昆虫对杀虫剂的抗性机制概述

陕西农业科学
昆虫对杀虫剂的抗性机制概述
王芙蓉。

吴薇
（北仑出入境检验栓疫局，浙江宁波３１５８００）
提要：昆虫抗性机制的研究对于抗性监潮、治理等具有重要意义．综述了昆虫对几种杀虫剂的抗性机制。

关键词：杀虫剂；抗药性Ｉ苏云金杆菌ｌ阿维菌素
随着杀虫剂长期、大量、广泛地使用，昆虫对杀虫剂产生的抗性也越来越引起人们的关注。

尽管在杀虫剂的更新、混合、交替使用方面做了大量工作，延缓了杀虫剂抗性的产生，但昆虫对杀虫剂的抗药性上升趋势仍不可遏制。

综述了昆虫对化学农药、苏云金杆菌、阿维菌素的抗性机制。

１昆虫对化学农药的抗性机制
１．１表皮穿透性的降低
昆虫表皮对药剂穿透性降低，可延缓杀虫剂到达靶标部位的时间，使昆虫有更多的机会来降解杀虫剂。

虽然表皮穿透下降只表现低水平抗性，但作为其它抗性因子的修饰者则很重要，如与解毒作用相结合，就可大大影响死亡率而增加抗性。

表皮穿透性降低机制在家蝇、埃及伊蚊、致倦库蚊、淡色库蚊等均有发现［１］。

不同的杀虫剂或不同的昆虫表现出的穿透性降低在程度上存在差别，但穿透性降低是所有昆虫抗性普遍存在的一个因素，杀虫剂穿透性的降低是受“Ｐｅｎ”基因所控制的［２１。

１．２解毒酶活力的增强
与杀虫剂代谢相关的解毒酶的解毒作用增强是抗性产生的主要原因之一。

这些解毒酶主要包括细胞色素Ｐ４５０介导的多功能氧化酶、谷胱甘肽转移酶（ＧＳＴ）、水解酯酶等。

多功能氧化酶是昆虫体内参与各类杀虫剂以及其它外源和内源化合物代谢的主要解毒酶系，可使杀虫剂降低或失去杀虫活性，从而使昆虫产生抗药性。

Ｐ４５０酶系的解毒代谢能力增强是因为抗性昆虫体内Ｐ４５０过表达。

与抗性相关的Ｐ４５０基因主要有６个：ＣＹＰ６Ａ１、ＣＹＰ６Ａ２、ＣＹＰ６Ａ８、ＣＹＰ６Ａ９、ＣＹＰ６８２和ＣＹＰ６Ｄ１［３］。

多功能氧化酶是多种昆虫对拟除虫菊酯、辛硫磷、吡
·收稿日期：２００８—１１－０４
作者简介：王芙蓉，女．山东烟台人．研究方向：昆虫学．虫啉、有机磷、氮基甲酸酯类以及生长调节剂定虫隆等多种杀虫剂产生抗性的主导因素。

杀虫剂中许多有机磷化合物是被虫体的ＧＳＴ所解毒。

一些抗有机氯和有机磷的昆虫体内ＧＳＴ含量很高。

ＧＳＴ解毒能力增强也是由于基因在体内的过表达。

多种害虫对有机磷杀虫剂、拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性也与酯酶和水解酯酶有关。

酯酶和羧酸酯酶活力增加也能导致棉蚜对有机磷杀虫剂产生抗性。

以酯酶为基础的昆虫抗药性机制在分子水平上是因为酯酶基因扩增的结果。

另外在昆虫体内还存在ＤＤＴ一脱氯化氢酶，它能把ＤＤＴ分解为无毒的ＤＤＥ，从而使昆虫对ＤＤＴ产生抗性。

１．３神经系统敏感性的下降
靶标不敏感性是昆虫对杀虫剂产生抗药性的一个极为重要的生化机制，已在多种昆虫对多种杀虫剂的抗性中发现。

涉及变构乙酰胆碱酯酶（ＡｃｈＥ）对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性、不敏感的钠通道对ＤＤＴ和拟除虫菊酯的击倒抗性和不敏感的ｙ一氨基丁酸（ＧＡＢＡ）受体对环戊二烯类杀虫剂的抗性。

乙酰胆碱酯酶是有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的作用靶标。

许多昆虫的乙酰胆碱酯酶基因发生突变与昆虫的抗药性有着密切的关系［３。

基因发生突变后，其编码的ＡｃｈＥ对杀虫剂敏感度降低，这是造成昆虫对杀虫剂产生抗性的一个重要原因。

现已在很多昆虫中发现不敏感的ＡＣｈＥ，不敏感的ＡＣｈＥ既可能是抗性昆虫ＡＣｈＥ酶量过高所致，也可能是ＡＣｈＥ发生了性质改变。

通常情况下抗性是由ＡＣｈＥ变构引起的，不同昆虫的ＡＣｈＥ变构的部位不同。

至今在ＡＣｈＥ中已
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发现有四个位置可发生突变。

另一方面，乙酰胆碱酯酶基因突变对ＡＣｈＥ结构与功能的影响。

害虫可以通过其ＡＣｈＥ活性中心氨基酸序列的改变，影响杀虫剂与酶的结合过程，从而对杀虫剂产生不同程度的抗药性［‘］。

神经系统敏感性降低常表现为击倒抗性。

由于钠通道变得不敏感而对ＤＤＴ和拟除虫菊酯的快速击倒和致死作用产生击倒抗性，最早是在家蝇成虫中观察到的，此后发现德国蜚蠊、埃及伊蚊、致倦库蚊等昆虫也有击倒抗性。

研究发现电压敏感性钠通道是ＤＤＴ和拟除虫菊酯类杀虫剂的主要靶标［５１。

通过跳蚤对拟除虫菊酯类的击倒抗性的研究表明，昆虫对拟除虫菊酯类杀虫剂产生抗性是由于拟除虫菊酯靶标位点（Ｐａｒａ）的点突变造成的［３］。

对果蝇和家蝇的Ｐａｒａ基因相对应ＤＮＡ片段分析发现，击倒抗性与电压敏感钠通道基因片段变化有密切联系，钠通道基因的改变是抗性的基础。

ＧＡＢＡ是昆虫体内重要的抑制性神经传递物质，ＧＡＢＡ受体被阻断神经递质就无法正常传递，因此它也是杀虫剂重要靶标之一。

果蝇对环戊二烯类的抗性是由位于第２染色体上的单个主要基因（Ｒｄｌ）控制的。

Ｆｆｒｅｎｃｈ－－Ｃｏｎｓｔａｎｔ在抗狄氏剂的抗性果蝇体内克隆出ＧＡＢＡ受体基因Ｒｄｌ，深人研究表明，狄氏剂抗性是Ｒｄｌ基因发生突变，导致敏感性下降［６］。

对按蚊狄氏剂抗性品系的研究也证实，抗性品系的Ｒｄｌ基因也存在突变。

这一基因突变在蜚蠊、家蝇、赤拟谷盗、埃及伊蚊、咖啡果小蠹等昆虫对环戊二烯的抗性中具有保守性。

２昆虫对苏云金杆菌（Ｂ．ｔ）的抗性机制
苏云金杆菌能产生具有强烈杀虫作用的杀虫晶体蛋白（ＩＣＰ），主要用于鳞翅目、双翅目以及部分鞘翅目昆虫的生物防治。

随着Ｂｔ杀虫剂的推广使用，尤其是二十世纪八十年代中期以来，已发现埃及伊蚊、烟芽夜蛾、五带淡色库蚁等多种昆虫对ＩＣＰ产生明显抗性［７］。

昆虫的抗性机制比较复杂，根据ＩＣＰ毒素的作用机理，主要有两种。

２．１ＢＴ毒素与中肠细胞膜上受体结合的变化昆虫抗性的产生和Ｂｔ毒素与中肠刷状缘细胞膜泡（ＢＢＭＶ）的结合有关。

在ＢＢＭＶ中含有与毒素结合的特异受体，毒素与受体间的结合能力、特异结合位点的数目及改变都与抗性的产生有关嗍。

在对Ｂｔ毒素产生抗性的印度谷螟和小菜蛾中，Ｂｔ毒素与中肠ＢＢＭＶ的结合力下降是产生抗性的主要机理。

虽然抗性个体中毒素的结合位点数显著多于敏感个体，但ＣｒｙＩＡｂ毒素的结合位点却未发生变化。

抗性的产生只与Ｃｒｙ－ＩＡｂ结合位点的改变有关，与数量无关。

Ｍａｓｓｏｎ等发现在小菜蛾抗性系中，虽然抗性更多地与受体同ＣｒｙＩＡａ的结合力降低有关，但ＣｒｙｌＡｃ毒素可竞争性地与ＣｔｙＩＡａ毒素的结合位点结合而减少毒素在细胞膜上形成孔道的机会，从而导致抗性的降低［口］。

烟芽夜蛾抗性幼虫中，毒素与受体的亲和力较敏感个体稍增加，结合位点的浓度却降低，有可能导致抗性的产生。

Ｌｅｅ等发现烟芽夜蛾的抗性和毒素与膜受体间的结合力降低有关，在细胞上有多个毒素的结合位点，推测ＣｒｙｌＡａ、ＣｒｙｌＡｂ、ＣｒｙｌＡｃ３种毒素在细胞膜上共享的结合受体的改变是产生抗性的主要原因［１引。

Ｈｅｅｋｅｌ等研究发现，对Ｂｔ棉产生抗性的ＹＨＤ系烟芽夜蛾中，对ＣｒｙＩＡｃ的８０％抗性水平与中肠受体ＢｔＲ一４的位点有关［１１１。

Ｇｉｌｌ等成功地构建了烟芽夜蛾的ｅＤＮＡ文库，并从ＹＨＤ烟芽夜蛾中克隆了含有ＡＰＮ与Ｂｔ毒索特异结合的ＢＴＢＰｌ蛋白。

标记结合实验显示，细胞膜上的ＢＴＢＰｌ蛋白或Ｎ一氨肽酶活力的降低导致了对Ｂｔ毒素的抗性［１２１。

２．２ＢＴ晶体毒素蛋白在中肠中的水解作用变化
Ｊｏｈｎｓｏｎ等早期的研究认为，昆虫中肠蛋白酶的活性下降是抗性产生的原因ｎ引。

在一些对Ｂｔ产生抗性的印度谷螟品系中，中肠中毒素的水解及活化比敏感品系和其它的抗性品系低，这种差异主要是由于在这些抗性品系中缺少一种主要的肠道类胰蛋白酶，这种酶的缺少导致ＢＴ毒素在中肠中毒性的降低［８］。

但在抗性印度谷螟中肠中也发现，类糜蛋白酶的酶活性比敏感品系约低３倍，而类糜蛋白酶的基因结构和表达在敏感和抗性品系间是相同的，中肠类糜蛋白酶可能与抗性的产生没有直接的关系［１４３。

毒素与特异性结合受体间的改变而产生抗性，是一种较为完善的机理。

这其中包含了特异性结合受体ＡＰＮ活力的变化和酶上结合位点在位置、数目上的变化。

毒蛋白晶体在中肠水解过程的改变与抗性产生的关系，还需要进一步证实。

王芙蓉筹：昆虫对杀虫剂的抗性机制概述
３昆虫对阿维菌素（Ａｖｅｒｍｅｃｔｉｎ）的抗性机制
阿维菌素是一类新型的高效广谱的抗生素类农药，在防治害虫的同时也使害虫产生了抗药性。

近年来对阿维菌素抗性机理的研究主要集中在代谢抗性方面，对表皮穿透性降低和其它抗性机理也有一定研究，而对靶标抗性的研究较少。

昆虫对阿维菌素抗药性主要与多功能氧化酶和非专一性酯酶活性增强有关。

大量研究表面：多功能氧化酶、酯酶、细胞色素Ｐ４５０以及单加氧酶等都与昆虫代谢抗性的产生有关［１５１。

而Ｓｃｏｔｔ等研究表明，多功能氧化酶、水解酯酶和谷胱甘肽转移酶均不能迅速降解阿维菌素，代谢抗性不是小菜蛾Ａ—ＶＥＲ品系的主导抗性机制［１６］。

对于穿透作用降低的机理，药剂穿过表皮后在虫体内的吸收过程和重新分布之间的关系等许多问题有待进一步研究。

而从阿维菌素选育的幼虫对其内寄生蜂具明显的保护作用，说明抗性机制可能与表皮穿透作用降低有相当关系。

小菜蛾对阿维菌素的抗性可能涉及到多种代谢机制。

随着分子生物学技术广泛应用于昆虫学研究，杀虫剂作用机理研究中靶标酶、解毒酶、受体、钠离子通道的结构与功能逐渐得以阐明。

无论代谢抗性或靶标抗性都是解毒酶或靶标酶质或量的改变或敏感降低而形成，这些改变都与基因调控或突变有关。

在代谢抗性中，酯酶主要与其结构基因的扩增有关，细胞色素Ｐ４５０单加氧酶主要与调节基因有关，ＧＳＴ主要是过量表达。

靶标抗性中，无论是靶标酶ＡＣｈＥ还是钠离子通道和ＧＡＢＡ受体，一般都与结构基因的点突变有关。

因此，从分子遗传方面研究抗性的本质，将对抗性治理提供重要依据。

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昆虫对杀虫剂的抗性机制概述
作者：王芙蓉， 吴薇
作者单位：北仑出入境检验检疫局,浙江,宁波,315800
刊名：
陕西农业科学
英文刊名：SHAANXI JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCES
年，卷(期)：2009，55(2)
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家蝇(Muscadomestic)是世界性分布的重要病媒昆虫害虫之一，自20世纪60年代以来对我国卫生事业产生了很大的影响。

目前，化学防制是控制家蝇等病媒生物种群数量的重要手段，拟除虫菊酯类杀虫剂自20世纪80年代起被广泛的应用于各种病媒生物的防制中，而有机磷类杀虫剂自上个世纪六十年代就开始大量应用。

随着化学药剂的不断研发和广泛应用，多种昆虫对杀虫剂产生了抗药性，昆虫抗药性已经给卫生防疫工作带来很大不便，成为众所关注的问题。

家蝇一直是我国病媒生物控制的重点，及时、准确的确定昆虫抗药性的产生、发展和抗性水平对合理制定防治策略至关重要，对杀虫剂毒性机理的研究就是此项工作的基础。

本文以家蝇为实验动物，首先对家蝇的饲养方法和抗性培育方法进行了研究和试验，确定了使用药膜法作为抗性选育的方法，以点滴法作为抗性水平测定的方法。

实验前首先对家蝇进行扩大培养，以山东疾病控制及预防中心病媒生物防治所饲养室饲养的家蝇敏感品系为母本，使家蝇分别在幼虫期和成虫期分别接触敌敌畏和高效氯氰菊酯，将家蝇分为四组，以两种方法进行抗药性的选育。

实验观察记录了抗性家蝇形态的变化，统计了不同抗性水平家蝇生活史的变化，计算了不同世代家蝇的性比，测量了不同世代家蝇的体重、抗性水平的变化，测量了不同抗性水平家蝇体内AChE、CAT、活性的变化，测量了第14代家蝇不同抗性品系和敏感品系幼虫和成虫GSTs的活性。

实验结果显示，幼虫期接触杀虫剂的品系抗性水平升高较快。

接触敌敌畏的品系家蝇AChE活性逐渐升高，接触高效氯氰菊酯的品系AChE活性先升高后下降；在使用敌敌畏和高效氯氰菊酯培育抗性的过程中，四个品系的家蝇CAT活性没有明显的持续升高；幼虫期接触杀虫剂的品系CAT活性变化较大
，接触敌敌畏的品系CAT活性变化较大。

在第14代的不同品系中，家蝇幼虫的GSTs活性高于成虫，幼虫期施加敌敌畏的品系GSTs活性升高最高。

实验结果表明，AChE是敌敌畏作用于家蝇的靶标；相对于高效氯氰菊酯，推测敌敌畏与CAT活性关系较大；幼虫期接触杀虫剂抗性增加较快，GSTs的活性与幼虫期施加杀虫剂抗性增加较快有关，与家蝇对敌敌畏的抗药性有一定关系。

实验结果表明在幼虫期施加杀虫剂使家蝇抗性增加更快。

在家蝇的防治工作中，首先应降低杀虫剂对其的选择压力，避免在幼虫期施用杀虫剂，更重要的是对其孳生地进行控制，做好卫生防疫的宣传工作，动员全民共同进行家蝇的防治工作。

本实验可以进一步完善敌敌畏和高效氯氰菊酯的作用机理和家蝇对其抗药性机理的研究，为家蝇的防治工作提供理论和方法的参考。

目前绝大多数涉及家蝇抗药性的研究都是控制成虫，对幼虫期接触杀虫剂对抗性的影响及家蝇幼虫和抗药性的关系报道较少，研究强调家蝇成虫可能是由于认为抗性更多的表现在这个时期，认为成虫期是更好的控制家蝇的时期，但抗性发展的潜力在昆虫不同的时期是应该被估计和计算的，以对家蝇抗性控制工作进行更好的规划。

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目的 研究家蝇自然种群对化学杀虫剂的抗药性现状及其在实验室环境下抗性自然衰减的变化趋势,为抗性治理提供理论依据.方法 将野外采集的家蝇自然种群在实验室进行正常饲养.用点滴法测定其不同世代(F1～F21代)对氯氰菊酯、溴氰菊酯和敌敌畏3种杀虫剂的敏感性.结果 该家蝇种群对氯氰菊酯、溴氰菊酯和敌敌畏均有不同程度的抗药性.抗性系数分别为21.52,43.33,28.42,在实验室环境条件下饲养21代,抗性系数分别为10.22,11.67,4.03,抗性水平有不同程度衰减,但仍未恢复到敏感水平.结论 该家蝇种群对氯氰菊酯、溴氰菊酯和敌敌畏的抗药性衰减缓慢.对不同种类杀虫剂抗性的稳定性差异有统计学意义.
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,1996年蚊幼虫对杀虫剂巴沙和DDVP均敏感,未产生抗药性.因此,自1997年,使用巴沙和DDVP对城区水体进行灭蚊幼虫.2002年,蚊幼虫对杀虫剂敏感的是辛硫磷、巴沙、残杀威,产生抗性的是DDVP.故2003年后,对城区水体灭蚊幼首选辛硫磷、巴沙、残杀威,其次为溴氰菊酯,不考虑使用DDVP.
6.期刊论文魏春青.周日辉.陈志龙.吴健连云港市淡色库蚊幼虫对常用杀虫剂抗药性监测-江苏预防医学
2005,16(3)
由于长期、广泛、大量地使用杀虫剂,导致蚊虫产生抗药性,给蚊媒控制造成了一定的难度.为了解淡色库蚊对常用杀虫剂抗药性,选择了连云港市城区和农村的淡色库蚊幼虫,对4种常用杀虫剂进行了抗药性监测,结果报告如下.
7.期刊论文李成玲.胡志刚.江毅民.伍浩荣.罗小蕾.严子锵.LI Cheng-ling.HU Zhi-gang.JIANG Yi-min.WU Hao-
rong.LUO Xiao-lei.YAN Zi-qiang广州地区白纹伊蚊对常用杀虫剂抗药性的初步研究-热带医学杂志2010,10(4) 目的 初步了解广州地区白纹伊蚊对常用杀虫剂的抗药性水平,为控制登革热媒介科学合理用药提供依据.方法 从广州地区三种环境类型(农村、郊区、城区)采集白纹伊蚊幼虫,实验室繁殖1～2代,采用WHO推荐的生物测试法进行测定.结果 广州农村地区白纹伊蚊对溴氰菊酯、高效氯氰菊酯的抗药性指数分别为4.95、2.41,已产生低抗性;城区、郊区白纹伊蚊对敌敌畏有低抗性,抗药性指数分别为2.16、3.45;三种环境类型白纹伊蚊均对倍硫磷、氯菊酯、残杀威敏感.结论 广州地区不同环境类型白纹伊蚊对常用杀虫剂抗药性有差异,应因地制宜,科学合理使用杀虫剂.
8.会议论文钱薇萍致倦库蚊对四类化学杀虫剂的抗药性衰退观察2001
通过对致倦库蚊幼虫F<,1～3>和F<,13～14>分别对4类化学杀虫剂(拟除虫菊酯类、有机磷类、有机氯类和氨基甲酸酯类)的抗药性测定结果
(LC<,50>值)进行比较,了解抗药性衰退情况,为害虫抗药性治理提供理论依据.方法:浸渍法.结果:致倦库蚊幼虫F<,13～14>对4类化学杀虫剂的抗药性与F<,1～3>的相比较,均出现明显的衰退.结论:降低杀虫剂使用的选择压力,有助于提高害虫对杀虫剂的敏感性.
9.期刊论文周萌雯.杨承亮.王开林.范贵新.王琪.徐芹.华勇旅客列车德国小蠊对三种杀虫剂的抗药性研究-现代
预防医学2002,29(2)
目的:旅客列车德国小蠊对三种杀虫剂的抗药性研究.方法:采用WHO推荐的测定杀虫剂敏感性的标准方法与现场杀虫效果研究.结果:德国小蠊对拜虫杀、拜力坦、凯素灵的现场杀来效果较好.杀虫剂的KT50值范围为15＇54"～35＇45",R/S值范围为1.04～2.3.结论:旅客列车德国小蠊对常用3种杀虫剂都已程度不同地产生了抗药性.杀虫剂经复配和加增效剂后,可提高杀虫效果.
10.期刊论文庄向荣.费兆全.王安庆.ZHUANG Xiang-rong.FEI Zhao-quan.WANG An-qing日照市区家蝇对化学杀虫
剂的抗药性分析-中国媒介生物学及控制杂志2005,16(5)
目的探讨日照市区家蝇对化学杀虫剂的抗药性现状.方法在市区选择4个点采集家蝇成虫,并将室内饲养一代后的雌性家蝇作为试虫,测试其对残杀威、DDVP、二氯苯醚菊酯、氯氰菊酯的抗药性,计算相对抗药性并进行比较.结果碧波大酒店家蝇对残杀威、DDVP、二氯苯醚菊酯的抗药性均为最高,LD50分别为0.970 0、0.560 1和0.251 0μg/♀;市中医医院家蝇对氯氰菊酯的抗性最高,LD50为0.255 3μg/♀.相对抗性值以DDVP最高(30.41),氯氰菊酯最低(27.31).结论家蝇抗药性水平的高低,与化学杀虫剂用量大小和使用频率高低密切相关.
授权使用：西北农林科技大学图书馆(wflsxbt)，授权号：836a689d-8dfb-4305-a690-9e13012cbc87
下载时间：2010年10月18日。