抗药性

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第六章 抗药性及综合治理
第一节 害虫的抗药性 第二节 害虫抗药性的形成与机理 第三节 抗性遗传和抗性治理 第四节 植物病原物抗药性 第五节 杂草抗药性
第一节 害虫的抗药性
一、害虫抗药性的概念 1、抗药性 2、耐药性 3、交互抗性和负交互抗性 4、多抗性 二、害虫抗药性的发展
一、害虫抗药性的概念 1、抗药性 、
一、抗药性的形成
1、抗性形成的四种学说
选择学说, (1) 选择学说,认为生物群体内就存在少数具 有抗性基因的个体; 有抗性基因的个体; (2)诱导学说,认为是诱发突变产生了抗药性; 诱导学说,认为是诱发突变产生了抗药性; (3)基因重复学说(gene duplication theory) 基因重复学说( theory) (4)染色体重组学说:易位和倒位 染色体重组学说:
二、抗性治理-1、适度治理 抗性治理-
适度治理 (Moderation management) 限制药剂的使用,降低总的选择压力, 限制药剂的使用,降低总的选择压力,而 在不用药阶段, 在不用药阶段,充分利用种群中抗性个体 适合度低的有利条件, 适合度低的有利条件,促使敏感个体的繁 殖快于抗性个体,以降低整个种群的抗性 殖快于抗性个体, 基因频率,阻止或延缓抗性的发展。 基因频率,阻止或延缓抗性的发展。
一、抗性遗传-2、抗性基因的表现型 抗性遗传-
完全显性( dominance), 完全显性(complete dominance), 不完全显性( dominance)、 不完全显性(incomplete dominance)、 中间类型(既不是显性也不是隐性neither 中间类型(既不是显性也不是隐性neither recessivity)、 dominance nor recessivity)、 不完全隐性( recessive) 不完全隐性(incomplete recessive) 完全隐性( recessive) 完全隐性(complete recessive)
二、抗性机理—1、代谢抗性 抗性机理 1
微粒体多功能氧化酶( 微粒体多功能氧化酶(mixed function oxidases, MFO) ) 酯酶( ):水解酶 酯酶(esterase,Est):水解酶 , ): 谷胱甘肽S-转移酶 转移酶( 谷胱甘肽 转移酶(glutathionetransferases,GST)(底物 谷胱甘肽) )(底物 谷胱甘肽) , )(底物-谷胱甘肽 脱氯化氢酶( 脱氯化氢酶(dehydrochlorinase)等。 ) 脂溶性强的、有毒的杀虫剂分解成毒性较低、 脂溶性强的、有毒的杀虫剂分解成毒性较低、 水溶性较强的代谢物。 水溶性较强的代谢物。昆虫对杀虫剂产生的 代谢抗性, 代谢抗性,实际上是这些酶系代谢活性增加 的结果。 的结果。
2、影响抗性形成的三种因子
遗传学因子: 抗性等位基因频率、 数目、 ( 1 ) 遗传学因子 : 抗性等位基因频率 、 数目 、 显性程度, 外显率、 显性程度 , 外显率 、 表现度及抗性等位基 因相互作用, 因相互作用 , 抗性基因组与适合度因子的 整合范围; 整合范围; 生物学因子: 包括每年世代、 ( 2 ) 生物学因子 : 包括每年世代 、 每代繁殖子 单配性/多配性、孤雌生殖。 数、单配性/多配性、孤雌生殖。 操作因子: 农药的化学性质, ( 3 ) 操作因子 : 农药的化学性质 , 持效的持久 性及剂型; 用药阈值、 选择阈值、 性及剂型 ; 用药阈值 、 选择阈值 、 用药所 选的生命阶段、用药方式。 选的生命阶段、用药方式。
病原物抗药性发生的历史远远晚于害虫抗药性 发生的历史。(60年代 年代, 发生的历史。(60年代,苯并咪唑 类内吸性杀 菌剂的应用,抗性开始严重) 菌剂的应用,抗性开始严重) 真菌的抗药性是植物病原物中最常见的; 真菌的抗药性是植物病原物中最常见的; 植物病原细菌的抗药性远远不如真菌抗药性重 要; 至今只发现了少数线虫产生抗药性; 至今只发现了少数线虫产生抗药性; 病毒、类菌原体、 病毒、类菌原体、类立克次体尚未发现抗药性
4、多抗性 、
多抗性( resistance): ):昆虫 多抗性(multiple resistance):昆虫 的一个品系由于存在多种不同的抗性基 因或等位基因,能对几种或几类药剂都 因或等位基因, 产生抗性。 产生抗性。
二、害虫抗药性的发展
第二节 害虫抗药性的形成与机理
一、抗药性的形成 1、抗性形成的四种学说 、 2、 2、影响抗性形成的三种因子 二、抗性机理 1、代谢抗性 、 2、靶标抗性 、 3、穿透抗性 、 4、行为抗性 、
抗药性(resistance) 抗药性(resistance) :世界卫生组织 WHO)1957年对昆虫的抗药性下的定义是 年对昆虫的抗药性下的定义是: (WHO)1957年对昆虫的抗药性下的定义是: “昆虫具有忍受杀死正常种群大多数个体的 药量的能力在其种群中发展起来的现象” 药量的能力在其种群中发展起来的现象”。 昆虫抗药性是指种群的特性, 昆虫抗药性是指种群的特性,而不是昆虫个 体改变的结果; 体改变的结果; 抗性是由基因控制的,是可遗传的。 抗性是由基因控制的,是可遗传的。 抗性倍数和抗性个体
农药的轮用示意图
三、抗性治理中的化学防治技术 --3 --3、增效剂
增效磷(SV1)、抑制酯酶 三苯基磷酸酯(TPP) 增效醚(Pb)(抑制多功能氧化酶)
第四节 植物病原物抗药性
一、植物病原物抗性概况 二、病原物抗药性发生原理 三、病原物抗药性发生的遗传机制 四、病原物抗药生发生的生化机制 五、病原物抗药性监测 六、影响病原物抗药性形成的因素 七、病原物的抗性治理
二、抗性治理-2、饱合治理 抗性治理-
饱和治理 (Saturation management) :当 抗性基因为隐性时, 抗性基因为隐性时,通过选择足以能杀死抗 性杂合子的高剂量进行使用,并有敏感种群 性杂合子的高剂量进行使用, 迁入起稀释作用使种群中抗性基因频率保持 在低的水平,以降低抗性的发展速率。 在低的水平,以降低抗性的发展速率。
三、抗性治理中的化学防治技术抗性治理中的化学防治技术--1 --1、农药的轮用
农药交替转换使用 交替轮用必须遵循的原则是不同抗性机 理的药剂间交替使用, 理的药剂间交替使用,这样才能避免有 交互抗性的药剂间交替使用。 交互抗性的药剂间交替使用。
三、抗性治理中的化学防治技术抗性治理中的化学防治技术--2 --2、农药的混用
植物病原物抗性
植物病原物抗药性是指本来对农药敏感的 野生型植物病原物个体或群体,由于遗传 变异而对药剂出现敏感性下降的现象。 “抗药性”术语包含两方面函义: 一是病原物遗传物质发生变化,抗药性状 可以稳定遗传; 二是抗药突变体对环境有一定的适合度, 即与敏感野生群体具有生存竞争力。
一、植物病原物抗性概况
2、耐药性 、
耐药性(tolerance) 耐药性(tolerance) 所谓自然耐药性是指一种昆虫在不同发 育阶段、 育阶段、不同生理状态及所处的环境条 件的变化对药剂产生不同的耐药力。 件的变化对药剂产生不同的耐药力。
3、交互抗性和负交互抗性
交互抗性(cross resistance):昆虫的一个 交互抗性( resistance):昆虫的一个 ): 品系由于相同抗性机理、或相似作用机理、 品系由于相同抗性机理、或相似作用机理、或 类似化学结构,对于选择药剂以外的其它从未 类似化学结构, 使用过的一种药剂或一类药剂也产生抗药性的 现象,称为交互抗性。 现象,称为交互抗性。 负交互抗性( resistance): 负交互抗性(negative cross resistance): 负交互抗性是指昆虫的一个品系对一种杀虫剂 产生抗性后, 产生抗性后,反而对另一种未用过的药剂变得 更为敏感的现象。 更为敏感的现象。
二、抗性机理— 4、行为抗性 抗性机理
行为抗性 抗性的产生是由于改变昆虫行为习性的 结果。如家蝇及蚊子会飞离药剂喷洒区 结果。 或室内作滞留喷雾的墙壁, 或室内作滞留喷雾的墙壁,使昆虫在未 接触足够药量前或避免了接触药剂就飞 离用药区而存活。 离用药区而存活。
杀虫剂作用
抗性机理(小结)
1、行为抗性 2、表皮穿透抗性 3、代谢抗性 MFO、Est、GST MFO、Est、 量增多或质变 基因重增、基因表达增多、 基因重增、基因表达增多、结构基因改变 AChE、钠离子通道、GABA受体 受体: 4、靶标抗性 AChE、钠离子通道、GABA受体: 主要是质变 结构基因改变
MFO
MFO组成:细胞色素P-450 组成:细胞色素 组成 电子传递体系: 黄素蛋白还原酶、 电子传递体系:NADPH-黄素蛋白还原酶、 黄素蛋白还原酶 NADH-细胞色素 还原酶、b5等组成 NADH-细胞色素b5还原酶、b5等组成。 细胞色素b5还原酶 等组成。 MFO的作用 : 通过脱烷基化 、 羟基化 、 环 的作用: 通过脱烷基化、 羟基化、 的作用 氧化等作用把亲脂性的底物氧化为具有一定 亲水性的产物,多数为解毒作用。 亲水性的产物,多数为解毒作用。
二、抗性治理-3、多种攻击治理 抗性治理-
多种攻击治理 (Multiple attack menagement) :当采用不同化学类型的杀虫剂 交替使用或混用时, 交替使用或混用时,如果它们作用于一个以上 作用部位,没有交互抗性, 作用部位,没有交互抗性,而且其中任何一个 药剂的选择压力低于抗性发展所需的选择压力 时,那就可以通过多种部位的攻击来达到延缓 抗性的目的。 抗性的目的。
突触结构简图
胆碱酯酶分子上的两个部位

轴突上的动作电位
二、抗性机理— 3、穿透抗性 抗性机理
穿透速率的降低: 穿透速率的降低: 杀虫剂穿透昆虫表皮速率 的降低是昆虫产生抗性的机制之一。 的降低是昆虫产生抗性的机制之一。Saito (1979)认为抗三氯杀螨醇的螨对该药穿透速 1979) 率较慢是由于几丁质较厚引起的, 率较慢是由于几丁质较厚引起的,Vinson (1971)则认为抗DDT的烟芽夜蛾幼虫,对DDT 1971)则认为抗DDT的烟芽夜蛾幼虫, DDT的烟芽夜蛾幼虫 穿透较慢是由于几丁质内蛋白与酯类物质较多 而骨化程度较高而引起的。 而骨化程度较高而引起的。
第三节 抗性遗传和抗性治理
一、抗性遗传 1、抗性等位基因 2、抗性基因的表现型 二、抗性治理策略 1、适度治理 2、饱合治理 3、多种攻击治理 三、抗性治理中的化学防治技术 1、农药的轮用 2、农药的混用 3、增效剂的使用
一、抗性遗传—1、抗性等位基因 抗性遗传 1
抗性等位基因( alleles) 抗性等位基因(Resistance alleles)的频率 在自然种群中原来是很低的,大约在10 在自然种群中原来是很低的,大约在10-2~10-4, 这称为抗性基因起始频率。 这称为抗性基因起始频率。
农药混用
农药混用是害虫抗性治理同样可采用的一种措施。 农药混用是害虫抗性治理同样可采用的一种措施。以 往国内外存在两种不同的看法。一种认为( 往国内外存在两种不同的看法。一种认为(以日本学 者为代表)不同作用机制的农药混用, 者为代表)不同作用机制的农药混用,是抗性治理的 一个好办法;但以美国Wilkinson为代表的认为, Wilkinson为代表的认为 一个好办法;但以美国Wilkinson为代表的认为,混 用将给害虫产生交互抗性和多抗性创造有利条件, 用将给害虫产生交互抗性和多抗性创造有利条件,会 给害虫的防治和新药剂的研制带来更大的困难。 给害虫的防治和新药剂的研制带来更大的困难。 因此农药混剂研制中必须考虑和解决如何避免产生交 互抗性和多抗性的问题。 互抗性和多抗性的问题。只有科学合理研制和使用混 才能充分发挥其在抗性治理中的作用。 剂,才能充分发挥其在抗性治理中的作用。
二、抗性机理— 2Байду номын сангаас靶标抗性 抗性机理
(1)乙酰胆碱酯酶 channel) (2)神经钠通道 (Sodium channel) (3)γ-氨基丁酸(GABA)受体:γ-氨基丁 氨基丁酸(GABA)受体: 酸(GABA)受体是锐劲特及阿维菌素等 GABA) 杀虫剂的作用靶标部位 (4)昆虫中肠上皮细胞纹缘膜上受体
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