第六章--1--抗药性原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一部分 害虫抗药性,第二部分 病原菌抗药性,第三部分 杂草抗药性,第六章 抗药性原理,第六章 抗药性原理,迄今至少有,500,多种昆虫及螨、,150,多种植物病原菌、,180,多种杂草生物型产生了抗药性。,了解有害生物抗药性形成的机理及抗药性治理的策略，对于正确合理地使用农药及研制新农药都有重要意义。,第一部分 害虫抗药性,一、害虫抗药性的概念和定义,二、害虫抗药性的发展概况,三、我国农业害虫抗药性现状,四、害虫抗药性的形成,五、影响抗性发展的因子,六、害虫抗药性治理,一、害虫抗药性的概念和定义,1.,定义,世界卫生组织（,WHO,）：,昆虫具有耐受杀死正常种群大部分个体的药量的能力在其种群中发展起来的现象,。,Sawicki,：,抗药性是指害虫能够降低田间防效的一种反应，这是对毒物选择作出的一种遗传上的改变。,其特点是：（,1,）抗药性是对有害生物群体而言的,（种群性）,；（,2,）是针对某种特定的药剂而作出的反应,（特定性）,；（,3,）是药剂选择的结果,（选择性）,；（,4,）是可以在群体中遗传的,（可遗传性）,；（,5,）是相对于敏感种群或正常种群而言的,（相对性）,。此外，应注意不要将“抗药性”和“自然耐药性”相混淆。,2.,几个基本概念,自然耐药性,(natural resistance),：指一种昆虫在不同发育阶段、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。,也叫自然抗性。,交互抗性（,cross resistance,）,：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。,负交互抗性,(negative resistance),：指昆虫对一种杀虫剂产生抗性后，反而对另一种药剂变的,更为敏感,的现象。,一、害虫抗药性的概念和定义,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产生抗性。,选择性,：指不同昆虫对药剂敏感性的差异。,抗性倍数（,R/S,）,：,R,的,LD,50,（,LC,50,）,/S,的,LD,50,（,LC,50,），如果,5,，轻度抗性；,10,，明显抗药性。,一、害虫抗药性的概念和定义,二、害虫抗药性的发展概况,二、害虫抗药性的发展概况,447,种抗性节肢动物中，,59%,是重要的农业害虫,(264,种,),，,38%,是重要的卫生害虫,(171,种,),，,3%,是寄生性或捕食性天敌,(12,种,),。,二、害虫抗药性的发展概况,三、我国农业害虫抗药性现状,抗性已遍及粮、棉、茶、菜、果。,我国蔬菜上抗性水平较高的害虫主要有：小菜蛾、甜菜夜蛾、菜青虫、斜纹夜蛾、菜蚜、棉铃虫、烟青虫、盲蝽蟓、温室白粉虱等。,小菜蛾：,有机氯、有机磷、拟除菊酯类。,1995,年，速灭杀丁,1646.8,倍；亚胺硫磷,512.2,倍,1992,年，,BT 35,倍；抑太保,70.9,倍；阿维菌素,30.3,倍,温室白粉虱：,1988,年，敌杀死,6289.1,；速灭杀丁,1941.7,；,马拉硫磷,66.2,倍；,斜纹夜蛾：,有机氯、有机磷、拟除菊酯类、,BT,等,1998,年，菊酯类,100,2700,倍,对,BT,的抗性比家蚕高,2500,倍,四、害虫抗药性的形成,1.,抗药性的形成,昆虫对杀虫剂产生抗性的问题，实质上是一个种群遗传学的问题。,选择学说,认为抗药性是一种前适应现象（,preadaptive phenomenon,），完全取决于杀虫剂的选择作用。,诱导变异学说,认为昆虫种群中原来不存在抗性基因。而是由于杀虫剂的直接作用，使昆虫种群内某些个体发生突变，产生了抗性基因。,药剂不是选择者而是诱导者,。后适应现象。,基因重复学说：,即基因复增学说,gene duplication theory,。它与一般的选择学说不同，虽然它承认本来就有抗性基因的存在，但它认为某些因子（如杀虫剂等）引起了基因重复，即一个抗性基因拷贝为多个抗性基因，这是抗性进化中的一种普遍现象。,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。,抗性的形成实际上是一种进化现象，至少包括,3,个因素：（,1,）变异。（,2,）遗传。（,3,）选择。选择起了定向的作用，即使基因频率向一个方向发展，逐代累加。,四、害虫抗药性的形成,1.,抗药性的形成,抗性是杀虫剂选择的结果。产生抗性的原因有多种，按其由遗传引起的种群特征的变化，或形态、生理生化特性的变化，可分为行为抗性和生理生化抗性。,四、害虫抗药性的形成,2.,抗药性形成的机制,2.1,生理生化抗性,生理抗性：,包括表皮和神经膜穿透作用降低，脂肪体等惰性部位贮存杀虫剂的能力增强、排泄作用增强，围食膜特别发达，或能引起呕吐、或分泌大量水分而引起水泻，加速将药剂排出体外等。,生化抗性：,主要是指由解毒作用增强、代谢加速而引起的，故又称为代谢抗性。,四、害虫抗药性的形成,2.,抗药性形成的机制,简单地说，昆虫对各类杀虫剂涉及的主要生理生化抗性机理有以下几个方面：,（,1,）穿透速率降低。,包括两种类型：一是杀虫剂穿透昆虫表皮的速率降低，二是杀虫剂对神经系统穿透作用降低；,（,2,）代谢抗性,：涉及到的酶有，细胞色素,P450,酶系、水解酶（主要是酯酶）、谷胱甘肽转移酶、,DDT-,脱氯化氢酶等；,（,3,）靶标部位敏感度降低,等。,四、害虫抗药性的形成,2.,抗药性形成的机制,2.1,生理生化抗性,Forgash,等（,1962,）首先提出，一个多抗性的家蝇品系对二嗪农的穿透率降低。狄氏剂和,DDT,在抗性家蝇中的穿透作用降低。并命名为,ORGANOTIN-r,，其,突变基因命名为,tin,(,或,pen),。,表皮穿透降低实际上是,穿透常数降低,，即杀虫剂穿透昆虫表皮的速率降低，而延缓杀虫剂到达靶标部位的时间。在这一时期内使抗性昆虫有更多的机会来降解这这些化合物。,表皮穿透降低对杀虫剂无专一性，已报道的杀虫剂有,DDT,、狄氏剂、对硫磷、西维因、二嗪农、马拉硫鳞、敌百虫、氯硫磷和其它杀虫剂。,2.1.1,穿透作用降低,（,1,）表皮穿透作用降低,2.1,生理生化抗性,2.1.1,穿透作用降低,（,2,）神经系统穿透作用降低,2.1,生理生化抗性,tin,基因，是一个修饰基因，也就是说单独起作用时，对抗性影响不大，但与其它因子，特别是各种代谢基因一起作用时，抗性就会显著加强，所以又称,pen,基因为强化基因或增效基因。,穿透作用降低，作为一个抗性因子单独起作用时对抗性影响较小。但若与其他抗性因子，比如解毒代谢因子互做时，抗性就会大大加强。,例如，在抗,DDT,的家蝇中发现，由于,MFO,活性增高，产生,50,倍的抗性，表皮穿透作用降低，产生,2,倍的抗性，那么这,2,个因子共同起作用时，其抗性水平可达,900,倍。,2.1.1,穿透作用降低,2.1,生理生化抗性,有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的靶标乙酰胆碱酯酶,DDT,和拟除虫菊酯类杀虫剂的主要靶标钠通道,环戊二烯类杀虫剂的靶标,GABA,受体。,2.1.2,作用靶标部位敏感性降低,2.1,生理生化抗性,四、害虫抗药性的形成,2.,抗药性形成的机制,AChE,AChE,的不敏感性主要由,AchE,变构引起，而,AchE,的变构则是结构基因的点突变造成的,。例如，果蝇中的,AChE,是由一个独特的位点,Ace,编码的。,Ace,中的一个,T,突变为,A,将导致,AChE,的,苯丙氨酸（,368,）突变为酪氨酸,后改变了,AChE,的催化特性，结果降低了对杀虫剂的敏感性。,点突变可以发生在不同的部位，从而导致不同的抗性型,。从果蝇的田间品系中发现了,4,种突变型：,苯丙氨酸,（,115,）变为,丝氨酸,；,异亮氨酸,（,199,）变为,缬氨酸或苏氨酸,；,甘氨酸,（,303,）变为,丙氨酸,。,一个突变型的,AChE,中几个点突变的组合不但会导致产生不同的抗性型，而且对抗性有明显的增强作用，即高抗性有可能来自几个低抗性点突变的组合,。,AChE,敏感性下降，除了,AChE,质的改变，即上述变构,AChE,外，,AChE,量的增加即,AChE,基因表达调控也可能对抗性产生影响,。,钠通道,钠通道的改变，引起对杀虫剂敏感度下降，结果产生,击倒抗性（,Knockdown resistance,，简称,Kdr,）,，包括抗性水平更高的超,Kdr,因子。,Kdr,型抗性通常具有如下的特点：,（,1,）,Kdr,基因是隐性基因，即只有在纯合子状态下才表现抗性，杂合子状态并不表现抗性；,（,2,）,Kdr,基因对,DDT,和拟除虫菊酯杀虫剂引起神经敏感度降低；,（,3,）对所有拟除虫菊酯和,DDT,都有交互抗性；,（,4,）对拟除虫菊酯产生很高的抗性，特别是在有超,Kdr,基因存在时，可产生数千倍的抗性。,Kdr,型的分子机理：,神经膜磷脂双分子层的变异；钠通道数量的改变；钠通道质的改变。,膜上的脂对膜蛋白和酶的结构与功能起重要作用，如果神经膜脂蛋白或脂类组成发生变化，或由于脂诱导而造酶的构型发生变化，最后都会导致神经敏感性下降。,昆虫对拟除虫菊酯的毒性反应有很大差异的原因可能是由于不同昆虫的神经膜中的脂质比例不同而引起的。,钠通道数量的改变与产生击倒抗性有或无关；,钠通道,Kdr,的本质是钠通道的变异。,通过对敏感和抗性品系中位于第二染色体上的果蝇钠通道,Sch,等位基因克隆化和测序，发现位于同源结构阈,的,S5,和,S6,连接片段的一个位点发生了突变，导致敏感品系,Sch,序列中,1172,位的天冬氨酸残基在抗性品系中被天冬酰胺取代，使连接片段失去一个负电荷，此负电荷的丧失是产生,Kdr,机制的原因。,在拟除虫菊酯抗性烟草夜蛾体内是单个碱基发生了突变（,T,到,A,），而该突变基因能将亮氨酸改变为组氨酸，从而引起钠通道蛋白改变造成击倒抗性。,Kdr,型的分子机理：,-,氨基丁酸（,GABA,）受体,果蝇对环戊二烯类的抗性是由位于第,染色体臂的单个主要基因（,Rdl,）控制的。在家蝇中,Rdl,基因位于第,染色体。,环戊二烯抗药性是由,GABA,A,受体,-,氯离子通道复合体上环戊二烯和木防己苦毒宁（,PTX,）结合部位敏感度下降所致。,Ffrench-Constant,等首先从野生型对环戊二烯类杀虫剂有高抗性的果蝇品系中克隆了环戊二烯抗性基因,Rdl,。在,Rdl,基因 中，仅发现在,302,位的丙氨酸变为丝氨酸，正是这一突变与环戊二烯,/PTX,结合部位的不敏感度有关。,昆虫在杀虫剂的选择压力下，通过增强体内解毒酶的活力和提高酶蛋白与杀虫剂分子的亲和性以及加强各种形式的酶促结合等方式，加速对进入昆虫体内的杀虫剂的解毒代谢作用而使昆虫表现出的抗药性，,就是,代谢抗性,，简单地说就是,解毒能力增强,。,参与代谢作用并与抗性有关的酶系主要有细胞色素,P450,酶系、谷胱甘肽转移酶和水解酶（主要是脂族酯酶、,DDT-,脱氯化氢酶等）等。,2.1.3,代谢作用增强,2.1,生理生化抗性,四、害虫抗药性的形成,2.,抗药性形成的机制,细胞色素,P450,酶系与抗药性,P450,酶系也叫多功能氧化酶、细胞色素,P450,酶系、加单氧酶系、芳香烃羟化酶和药物代谢酶等。,细胞色素,P450,的化学本质是蛋白质，它不是一种蛋白而是分子质量在,46-60Kda,（黄俊勇和冷欣夫，,1991,）的结构类似而又不尽相同，性质类似而又有差异的一族蛋白质（唐振华，,1990a,）。主要包括两类细胞色素：细胞色素,P,450,和细胞色素,b,5,；二种黄素蛋白，即,NADPH-,细胞,P450,还原酶和,NADH-,细胞色素,b,5,还原酶；还含有磷脂等。,P450,蛋白种类的多样性及其底物的重叠性使,P450,酶系可以催化多种类型的反应，不仅对许多外来物质如杀虫剂及其它环境有毒化合物具有代谢作用，还参与一些重要的生理功能内源性物质如激素、脂肪酸的代谢，在生物体中起十分重要的作用。,细胞色素,P450,酶系与抗药性,P450,酶系对杀虫剂代谢作用的增强是大多数重要害虫对杀虫剂产生高水平抗性和交互抗性的主要原因,（,Scott,1996,）。,其,直接证据来自,MFO,的离体测定,，主要是通过：,a,杀虫剂氧化代谢的直接测定；,b,模型底物氧化代谢的测定；,c,对,MFO,酶系中,P450,水平的测定；,d P450,光谱特征的变化。,研究结果表明，抗性的发展普遍与微粒体氧化作用增强有关。,其,间接证据,是通过研究一些增效剂的作用发现的。,增效醚（,pbo,）是,MFO,的专一性抑制剂,，并对抗性品系的增效作用大于敏感品系。,利用,pbo,的增效作用来判断,MFO,是否参与害虫抗药性形成，是研究抗药性性生理生化机制的常用工具之一,。,昆虫抗药性除与,MFO,中的细胞色素,P450,水平有关外，还和其他组分，特别是,P450,还原酶和细胞色素,b,5,水平有关。,MFO,解毒能力增强,：,P450,量的增加，,P450,质的改变。,另外，,MFO,活性增强可能也是造成交互抗性的原因之一。,细胞色素,P450,酶系与抗药性,酯酶与昆虫抗药性,酯酶是能够水解酯键的一类水解代谢酶。,昆虫中的酯酶主要是,B,类酯酶,，包括胆碱酯酶、磷酸酯酶和羧酸酯酶。,与抗性有关的主要是羧酸酯酶。,羧酸酯酶实际上是由许多同功酶组成的。例如棉铃虫幼虫体内有,10,个羧酸酯酶同功酶。,羧酸酯酶解毒能力的增强在某些昆虫,对有机磷杀虫剂的抗性中起重要作用,，对,拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性中起一定的作用,，而对,氨基甲酸酯类杀虫剂,的抗性主要是,MFO,的作用，羧酸酯酶的,作用很小,。,酯酶活力增强主要有两个方面的原因：一是质的改变，即某一个或某一些同功酶发生了变构；二是量的改变，即酶量的增加。,酯酶量的增加又有三种途径：一是基因扩增；二是基因表达调控的改变；三是这两个途径兼而有之。,酯酶在昆虫对杀虫剂的抗药性机制中起两方面的作用：一方面是催化杀虫剂酯键断裂，代谢解毒；另一方面是作为结合蛋白和进入体内的杀虫剂结合，从而减少到达作用靶标的量。,酯酶与昆虫抗药性,谷胱甘肽转移酶（,GSTs,）与昆虫抗药性,催化亲电子物质与内源的还原性谷胱甘肽（,GSH,）反应（主要是将底物中的某个基团转移到,GSH,的硫原子上）的一类酶称为,谷胱甘肽,S,转移酶,，简称,GSTs,。依所转移的基团种类将,GSTs,分为,5,类：烷基转移酶、芳基转移酶、芳烷基转移酶、链烯转移酶和环氧化物转移酶。,在昆虫抗性机制中主要涉及到烷基转移酶和芳基转移酶,。,研究表明，,GSTs,代谢能力增强是家蝇对有机磷的抗性机制之一,。如抗二嗪农的家蝇品系较敏感酶系的,GSTs,代谢强度高,5.2,倍。此外，谷胱甘肽（,GSH,）是,GSTs,催化结合反应的辅助因子，,GSH,的含量对,GSTs,的催化有很大影响。已有实验证明某些昆虫的抗性与,GSH,含量增加有关。,GSTs,结合杀虫剂后，增强了杀虫剂分子的水溶性，因此有利于被害虫排出体外，从而使杀虫剂解毒,。,DDT-,脱氯化氢酶,及硝基还原酶,昆虫体内的,DDT,在,DDT-,脱氯化氢酶的作用下，将,DDT,转化为无毒的,DDE,。,DDT-,脱氯化氢酶有称为,DDT,酶，存在于各种组织，包括化感器，保护神经系统免受积累过多的,DDT,。大量的研究表明昆虫对,DDT,的抗性程度由于,DDT,酶活性存在正相关性。,有机磷杀虫剂中有硝基结构的化合物如对硫磷、杀螟硫磷及苯硫磷等，可以被硝基还原酶代谢为无毒化合物。,总之，代谢抗性的化学本质是杀虫剂代谢活性的增强，归因于相关酶在数量或质量上的改变，可能涉及的机制包括基因扩增、酶基因突变以及基因转录的增强等。,2.2,行为抗性,行为抗性就是指在药剂的选择压力下，那些有利于昆虫生存的行为得以保存和发展，从而使昆虫种群中具有这些行为的个体增多。,四、害虫抗药性的形成,2.,抗药性形成的机制,Na+,通道敏感度降低,GABA,受体敏感度降低,必须指出，某一种群对某一杀虫剂的抗性，其机制往往不是单一的，即使是酶活性提高，也不一定就是某种酶活性提高，可能是几种解毒酶活性都提高的结果。,四、害虫抗药性的形成,五、影响抗性发展的因子,遗传学因子,生物学因子,操作,因子,5.1,遗传学因子,(1),原始抗性基因频率：,决定抗性速度的主要因素,频率越高，在同样的选择压力下，形成抗性种群的速度越快。目前还无法测定野外种群的起始抗性基因频率，而抗性表现型通常只有在产生抗性后才能测得出来。根据突变选择平衡理论，一般假设抗性基因频率的范围为,10,-2,-10,-13,（,Wood,1981,）。但是在某些情况下，突变选择平衡计算也许是不够确切的。,5.1,遗传学因子,(2),抗性基因是显性还是隐性,一是涉及到抗性形成的速度问题；二是涉及到抗性种群的纯度,。,如果抗性基因在功能上是显性，就容易被选择下来，抗性发展快；如果抗性基因在功能上是隐性，其表现型在杂合子时依然敏感，就不会被选择，只有纯合子的抗性基因才会被选择，因此形成抗性较慢。但因抗性个体都是纯合子，一旦抗性形成，如无其他敏感个体的杂交，将维持抗性而不消退。但是抗性的表达也可取决于所用的杀虫剂剂量。根据田间用药的情况可分为四种情况：，不杀死任何基因型，即为无选择作用；，仅杀死,SS,，即抗性为显性；，杀死,SS,和,RS,，即抗性为隐性；，杀死,RR,、,RS,、和,SS,，即为无选择作用。在第种情况下，即抗性基因在功能上显性时抗性发展快。反之，抗性基因在功能上隐性时抗性发展慢。,5.1,遗传学因子,（,3,）,抗性基因的相对适合度与抗性的稳定性,适合度是指一个生物能生存并把它的基因传给下一代的相对能力。当害虫对某种杀虫剂产生抗性后，往往是换用另一种无交互抗性的杀虫剂。,5.1,遗传学因子,（,3,）,抗性基因的相对适合度与抗性的稳定性,这个治理策略主要是基于这样的假设，即对某种杀虫剂的抗性基因频率在停止使用该药剂后将会迅速下降。这种下降可由以下三个因素所致：（,1,）敏感个体的迁入而使抗性基因得到稀释；（,2,）携带抗性基因的个体具有繁殖劣势而被淘汰；（,3,）上述两个因素同时起作用。但是要长时间阻止抗性的发展就必须依赖于上述的因素（,2,），即抗性基因型在停止用药后必须处于适合度劣势。因此，确定抗性基因型的适合度是否低到可用于实际治理，这是很重要的。测定抗性遗传型适合度的方法有两种：一是测定不同基因型的适合度组分，诸如产卵力、发育时间、生育力和交配竞争等。另一个方法是所谓的群体笼子法（,population cage,）即测定复合种群几代后基因型频率的变化。相比之下，群体笼子法更合适一些。,5.1,遗传学因子,(4),抗性基因的共适应,就抗性而言，共适应（,coadaptation,）是指选择作用和抗性基因同改善抗性有害作用的其它基因的整合作用（,integration,）。在抗性形成的早期，抗性不是上升而是下降，如做进一步选择，则抗性会变的更为稳定，即停止药剂选择后仍较稳定，这就是共适应的结果。现已知道，某些修饰基因在抗性基因与适合度因子的整合过程中起着重要的作用，它们可帮助把抗性基因整合到基因组的其余基因中去，从而产生一个“协调的共适应基因组（,harmonieusly Coadapted genome,）”。在抗性的早期阶段，抗性群体的适合度比敏感的低，但若继续筛选，通过抗性基因组的共适应，可提高它们的适合度，使抗性更稳定。,5.1,遗传学因子,(5),过去使用的杀虫剂的选择作用,过去广泛使用的杀虫剂可使群体内集聚了与这些杀虫剂有关的抗性因子，因此往往容易对新的杀虫剂产生交互抗性而加速抗性水平的发展。现已发现某些抗性机理不仅与一类杀虫剂有关，而且与其它类型的杀虫剂也有关。如由于早期连续大量使用,DDT,选择了,kdr,基因，因而对拟除虫菊酯类产生了交互抗性。,5.1,遗传学因子,(6),抗性基因之间的互相作用,抗性基因若是单基因，则难以形成高抗性。事实上，大多数抗性昆虫种群都是由多基因（,2-5,个）支配的。多个抗性基因还可能存在相互作用问题。二个抗性基因结合时对抗性的影响是倍增作用，而不是简单的相加作用。例如，,DDT-,脱氯化氢酶基因单独作用时，家蝇对,DDT,的抗性为,100,倍，而,Kdr,（抗击倒基因）单独作用时，抗性为,200,倍，当这两个抗性基因相结合时，对,DDT,的抗性可增至,2500,倍。特别是家蝇中的抗穿透基因（,pen,基因），本身是功能隐性，即在杂合子时并不表现抗性，只有在纯合子时才表现抗性。其抗性程度很低，通常仅,1.5-3,倍，但当它和其他抗性基因同时作用时，可使抗性提高到数百倍。,5.2,生物学因子,昆虫世代周期,繁殖方式,昆虫行为,种群增长率,5.2,生物学因子,(1,),昆虫世代周期,如果昆虫每个世代都经受杀虫剂选择，那么每年世代数越多的昆虫其抗性发展越快。许多植食性螨类及蚜虫等，世代周期短，一年发生数十代，因而抗性发展很快，而许多地下害虫世代周期长，每年仅发生,1-2,代，甚至,2,年才,1,代，因此抗性发展十分缓慢。如长角叶甲（,diabrotica longicornis,）每年只发生,1,代，对环戊二烯类杀虫剂发生抗药性需,8-10,年。,5.2,生物学因子,(2,),繁殖方式,孤雌生殖和两性生殖的昆虫种群，其抗性发展是有差别的。两性生殖的昆虫由于有交配，抗性可以通过交配而增加，也可以通过交配而减低。孤雌生殖的昆虫的抗性发展问题，尚未完全搞清楚。从理论上讲，由于没有交配，抗性不易增长。但对于单基因抗性，而抗性又是显性的情况下，一旦由于选择作用形成了抗药性，则不易消失。,5.2,生物学因子,(3,),昆虫行为,有迁飞习性的昆虫，如飞蝗、粘虫等不容易产生抗药性。此外，昆虫栖息的场所的多样性、食物的多样性也会影响抗性的发展。如果一个种群是植食性的，而且有迁移到未施药寄主上取食的习性，或有在植物组织中取食的习性等，那么这个种群仅是部分个体受到药剂选择，在这种情况下抗性发展就慢。,5.2,生物学因子,(4,),种群增长率,昆虫的种群增长率也是影响抗性发展的一个因素。一个种群被杀虫剂杀死大多数个体后，第二代的种群数量会有三种情况：（,1,）第二代恢复后的种群数比原来的种群数量小；（,2,）第二代恢复后的种群数接近原来的种群数量；（,3,）第二代恢复后的种群数超过了原来的种群数量。这三种情况在昆虫有扩散习性的情况下对抗性的发展有不同的影响。在第一种情况下，迁入的敏感个体稀释作用就大些，因而抗性发展慢。在第三种情况下，迁入的敏感个体的稀释作用就小，对抗性的发展没有明显的阻遏作用。,5.3,操作因子,(1,),施药剂量,在没有敏感个体（,SS,个体）迁入时，抗性发展的随剂量增高而加快。在有敏感个体迁入时，抗性发展则有两种情况：在低剂量时（即不杀死,RS,杂合子个体的剂量），抗性发展与无敏感个体迁入时一样，抗性随着剂量的增加而加快；在高剂量时（即可以杀死,RS,杂合子个体的剂量），抗性发展随剂量增加而减慢,。,5.3,操作因子,(2,),施药次数,施药次数越多，抗性发展速度就越快。全面施药，如无敏感个体迁入，则抗性发展快；相反，采用局部施药，这就在未施药区保留了相当数量的敏感个体，这些敏感个体和施药区的抗性个体交流，起了稀释作用,。,5.3,操作因子,(3,),杀虫剂的性质和残效期的长短,土壤害虫对各类杀虫剂发生抗性的情况就是一个很好的例证。在田间防治过程中，直接黏附在作物上的药量大约只有,10%,，其余绝大多数降落于土壤中。残效期短的很快被分解，而残效期长的，如有些有机氯杀虫剂的残效期长达几年，以致土壤中大量积累，对土壤害虫形成很高的药剂选择压。如甘蓝种蝇（,hylemya brassicae,）对艾氏剂的抗性高达,1127,倍。,5.3,操作因子,长期使用作用机理相近的或结构相近的药剂容易产生抗药性；对同一种药剂，使用面积大或空间范围大的也容易产生抗药性；防治指标低的较防治指标高的容易产生抗药性；在田间施药时，要求的防效偏高而致使用药量大的易产生抗药性；长期单一使用的药剂也易产生抗药性。这些操作因子均是延长药剂对害虫的选择时间，从而增大了选择压，造成抗药性的产生。,五、影响抗性发展的因子,遗传学因子,生物学因子,操作,因子,上述三种因子并不是独立起作用的，而是相互影响的。在操作因子中，剂量、用药频率、用药时的虫期等增加，在无,SS,个体迁入时（无论是低剂量还是高剂量）和有迁入而用低剂量处理时，都会增加抗性的发展。与此相反，若有迁入和高剂量处理时，抗性发展则延缓。有些生物学因子，如产卵力、存活力和起始种群大小等在无,SS,迁入时影响很小，但在有迁入的情况下，这些因子的增加可加速抗性的发展。每年的世代数和迁飞这两个生物学因子在上述四种情况中具有同样的作用。,六、,害虫抗药性治理,杀虫剂抗性治理,（,Insecticide Resistance Management,IRM,）：,根据群体遗传学的原理，综合影响目标昆虫抗性变化的遗传学及生物学因子，使用杀虫剂不同的选择压，将目标昆虫的为害损失控制在经济阈值之下，同时保持该种群对杀虫剂的敏感性。,抗性治理可分为：,预防性治理,和,治疗性治理,。前者指预防抗性的发生发展，后者指恢复已产生抗性药剂的敏感性。,抗药性治理的目标：,避免害虫种群中的抗药性发展；减缓抗药性发展的速度；使抗性种群向较低敏感水平恢复，并使抗药性保持在某种阈值之下。,（一）害虫抗药性治理的基本原则和策略,1.,害虫抗药性治理的基本原则,尽可能将目标害虫种群的抗性基因频率控制在最低,水平，以利于防止或延缓抗药性的形成和发展；,选择最佳药剂配套使用方案，包括各类药剂、混剂及,增效剂间的搭配使用，避免长期连续单一使用某一种药剂,；,选择每种药剂最佳使用时间、和方法，严格控制药剂使用次,数，尽可能获得对目标害虫最好的防治效果和最低的选择压力；,尽可能减少对非目标生物的影响，避免破坏生态平衡,而造成害虫（主要是次要害虫）达到再猖獗。,实行综合防治，即综合应用农业的、物理的、生物的、遗传的及化学的各项措施，,尽可能降低种群中抗性纯合子和杂合子个体的比率及其适合度（即繁殖率和生存率）；,（一）害虫抗药性治理的基本原则和策略,2.,抗药性治理策略,（,1,）适度治理（,management by moderation,）；,（,2,）饱和治理（,management by saturation,）；,（,3,）复合攻击治理（,management by multiple attack,）,。,（,1,）适度治理,降低药剂的选择压力来保持害虫的敏感性，充分利用种群中有价值的敏感性资源。,1,）采用低剂量的杀虫剂；,2,）减少施药次数，在某些世代不施药以及使用持效期短的杀虫剂；,3,）只在害虫的某一阶段用药,；,4,）局部施药，在大片、农田，只对害虫严重发生的地域药,；,5,）对敏感性个体提供一定的保护，即所谓“避难场所”,；,适度治理策略虽然可以延缓抗性发展，但有些措施往往与生产实践相矛盾，所以在采用这一策略时必须要有强有力的非化学防治手段配合才能达到预期的效果。,（,2,）饱和治理,饱和治理策略即高杀死策略，其出发点是应用高剂量杀死敏感纯合子及抗性杂合子个体，使抗性基因成为功能隐性，达到延缓抗性发展的目的。,这一策略主要是对付未经药剂选择过的种群或抗性发展正处于杂合子阶段的种群。,饱和治理取得成功的另一个必备条件是种群内部要有一部分敏感个体可以逃避杀虫剂选择，或有一部分敏感个体（,SS,）从未施药区迁入施药区，使的选择后的抗性个体得以稀释,。,（,3,）复合攻击治理,复合攻击治理策略的出发点是采用化学结构和作用靶标不同的两种以上的杀虫剂来防治害虫，使其受到或长或短的多种选择方向的化学选择压，并使得其中任何一个药剂的选择压都低于抗性发展所需的选择压力，通过多种靶标的攻击达到延缓抗性的目的。复合攻击策略的主要措施有两种或两种以上,杀虫剂的混用、轮用和镶嵌式用药。,（,3,）复合攻击治理,杀虫剂混用,1,）混剂中的每个单剂的作用是独立的，即各自具有不同的作用机制，用杀虫剂,A,处理后存活下来的个体可被杀虫剂,B,杀死，无交互抗性，即两种杀虫剂的抗性是由不同的,R,基因控制的。,2,）假设杀虫剂,A,和,B,的抗性基因分别是,A,R,和,B,R,，它们在种群中的起始基因频率很低，而对混剂两个成分都有抗性的个体，即具有,A,R,B,R,基因的个体则更为稀少。,3,）混剂中的每个成分都应以杀死抗性杂合子的剂量使用。,4,）混剂一定要增效，这样才能杀死产生各自抗性个体和双抗性个体，削弱抗性个体的选择优势，增加成功的几率，还可因增效作用降低杀虫剂使用剂量，产生明显的经济效益和环境效益。,（,3,）复合攻击治理,杀虫剂轮用,轮换使用是将几种作用机制不同的杀虫剂在时间上交替使用。轮用这一措施的理论基础是大多数杀虫剂在停止使用后，由于抗性个体存在适合度劣势或田间有敏感个体迁入，因而反选择作用在一定程度上就会发生，但这个反选择作用很弱，不可能很快将使用杀虫剂时的选择作用抵消，如果许多世代都不使用这一杀虫剂，则这一杀虫剂的抗性就会因反选择而抵消。,（,3,）复合攻击治理,镶嵌式用药,将一片农田如棋盘一样划分为许多小区，在不同的小区内交替使用两种或两种以上作用机制不同的杀虫剂，其实质就是两种或两种以上作用机制不同的杀虫剂在空间上的轮用。镶嵌式用药主要利用的邻近小区的敏感性基因的稀释作用。要使用镶嵌式用药达到延缓抗性的目的必须满足下述,3,个条件：,1,）害虫种群对所使用的杀虫剂必须是敏感的；,2,）所采用的杀虫剂必须是具有不同的作用机制；,3,）害虫种群在小区之间应具有相当程度的迁移扩散能力，否则，如蚜的功能扩散能力弱的害虫需要采用镶嵌式交替施药。,镶嵌式施药在实际应用中比较麻烦。,（,二,）抗性监测在抗性治理中的作用,1.,设计抗性治理方案的依据,通过监测可及时、正确测出抗性水平及其分布，尤其使早期抗性监测，对及时实施抗性治理可争取时间是主动。通过监测还可明确重点应治理保护的药剂类别及品种，抗性治理可分为两大类，一类是保护性治理，即对具有产生抗性风险的药剂，在害虫产生抗性以前久实施抗性治理；另一类为治疗性抗性治理，即在监测到害虫已产生抗药性和大田防治效果下降，为了保护这类药剂不被淘汰所采用的抗性治理。,（,二,）抗性监测在抗性治理中的作用,2.,评估抗性治理的时间效果,通过监测抗性水平的变化，对整个治理方案和不同阶段抗性治理的效果提供评评估，也未抗性治理方案的修订补充提供依据。,（三）抗性治理的基础研究,为了确保杀虫剂抗性治理方案的有效运行，抗性治理方案的设计、修订和实施必须建立在害虫抗性发展规律研究的基础上。这些研究除了抗性监测以外，主要包括抗性品种的选育、交互抗性谱、抗性机理、抗性遗传、生物学特性、种群生态及种群遗传学等。,（四）抗性治理措施究,1.,降低选择压,减低杀虫剂使用剂量或浓度，可以保持种群中有较多的敏感性个体或等位基因，而不选择出杂合子抗性隐性个体。,减少药剂的使用次数或加长施药间隔可以降低药剂选择压，减慢抗药性发展速度。,局部而不广泛施药，保留“避难所”,。,根据经济阈值施药。,少使用持效性长的农药，对抗药性治理须选用低残留的农药。降低残留杀虫剂可使昆虫与其接触时间短，而使抗药性发展慢。在害虫的不同虫期用药。如有些鳞翅目昆虫的成虫和早期幼虫明显地比老龄幼虫对杀虫剂的解毒代谢差。这是由于老龄幼虫体内对杀虫剂有较高的解毒酶活力，使老龄幼虫的抗药发展比成虫和早期幼虫为慢。,使用选择性农药。选择性农药在防治害虫的同时较少伤害捕食昆虫的天敌。此策略是害虫综合治理（,IPM,）的目的。,（四）抗性治理措施究,2.,杀虫剂的混用,混用作为阻止抗性发展的措施是建立在以下基础上的：（,1,）混合剂中的每一个单剂的作用是独立的，即杀虫剂机理是不同的，用杀虫剂,A,处理后的存活者可被杀虫剂,B,杀死。而无交互抗性，也就是说他们的抗性是由各自的,R,基因控制的。（,2,）假设杀虫剂,A,和,B,抗性基因分别为,A,R,和,B,R,，它们在群体中的起始频率都是很低的；（,3,）具有,A,R,B,R,的个体更为稀少，因为群体中,A,R,和,B,R,基因频率如果是,10,4,的话，则具有,A,R,B,R,双基因的频率仅为,10,8,。,（四）抗性治理措施究,3.,杀虫剂的轮用,轮用实际上是将二种或几种杀虫剂机理不同的杀虫剂在时间上的联合使用。轮用作为对付抗性的一种措施的重要基础是：一般认为抗性个体的生物适合度比敏感个体的为低。,（四）抗性治理措施究,4.,尽量,采,用非化学防治的办法,第一,、,换用新的无交互抗性的农药品种。,当发现该地区的某种害物种群对某种农药品种表现出明显抗药性的时候，便应换用其它类无交互抗药性的农药品种，并应特别注意那些新型的、作用方式和作用机理比较特殊的品种。当然，使用混合约剂也是一个有效途径，但对配方组合应进行精细的测定和试验。,（四）抗性治理措施究,4.,尽量,采,用非化学防治的办法,第二,、,采用具负交互抗性的农药。,是可以用来对付抗性害物种群的有效措施；如在杀虫剂中，抗,DDT,的家蝇种群对有机磷类制剂（如马拉松）和氨基甲酸酯类制剂较为敏感；抗有机磷的山楂红蜘蛛对杀螨特却较为敏感等。关于负交互抗性现象的研究和应用还比较少，有人认为过去的一些报道不少为假负交互抗性的现象，对这一复杂问题还有待于进行深入探讨。,（四）抗性治理措施究,4.,尽量,采,用非化学防治的办法,第三、农药的停用或间断使用,。,当发现某种害物对某种农药品种表现出抗药性的时候，使应果断的停止使用这个品种而改用其它品种或混配剂，以切断该生物种群继续增大抗药性的过程。当停用一段时间后,(,常用,3,一,5,年或更长些,),再度使用该品种时，则常常又表现出良好的防治效果。,（四）抗性治理措施究,4.,尽量,采,用非化学防治的办法,第四、使用增效剂。,凡是在一般浓度下单独使用时对害虫无毒性，但与杀虫剂混用时，则能增加杀虫剂的效果，这类化合物称之未增效剂。一般可以用测定相对毒力的方法来表示增效剂效能的大小，即用增效比值表示。凡是增效比值明显大于,1,时，即证明又增效作用。现已注册登记未商品使用的增效剂主要又,5,种，即增效磷（,SV1,）、增效醚（,Pb,）、丙基增效剂（,Propylisome,）、亚砜化合物（,Sulfoxide,）、增效菊（,Sesoxanae,）。,（四）抗性治理措施究,4.,尽量,采,用非化学防治的办法,第五,、,其它措施。,对于已产生抗药性的有害生物的防治更应坚持贯彻和执行综合治理的各项原则和方法进行协调防治；研究和发掘在作用方式、作用机理等方面都非常新颖的农药品种来对付抗性害物品系；使用一些少量的化学物质来提高植物的自卫反应能力也是近些年来的一个研究热点，同时应用分子生物学水平的知识和手段来控制有害生物抗性基因表达等途径，都可用来对付抗性有害生物。对于这些新的途径的探讨和深入研究，可望将抗性害物的防治提高到一个新的水平。,