决昆虫抗药性问题迫在眉睫。本文简要综述该领域的研究进展，并探讨新农药的研制与开发对策。
一、昆虫抗药性研究意义
把昆虫抗药性作为一门学科来研究是有意义的，一是在防治前提供基本数据利于杀虫剂的选择，避免害虫对药剂产生交互抗性。二是能及时获知不同地区种群抗性情况，利于制定综合治理措施。三是不断的监测能有效地控制抗性。从长远角度来分析，如果某种杀虫剂产生抗药性后没有换用交互抗性的新杀虫剂，随着用药时间增长，害虫种群中聚集的多种抗性基因就越多，产生抗性的速度也随之加快。由此也会增加研发新杀虫剂的难度和费用，合成的速度跟不上抗性产生和发展的速度。将对农业害虫的防治产生负面影响。
昆虫抗药性分子水平研究是抗性综合治理的突破口。利用分子生物学技术对害虫抗性进行研究，可获知不同区域不同种群害虫抗性水平及抗性的分布情况，建立详细的抗性资源基因信息库，利于确定抗性害虫治理对策及合理地选择杀虫剂；此研究还有助于拓展新型杀虫剂研制的思路，从中设计出活性更高，选择性更强，毒性更低的新农药。
二、新农药的研制与开发对策
根据现代杀虫剂研究开发的趋势和社会的要求，2l世纪的杀虫剂必须具有高活性、低用量、安全性高、不易产生抗性、环境相容性好和市场潜力大等特点，亦称为绿色化学农药。在农药的研制中，分子设计是成功的关键，如何高效率地设计合成新农药是一大难点，目前新农药的设计必须将绿色思想贯穿于化学农药的始终，使化学农药在设计、合成、分析、降解和代谢等每一个环节都与环境相容且无害。
1.应用绿色有机合成技术
不管是化学农药的基础研究还是工业化生产，都要尽可能地应用绿色有机合成新技术，大力开发和推广绿色化学工艺，这是提高效益、节约资源和能源、改善环境、保证可持续发展的战略措施。主要策略有使用绿色原料和溶剂、采用高效无毒催化剂、改变反应方式和反应条件。如声化学合成、微波化学合成、水相有机合成和氟碳相有机合成等。
2.以天然药物为先导化合物
如何获得先导化合物是创制新农药极为关键的一步。目前已知有3 000多种次生物质对昆虫起防御作用，这些物质对昆虫的化学防御作用，主要是忌避、抑制取食、抑制生长发育、激素效应及毒杀作用等。这些植物的次生物质结构多样、种类繁多。它们的活性往往是由某些分子或基团所致，研究这些物质，锁定它们的活性部位和活性结构，模拟活性结构进行全合成或半合成，就可以得到高效、低毒、无污染的绿色化学农药。而且，当农药的化学结构选用了自然界存在的物质结构时，易被自然界微生物群分解，不易造成残留污染。
3.利用组合化学有效地筛选
在化合物的筛选过程中，可以应用组合化学技术，对不同的分子结构单元进行组合合成，得到成千上万个产物，以满足下一步高通量筛选系统的需要，通过改进的组合化学已可以得到各纯度较高的单一化合物供HTS筛选之用口 。随着科技的发展，由计算机来辅助设计的结构单元不但可以扩大组合库的容虽及分子的多样性，而且命中有用分子的比例也将空前提高。组合化学应用于新农药的研制主要集中在寻找先导化合物和优化先导化合物。目前，世界各大农药公司，如捷利康农化公司、安万特作物保护农化公司、拜耳公司等已建立了自己的组合化学实验室，国内南开大学有机化学研究所、沈阳化工研究院、中科院上海有机化学研究所等单位也开展了这方面的研究。
三、结语
昆虫抗药性已经成为一个全球性的问题。随着分子生物学和计算机技术的不断发展和完善以及在昆虫抗药性研究中的不断应用，有关抗药性机制的新发现、新结果不断出现，我们对昆虫抗药性的产生、发展和进化的认识也不断深入。从目前研究来看，靶标抗性的AchE、SC及GABA受体一般都与结构基因的点突变有关。而代谢抗性与相关的P450基因增强表达有关；与ESTs基因突变、基因扩增及转录有关； 与GST基因扩增及调节有关。因此，深入了解昆虫体内基因突变的遗传学背景以及突变与抗药性之间的完整机制，可为设计新颖的、不易产生抗性的化合物开辟新的途径，从而对新农药的研制与开发提供新的理论依据。
参考文献：
[1] 唐振华.我国昆虫抗药性研究现状及展望.昆虫知识，2000，37（2）：97～1O2.
[2] 邱立红，王成菊，邱星辉，等.基因组学与昆虫抗药性研究.昆虫知识，2004，41（5）：392～397.
关键词：昆虫抗药性；研究进展
随着新型杀虫剂的不断涌现和广泛应用，害虫对多种杀虫剂产生了抗性，且种类在不断增加。目前，至少有600多种昆虫及螨对杀虫剂产生了抗性。从杀虫剂角度来看，害虫已对有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类以及新颖的氟虫腈、吡虫啉类等有机合成杀虫剂产生抗性陷。Janet等报道，害虫对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性，大多是多种作用机制共同选择作用或几种机制联合作用的结果。也有文献报道，害虫对微生物源杀虫剂阿维菌素类、苏云金杆菌和多杀菌素类药物亦产生抗性。因此，解决昆虫抗药性问题迫在眉睫。本文简要综述该领域的研究进展，并探讨新农药的研制与开发对策。
一、昆虫抗药性研究意义
把昆虫抗药性作为一门学科来研究是有意义的，一是在防治前提供基本数据利于杀虫剂的选择，避免害虫对药剂产生交互抗性。二是能及时获知不同地区种群抗性情况，利于制定综合治理措施。三是不断的监测能有效地控制抗性。从长远角度来分析，如果某种杀虫剂产生抗药性后没有换用交互抗性的新杀虫剂，随着用药时间增长，害虫种群中聚集的多种抗性基因就越多，产生抗性的速度也随之加快。由此也会增加研发新杀虫剂的难度和费用，合成的速度跟不上抗性产生和发展的速度。将对农业害虫的防治产生负面影响。
昆虫抗药性分子水平研究是抗性综合治理的突破口。利用分子生物学技术对害虫抗性进行研究，可获知不同区域不同种群害虫抗性水平及抗性的分布情况，建立详细的抗性资源基因信息库，利于确定抗性害虫治理对策及合理地选择杀虫剂；此研究还有助于拓展新型杀虫剂研制的思路，从中设计出活性更高，选择性更强，毒性更低的新农药。
二、新农药的研制与开发对策
根据现代杀虫剂研究开发的趋势和社会的要求，2l世纪的杀虫剂必须具有高活性、低用量、安全性高、不易产生抗性、环境相容性好和市场潜力大等特点，亦称为绿色化学农药。在农药的研制中，分子设计是成功的关键，如何高效率地设计合成新农药是一大难点，目前新农药的设计必须将绿色思想贯穿于化学农药的始终，使化学农药在设计、合成、分析、降解和代谢等每一个环节都与环境相容且无害。
1.应用绿色有机合成技术
不管是化学农药的基础研究还是工业化生产，都要尽可能地应用绿色有机合成新技术，大力开发和推广绿色化学工艺，这是提高效益、节约资源和能源、改善环境、保证可持续发展的战略措施。主要策略有使用绿色原料和溶剂、采用高效无毒催化剂、改变反应方式和反应条件。如声化学合成、微波化学合成、水相有机合成和氟碳相有机合成等。
2.以天然药物为先导化合物
如何获得先导化合物是创制新农药极为关键的一步。目前已知有3 000多种次生物质对昆虫起防御作用，这些物质对昆虫的化学防御作用，主要是忌避、抑制取食、抑制生长发育、激素效应及毒杀作用等。这些植物的次生物质结构多样、种类繁多。它们的活性往往是由某些分子或基团所致，研究这些物质，锁定它们的活性部位和活性结构，模拟活性结构进行全合成或半合成，就可以得到高效、低毒、无污染的绿色化学农药。而且，当农药的化学结构选用了自然界存在的物质结构时，易被自然界微生物群分解，不易造成残留污染。
3.利用组合化学有效地筛选
在化合物的筛选过程中，可以应用组合化学技术，对不同的分子结构单元进行组合合成，得到成千上万个产物，以满足下一步高通量筛选系统的需要，通过改进的组合化学已可以得到各纯度较高的单一化合物供HTS筛选之用口 。随着科技的发展，由计算机来辅助设计的结构单元不但可以扩大组合库的容虽及分子的多样性，而且命中有用分子的比例也将空前提高。组合化学应用于新农药的研制主要集中在寻找先导化合物和优化先导化合物。目前，世界各大农药公司，如捷利康农化公司、安万特作物保护农化公司、拜耳公司等已建立了自己的组合化学实验室，国内南开大学有机化学研究所、沈阳化工研究院、中科院上海有机化学研究所等单位也开展了这方面的研究。
三、结语
昆虫抗药性已经成为一个全球性的问题。随着分子生物学和计算机技术的不断发展和完善以及在昆虫抗药性研究中的不断应用，有关抗药性机制的新发现、新结果不断出现，我们对昆虫抗药性的产生、发展和进化的认识也不断深入。从目前研究来看，靶标抗性的AchE、SC及GABA受体一般都与结构基因的点突变有关。而代谢抗性与相关的P450基因增强表达有关；与ESTs基因突变、基因扩增及转录有关； 与GST基因扩增及调节有关。因此，深入了解昆虫体内基因突变的遗传学背景以及突变与抗药性之间的完整机制，可为设计新颖的、不易产生抗性的化合物开辟新的途径，从而对新农药的研制与开发提供新的理论依据。
参考文献：
[1] 唐振华.我国昆虫抗药性研究现状及展望.昆虫知识，2000，37（2）：97～1O2.
[2] 邱立红，王成菊，邱星辉，等.基因组学与昆虫抗药性研究.昆虫知识，2004，41（5）：392～397.