农业有害生物抗药性及其综合治理

第三章农业有害生物抗药性及其综合治理

（一）目的与要求

通过学习害虫抗药性、植物病原物抗性和杂草抗药性的发展及现状，要求学生掌握相关的基本概念，及农药轮换、交替等使用，并有效应用综合防治措施以减少抗性的产生及延缓农药的使用寿命，同时了解抗性产生的原理及发展趋势。

（二）教学内容

第一节害虫抗药性

1主要内容：害虫抗药性概念、害虫抗药性的形成与机理、害虫抗药性的遗传及抗药性治理。2基本概念和知识点：昆虫抗药性、交互抗性、多抗性、耐药性、负交互抗性等基本概念，重点是害虫抗性形成的理论、影响因子及昆虫抗药性在生理生化方面的机理，以及害虫抗性治理的措施。

3问题与应用（能力要求）：要求学生掌握害虫抗药性的基本概念、害虫抗性形成的生理生化机理及影响因子，并能根据农业生产状况制定有效的抗性治理措施。

一、害虫抗药性概况

（一）几个基本概念

1昆虫抗药性：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。

在理解抗药性定义时，应当注意以下几点：

（1）抗药性是针对昆虫群体而言，并不是指某一个体；

（2）抗药性是相对于正常敏感种群而言，通常通过比较同种昆虫的不同种群在相同发育阶段、相同生理状态和相同环境条件下对药剂耐受力与正常敏感种群的差异来确定。

（3）抗药性有地区性，即抗性的形成与该地区的用药历史、药剂的选择压力等有关；（4）抗药性是由基因控制的，是可遗传的，杀虫剂起了选择压力的作用。

2耐药性：

1）自然抗性：有些昆虫对某些药剂有一种天然的抗药性，即敏感度低，它是可以遗传的，这是由于生物的不同，或同是一个种而在不同的发展阶段、不同的生理状态，或具有特殊的行为而对药剂产生了不同的耐力，这称为自然抗性。例如用DDT防治蚜虫效果很差，而用来防治蚊蝇则效果很好。

2）健壮抗性：由于害虫的营养条件好，环境条件适宜，昆虫的生命活动、生理代谢增强，对药剂的耐受力增强，产生的抗药性称为健壮抗性，它是不稳定的，不能遗传的。3交互抗性：昆虫的一个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他从未使用过的一种药剂或一类药剂也产生抗药性的现象。

4负交互抗性：指昆虫的一个品系对一种杀虫剂产生抗性后，反而对另一种未用过的药剂变得更为敏感的现象。

5多抗性：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产生抗性。

（二）害虫抗药性发展概况

1908年Melander首次发现美国加利福尼亚州梨圆蚧对石硫合剂产生抗性，

1989年抗性害虫已达504种。

历年累计抗性节肢动物种数

年份累计抗性虫种数年份累计抗性虫种数1914 1 1963 157

1928 5 1965 185

1936 7 1967 224

1938 7 1975 364

1946 11 1977 392

1948 14 1978 414

1954 25 1980 432

1957 76 1984 447

1960 137 1989 504

产生抗药性害虫数发展趋势（1914-1988）

害虫抗药性的特点：

1害虫几乎对所有合成化学农药都会产生抗药性； 2害虫抗药性是全球现象，抗性形成有区域性；

3随交互抗性和多抗性现象日趋严重，害虫对新的取代药剂的抗性有加快的趋势；

4双翅目鳞翅目昆虫产生抗药性虫种数最多，农业害虫多于卫生害虫，重要农业害虫抗药性尤为严重。

二、害虫抗药性的形成与机理 （一）害虫抗药性的形成

1.四种学说：选择学说、诱导学说、基因重复学说、染色体重组学说

选择学说：生物体内存在着抗性基因，从敏感品系到抗性品系，只是药剂选择作用的结果。

诱导学说：生物体内不存在抗性基因，而是在药剂的诱导之下逐渐提高了对药剂的抵抗性，发生突变，而形成抗性品系。

基因复增学说：承认本来有抗性基因存在，同时认为某些因子（如杀虫剂）引起了基因的复增，抗性基因增加。

染色体重组学说：因染色体易位和倒位产生改变的酶或蛋白质，引起抗性的进化，这也是近年来提出的新学说。

2.抗性形成的影响因子

遗传学因子：

抗性基因的频率

抗性基因的显隐性

抗性等位基因的数量

抗性基因型的适合度

生物学因子

害虫的群体大小

每年发生的世代数

每代的虫数

生殖方式

害虫的扩散性

害虫的食性

操作因子

用药的种类、性质

药剂的剂型和残效期

施药的方式、浓度和次数

施药的虫期和范围

用药的历史

（二）昆虫抗药性机理

代谢作用的增强

靶标敏感性降低

穿透速率的降低

行为抗性

1代谢酶活性的增强

（1）氧化酶系：MFO

微粒体氧化酶系对杀虫剂的氧化作用主要可概括为以下4类反应：

a.O-、S-及N-脱烷基作用

b.烷基、芳基羟基化作用

c.环氧化作用

d.增毒氧化代谢作用

（2）水解酶系：磷酸酯酶、羧酸酯酶、酰胺酶。

（3）谷胱甘肽转移酶

（4）硝基还原酶及脱氯化氢酶等

2靶标酶敏感性降低

（1）乙酰胆碱酯酶

（2）神经钠通道

（3）γ-氨基丁酸（GABA）

（4）乙酰胆碱受体

3昆虫的物理保护机制：

（1）表皮通透性的降低

（2）贮存在脂肪中的能力加强

（3）排泄作用增强

4行为抗性

抗性的产生是由于改变昆虫行为习性的结果。如家蝇和蚊子会飞离药剂喷洒区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。三、害虫抗药性遗传

1抗性等位基因频率

在自然种群中很低，大约在10-2～10-4，称为抗性基因起始频率，起始频率高，抗性形成快，反之则慢。

2抗性基因的表现型—显隐性

抗性品系和敏感品系杂交——F1

（1）完全隐性

（2）完全显性

（3）中间性

（4）不完全显性

（5）不完全隐性

3性连锁（伴性遗传）

从正反交试验中，还可确定抗性基因是否受细胞质影响，是常染色体遗传还是性连锁遗传。正反交后代的染色体组成相同，但细胞质的来源是不同的。如果来自抗性亲本雌的F1代比来自敏感亲本雌的F1代的抗性水平高，就说明抗性受到细胞质遗传因素的影响（或母性影响）。如果正反交的F1代的雌雄性别之间的抗性水平没有差异，说明抗性基因位于常染色体上（常染色体遗传）；反之，如果正反交的F1代的雌雄性别之间的抗性水平具有明显差异，则说明抗性基因存在于性染色体上（即性联锁遗传）。

4单因子、多因子

杂交或回交试验来确定

杂交试验：F1显性：I

RR×SS

RS×SS

RS SS

50% 50%

四、害虫抗药性的监测

1抗药性监测：指通过生物测定、解毒酶活性分析、靶标敏感性测定或分子生物学等技术，确证昆虫种群是否产生抗性，如果产生抗性，监测抗性水平和变化动态。