麦二叉蚜吡虫啉抗性选育及其3种酶活性变化研究

黄钰淞，梁文涛，谢佳燕

(武汉轻工大学生物与制药工程学院，湖北武汉 430023)

麦二叉蚜(Schizaphis graminum)是一类重要的世界性农田作物害虫，除直接对植株造成机械伤害、汲取营养外，还可导致小麦黄矮病在作物间的传播［1］。吡虫啉 (Imidacloprid)是一类新型氯化烟碱类药剂，对飞虱、蚜虫等刺吸式口器害虫具有较高的毒力作用［2］。但随着吡虫啉的大量和大范围施用，许多文献报道了同翅目昆虫对吡虫啉的敏感性降低，甚至发现抗吡虫啉的害虫［3］。潘文亮等［4］对清苑、辛集、昌黎等地的绣线菊蚜(Aphis spiraeccla)进行生物测定，发现这3个地区的绣线菊蚜对吡虫啉的敏感性有不同程度的降低。王开运等［5］在山东主要蔬菜区发现吡虫啉敏感性下降水平各异的瓜(棉)蚜(Aphis gossypii Glover)。于彩虹等［6］利用三种杀虫剂对棉蚜进行室内选育，发现经过相同代数的筛选，棉蚜对吡虫啉的抗性发展速度低于另外两种非新烟碱类杀虫剂。吡虫啉能够在一定时间程度上保持药效，但长时间连续使用杀虫剂可增加害虫产生抗性的风险。因此，对害虫进行杀虫剂室内抗性选育对于预测害虫对杀虫剂抗性的产生发展及其抗性治理具有重要的意义。笔者通过对室内麦二叉蚜进行吡虫啉的抗性选育，并检测其体内抗性相关酶活性的变化，旨在准确有效地监测麦二叉蚜种群抗性的发展动态及及其相关的生化机制，为田间抗性预测和合理使用杀虫剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

麦二叉蚜吡虫啉相对敏感品系(F0)于2011年采自西藏田间，带回室内盆栽麦苗人工气候培养箱中传代培养，培养条件为25℃，湿度为70%，光照比 L∶D=14 h∶10 h。

麦二叉蚜吡虫啉抗性品系(F1－F13)选育:参照王开运等［7］的方法于实验室利用70%吡虫啉水分散粒剂(拜耳作物科学中国有限公司产品)对吡虫啉相对敏感品系麦二叉蚜(F0)进行13个世代的抗性选育，每次筛选控制麦二叉蚜死亡率在70%左右。

1.2 生物测定

参照Moores等［8］的方法进行了改进。用丙酮作对照，每瓶放25—30头无翅成蚜，每个浓度重复三次。5 h后检查死虫数(死亡标准为轻触时虫体不动)，计算死亡百分率。

1.3 酶活性检测

酯酶活性测定参照Valles等［9］的方法。乙酰胆碱酯酶(AChE)采用南京建成生物工程研究所的乙酰胆碱酯酶(T-CHE)测试盒，依据说明书进行检测，乙酰胆碱酯酶酶活力单位定义为每毫克组织蛋白在37℃保温6 min，水解反应体系中1 μmol基质为1个活力单位。谷胱甘肽-S转移酶(GST)采用南京建成生物工程研究所的谷胱甘肽-S转移酶(GST)测试盒，依据说明书进行检测。谷胱甘肽-S转移酶酶活力单位定义为每毫克组织蛋白，在37℃反应1 min扣除非酶促反应，使反应体系中谷胱甘肽浓度降低1μmol/L为一个酶活力单位。酶活力测定各重复3次。蛋白值测定参照Bradford［10］方法，使用牛血清白蛋白做标准曲线。

1.4 数据分析

数据处理与分析采用Excel软件，SPSS 19.0软件计算LC50值及选育组与相对敏感品系组的相关酶活性比较进行t-检验。

2 结果

2.1 麦二叉蚜对吡虫啉的抗性选育

麦二叉蚜在经过13代抗性选育后的结果见图1。结果表明，经过杀虫剂的逐代选择，麦二叉蚜对吡虫啉的LC50值逐渐增加，F13时LC50值为相对敏感品系(F0)的7.21倍，表明麦二叉蚜对吡虫啉的敏感性逐渐下降。

图1 麦二叉蚜吡虫啉抗性选育的LC50值

2.2 麦二叉蚜吡虫啉抗性选育过程中相关酶活性的变化

在麦二叉蚜吡虫啉抗性选育过程中，其酯酶、乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽-S转移酶的活性见图2。由图2可知，麦二叉蚜相对敏感品系F0与选育品系F13的酯酶活性无显著差异(P＞0.05)，但两者间的乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽-S转移酶的酶活性存在显著差异(P＞0.05)，麦二叉蚜F13的乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽-S转移酶活性分别是F0的1.88和1.31倍。

3 讨论

杀虫剂在田间的长期施用，有助于昆虫抗药性的积累和快速进化［11］笔者在研究中通过对麦二叉蚜进行吡虫啉逐代选育，其LC50值明显增加，表明麦二叉蚜经过选育对吡虫啉的敏感性逐代下降。在选育过程中，前7代时，麦二叉蚜对吡虫啉的LC50值逐渐上升，从第8代至第13代，其LC50值变化趋于稳定，但在13代的选育过程中麦二叉蚜对吡虫啉的敏感性变化相对较缓。李菁［12］对棉蚜吡虫啉抗性发展的研究也获得相似的结论。结果表明吡虫啉可在一定时间内保持较高的毒效。

图2 麦二叉蚜F0与F13代的酯酶(A)、乙酰胆碱酯酶(B)和 谷胱甘肽-S转移酶(C)活性

长时间连续使用杀虫剂，可增加害虫产生抗性的风险，与杀虫剂代谢相关的酶系其酶活力的增强是害虫对杀虫剂产生抗性的主要原因之一［13］。潘文亮等［14］发现棉蚜抗吡虫啉品系的羧酸酯酶和谷胱甘肽转移酶活力高于敏感品系。韩晓莉［15］研究增效剂对杀虫剂的增效作用时，发现麦长管蚜(Sitobion avenae)对吡虫啉的抗性与羧酸酯酶，谷胱甘肽转移酶及多功能氧化酶的活性增高有关。Li等［16］认为细胞色素P450在家蝇(Musca domestica)对吡虫啉的抗性中可能起到重要的作用。但邱高辉［17］未发现抗吡虫啉的麦长管蚜其谷胱甘肽转移酶活性有明显变化。不同昆虫物种对吡虫啉产生抗性的机制可能存在一定的差异。本研究通过对麦二叉蚜进行吡虫啉逐代选育后，其酯酶活力与选育初期相比无明显差异，但其乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽-S转移酶活力显著高于选育初期。乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽-S转移酶酶活力的改变可能与麦二叉蚜对吡虫啉敏感性下降密切相关。

［1］刘泽文，韩召军，张玲春.吡虫啉防治同翅目害虫的应用综述［J］.植保技术与推广，2003，23(3):30-32.

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［5］王开运，姜兴印，仪美芹，等.山东省主要菜区瓜(棉)蚜(Aphid gossypii Glover)抗药性及机理研究［J］.农药学学报，2000，2(3):19-24.

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