草地贪夜蛾对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和虱螨脲的抗性风险评估

赵金凤， 邱良妙， 丁雪玲， 姚凤銮， 卢学松， 郑 宇*， 翁启勇*

(1. 闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室, 福建省作物有害生物监测与治理重点实验室，福建省作物有害生物绿色防控工程研究中心, 福建省农业科学院植物保护研究所, 福州 350012; 2. 福建农林大学, 福州 350002)

草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda(J. E. Smith 1797)是一种原产于北美和南美(亚)热带地区玉米等作物上的主要害虫[1-2]。2016年入侵非洲大陆，2018年首次在亚洲发现[3-4]。2019年发现入侵我国后仅一年时间便扩展至26个省份，对我国农作物尤其是玉米和水稻生产造成严重威胁[5]。

目前草地贪夜蛾的防治仍然主要依赖化学药剂，鉴于草地贪夜蛾是新入侵我国的害虫，国内尚无登记用于防治该虫的杀虫剂，农业农村部于2019年6月推荐了17种单剂及其相关的8种复配制剂的应急用药清单(农办农[2019]13号)，2020年2月农业农村部根据专家评估调整了推荐用药名单(农农发[2020]1号)，主要包括14种单剂以及相关的14种复配制剂，其中新型高效大环内酯类杀虫剂甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(emamectin benzoate, 简称甲维盐)和新一代苯甲酰脲类绿色杀虫剂虱螨脲(lufenuron)对草地贪夜蛾具较强杀虫活性，这两种杀虫剂也是福建地区用于控制草地贪夜蛾的主要药剂[6-10]。长期用药已造成草地贪夜蛾田间种群对有机磷酸酯类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等传统杀虫剂产生高水平抗性[11-13]，对苯甲酰脲类、双酰胺类、多杀菌素类等新型药剂也产生了一定抗性[14-17]；在巴西，2016年草地贪夜蛾田间种群已对虱螨脲产生高水平抗性[18]；在美国、波多黎各，2018年草地贪夜蛾田间种群对甲维盐也产生了低水平抗性[19]。因此，入侵我国的草地贪夜蛾田间种群对农业农村部推荐的应急防治药剂产生抗药性的风险不可忽视。

鉴上所述，本研究拟利用甲维盐和虱螨脲对草地贪夜蛾的室内种群进行抗性汰选，估算抗性发展速率及抗性遗传力，同时测定抗性汰选品系对其他推荐应急防治药剂的交互抗性，以期评估草地贪夜蛾对甲维盐和虱螨脲的抗性风险，为田间合理轮换使用杀虫剂，延缓杀虫剂抗性发展提供重要理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

供试草地贪夜蛾于2020年4月采自福建省长泰玉米地，后分为3个种群，其中2个种群分别用甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(甲维盐)和虱螨脲进行连续的室内汰选，建立甲维盐和虱螨脲汰选品系；另1个种群在室内无药剂选择压力下连续饲养11代，称未汰选品系。

1.2 供试杀虫剂

根据前期草地贪夜蛾田间种群对不同类型杀虫剂的敏感性测定结果[10]，选择甲维盐、乙基多杀菌素、茚虫威、氯虫苯甲酰胺、虱螨脲和虫螨腈等农业农村部推荐的6种不同类型应急防治杀虫剂单剂作为室内抗性汰选和交互抗性测定的药剂，供试杀虫剂信息详见表1。

表1 供试杀虫剂信息Table 1 Information of insecticides

1.3 抗性品系汰选

采用浸叶法[10]，以约30%～70%的致死剂量处理草地贪夜蛾3龄幼虫，48 h后收集正常存活的草地贪夜蛾继续饲养，直至化蛹。存活个体作为下一代虫种，继代淘汰选择，每代测定一次毒力回归方程斜率、LC50及其95%置信限。

1.4 估算抗性遗传力及抗性发展速率

根据Tabashnik等[20]改进的分析方法估算现实遗传力h2=R/S。选择反应R=[log(汰选n代后LC50)-log(汰选前亲代LC50)]/n；选择差异S=iσp，其中选择强度i=1.583-0.019 333 6p+0.000 042 8p2+3.651 94/p(10

采用Tabashnik[21]基于现实遗传力h2预测筛选后抗性上升x倍所需代数的抗性发展预测方法x=10nR，以及在50%～90%选择压力下，抗性上升10倍所需的代数n=R-1。

1.5 交互抗性的测定

分别测定比较甲维盐和虱螨脲汰选品系对其他5种杀虫剂的敏感性(LC50)，毒力测定方法参照《农药室内生物测定试验准则》[22]中的浸叶生测法，即用含1%tween 20的蒸馏水将供试杀虫剂稀释成系列浓度药液，每浓度药液量100 mL。用打孔器将未被药剂污染的新鲜无虫玉米叶片打成直径3 cm的小圆片，分别浸于系列浓度药液中15 s，取出后在室内晾干。用含1%tween 20的蒸馏水浸渍的小圆片为对照，每个浓度处理重复3次。将晾干的小圆片正面朝上放入底部直径3.0 cm、顶部直径3.8 cm的小塑料盒内(塑料盒内预先放置含水脱脂棉，防止叶片脱水)，每盒接入2龄幼虫10头，移至人工气候箱中，温度(26±1)℃，相对湿度(60±5)%，光周期L∥D=14 h∥10 h，光照强度20 000 lx，48 h后观察死亡情况，以镊子轻触虫体不能协调运动的个体视为死亡，统计死亡情况并计算其校正死亡率，对比未汰选品系LC50，计算抗性倍数，并评估是否存在交互抗性。

1.6 数据统计与分析

采用Excel 2016对试验所得数据进行计算，运用SPSS 17.0进行单因素方差分析(One-way ANOVA)和几率值分析，求出每种杀虫剂的毒力回归方程斜率、LC50及其LC50的95%置信限。

抗性倍数(RR)=汰选品系LC50/未汰选品系LC50。RR<1表示负交互抗性，1≤RR<5表示无交互抗性或无抗性，RR≥5表示有交互抗性或有抗性[23]。

2 结果与分析

2.1 草地贪夜蛾对甲维盐和虱螨脲的室内抗性汰选

用甲维盐和虱螨脲对田间采集的草地贪夜蛾种群进行继代抗性汰选，其中甲维盐汰选品系饲养11代共汰选了8代，虱螨脲汰选品系饲养10代共汰选了6代。

经过甲维盐室内汰选8代，汰选品系LC50由F0代的0.007 mg/L上升到F11代的0.214 mg/L，抗性倍数为30.57倍。不同的选育阶段，抗性发展速率也不同，在汰选前期，草地贪夜蛾对甲维盐的抗性上升速率较快，F4代后抗性上升速率渐减慢(表2)。经虱螨脲室内汰选6代，汰选品系LC50由F0的0.213 mg/L上升到F10的2.418 mg/L，抗性倍数为11.35倍。与甲维盐汰选品系抗性发展速率相似，在汰选前期，抗性上升速率较快，F4代后抗性上升速率逐渐减慢(表3)。

表2 草地贪夜蛾对甲维盐的抗性汰选Table 2 Resistance selection of Spodoptera frugiperda to emamectin benzoate

表3 草地贪夜蛾对虱螨脲的抗性汰选Table 3 Resistance selection of Spodoptera frugiperda to lufenuron

2.2 草地贪夜蛾对甲维盐和虱螨脲的抗性现实遗传力及抗性发展速率

分别对草地贪夜蛾甲维盐和虱螨脲汰选品系的现实遗传力进行估算，结果(表4)表明，用甲维盐汰选8代，抗性现实遗传力h2=0.403，其中F0～F4汰选阶段的现实遗传力为0.307，F6～F11汰选阶段的现实遗传力为0.053；用虱螨脲汰选6代，抗性现实遗传力h2=0.555。其中F0～F4汰选阶段的现实遗传力为0.359，F6～F10汰选阶段的现实遗传力为0.029。

表4 草地贪夜蛾汰选品系的抗性现实遗传力Table 4 Realized heritability of resistance strain in Spodoptera frugiperda

如果以甲维盐汰选8代，虱螨脲汰选6代的抗性现实遗传力的50%，即汰选品系的现实遗传力分别为0.201 5和0.277 5时，造成种群50%～90%的个体死亡时甲维盐汰选品系经过8～15代的汰选抗性就会上升10倍(图1)；虱螨脲汰选品系经过6～12代的汰选抗性就会上升10倍(图2)。

图1 不同选择压力下草地贪夜蛾对甲维盐的抗性上升10倍所需要世代数Fig.1 Generations required for a 10-fold increase in LC50 of emamectin benzoate to Spodoptera frugiperda under different selection pressures

图2 不同选择压力下草地贪夜蛾对虱螨脲的抗性上升10倍所需要世代数Fig.2 Generations required for a 10-fold increase in LC50 of lufenuron to Spodoptera frugiperda under different selection pressures

2.3 草地贪夜蛾甲维盐、虱螨脲汰选品系对几种药剂的交互抗性

草地贪夜蛾种群分别经甲维盐室内汰选8代，虱螨脲室内汰选6代后，分别测定了汰选品系对茚虫威、氯虫苯甲酰胺、虱螨脲、虫螨腈和乙基多杀菌素的敏感性。结果表明，甲维盐汰选品系对氯虫苯甲酰胺、虱螨脲、虫螨腈的抗性倍数分别为1.90、4.51、3.49，表明无交互抗性；对茚虫威和乙基多杀菌素的抗性倍数分别为6.03倍和6.09倍，表明存在一定交互抗性(表5)。虱螨脲汰选品系对氯虫苯甲酰胺、甲维盐、茚虫威、虫螨腈和乙基多杀菌素的抗性倍数分别为1.87、3.6、3.22、4.35倍和3.72倍，表明均无交互抗性(表6)。

表5 草地贪夜蛾甲维盐汰选品系对几种杀虫剂的交互抗性1)Table 5 Cross-resistance of emamectin benzoate-selected Spodoptera frugiperda to several insecticides

表6 草地贪夜蛾虱螨脲汰选品系对几种杀虫剂的交互抗性Table 6 Cross-resistance of lufenuron-selected Spodoptera frugiperda to several insecticides

3 结论与讨论

化学防治一直是草地贪夜蛾防治的重要措施之一，如果害虫长期处于杀虫剂的选择压力下，敏感个体逐渐被消灭，抗性个体存活下来，种群的抗药性将逐渐发展[24]。本研究中甲维盐汰选品系饲养11代共汰选了8代，LC50由F0代的0.007 mg/L上升到F11代的0.214 mg/L，抗性倍数为30.57倍；虱螨脲汰选品系饲养10代共汰选了6代，LC50由F0代的0.213 mg/L上升到F10代的2.418 mg/L，抗性倍数为11.35倍，表明在短期高强度的杀虫剂选择压下，草地贪夜蛾对甲维盐和虱螨脲存在快速产生抗性的风险。

抗性现实遗传力是抗药性风险评估的一项重要参数。本研究发现，甲维盐汰选8代，F0～F4汰选阶段的现实遗传力为0.307，而F6～F11汰选阶段的现实遗传力仅为0.053；虱螨脲汰选6代，F0～F4汰选阶段的现实遗传力为0.359，而F6～F10汰选阶段的现实遗传力仅为0.029。两种药剂汰选期间均表现出汰选前期现实遗传力远大于汰选后期的现实遗传力，这与丁烯氟虫腈溴、氰虫酰胺和Bt对小菜蛾Plutellaxylostella抗性的筛选结果一致[21,25-26]，也与甲维盐对棉铃虫Helicoverpaarmigera抗性选育初期和后期的抗性发展情况相似[25]，表明草地贪夜蛾初始种群中存在抗性基因，子代的抗性表现型可由遗传变异来实现，抗性发展较快，h2值较大；随着抗性筛选的持续进行，敏感基因逐渐被淘汰，抗性基因逐渐稳定，抗性表现型由遗传变异导致的占比下降，抗性发展减慢，h2值也逐渐降低[27]。根据抗性现实遗传力进行的抗性风险评估对预防抗性发展及抗性综合治理具有重要的指导意义，但由于室内选择环境相比于田间更稳定，环境方差变化较小，因此室内h2值估算可能高于田间的实际值。本研究按照甲维盐汰选8代，虱螨脲汰选6代的抗性现实遗传力的一半估算在50%～90%的选择压力下草地贪夜蛾对甲维盐和虱螨脲的抗性上升10倍所需要的世代数，结果显示，甲维盐汰选品系经过8～15代，虱螨脲汰选品系经过6～12代汰选抗性就会上升10倍。据报道，在28℃条件下，草地贪夜蛾30 d左右即可完成1个世代[27-28]，草地贪夜蛾在福建鲜食玉米整个生长期均可为害，而且世代重叠严重，夏秋季玉米经常由于虫情严重在一个生产季节内连续多次使用1种或同类型杀虫剂，田间防效正常情况下均可达到80%～90%，表明田间草地贪夜蛾对甲维盐和虱螨脲存在产生抗性的风险，需密切监测田间抗药性的发展。

交互抗性测定结果发现，草地贪夜蛾甲维盐汰选品系产生30.57倍抗性后对氯虫苯甲酰胺、虱螨脲、虫螨腈无交互抗性，对茚虫威和乙基多杀菌素存在一定交互抗性；草地贪夜蛾虱螨脲汰选品系产生11.35倍抗性后对氯虫苯甲酰胺、甲维盐、茚虫威、虫螨腈和乙基多杀菌素均无交互抗性。由于本研究汰选品系汰选代数均较短，各药剂之间的交互抗性及其产生交互抗性的机理有待进一步研究明确。虽然室内抗性汰选结果不能直接应用于田间，但仍提供了抗性产生的明确证据，为草地贪夜蛾抗性治理措施提供重要参考。根据研究结果，在田间草地贪夜蛾的化学防治中应科学安排甲维盐和虱螨脲使用频度，降低田间药剂选择压力，避免或延缓抗药性产生和发展。