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《南京农业大学》 2004年
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褐飞虱对吡虫啉的抗性及其机理研究

刘泽文  
【摘要】:褐飞虱Nilaparvata lugens Stl(Brown planthopper)是水稻的重要害虫,吡虫啉是防治这一害虫效果最好、使用最广的当家农药品种,为了延缓褐飞虱对吡虫啉的抗性发展,延长吡虫啉的田间使用寿命,本文通过田间抗性调查、室内抗性筛选及适合度的研究,系统分析了褐飞虱对吡虫啉产生抗性的风险;同时以室内筛选的抗性品系和敏感品系试虫为材料,利用现代分子生物技术,研究分析了抗性产生的生化和分子机制,取得了多项具有重要理论和实践意义的成果。 一、褐飞虱饲养技术与田间抗药性调查 本研究根据褐飞虱的生物学特性,通过不同方法的比较,建立了简便易行的褐飞虱室内连续饲养技术。同时为了了解褐飞虱田间抗性状况,连续2年测定了桂林、安庆和东台3地区褐飞虱对10种杀虫剂的敏感性。结果发现,褐飞虱对吡虫啉和醚菊酯最敏感,对马拉硫磷、杀螟松、二嗪磷和氰戊菊酯的敏感性最低,且已产生了不同程度的抗性。在年度和地区间,褐飞虱的敏感性变化不大,但对吡虫啉的敏感性有明显的下降趋势。由于吡虫啉是褐飞虱化学防治的当家品种,目前尚没有更好的替代药剂,为了延缓抗性发展、保证褐飞虱的持续有效治理,研究其抗性发生规律,建立灵敏的抗性监测技术和有效的抗性治理策略,是十分必要的。 二、褐飞虱对吡虫啉抗性的室内连代筛选 根据吡虫啉内吸特性和水稻根系对其强吸收能力,建立了适合于褐飞虱对吡虫啉抗性筛选的稻苗浸根法,并利用吡虫啉进行了室内连代抗性筛选。结果发现,褐飞虱对吡虫啉的抗性发展呈“双S”型,在最初筛选的9代中,抗性发展缓慢,比原始种群仅增加3倍左右。第10代到第22代抗性发展较快,与敏感品系相比,抗性由18.2倍上升到了75.2倍。随后,维持在77.0倍左右。但第26代后,抗性再次出现迅速上升,从第29代到第33代,抗性倍数由109.1上升到250.7倍。第33代后,抗性出现发展平台,最终抗性维持在255.0倍左右。这不仅说明褐飞虱具有对吡虫啉产生高水平抗性的可能,而且“双S”型抗性增长也预示褐飞虱对吡虫啉的抗性可能涉及2个不同的抗性机理。此外,本研究筛选获得的抗性品系也为适合度和抗性机理研究提供了宝贵材料。 三、吡虫啉抗性对褐飞虱种群适合度的影响 本研究通过构建种群生命表,观察比较了筛选过程中的部分代表性世代(T11、T25和T35)和敏感性品系的一系列生长发育和繁殖特征,就抗性对种群适合度的影响进行了研究。结果表明,3个选定的筛选世代都表现出显著的适合度下降,而且T25和T35 褐飞虱对毗虫琳的抗性及其机理研究 适合度的下降幅度远大于Tll,表现为一系列生长发育和繁殖上的不利性.相对于敏感 品系,高抗品系T25和T35的适合度(0.172;0.1 06)仅有敏感品系的1/5~1/10.这一 发现表明,在不使用吮虫琳的情况下,揭飞虱对毗虫琳的杭性会迅速下降.进一步分析 认为,抗性褐飞虱适合度的下降,以及大范围迁飞对抗性的稀释作用,是造成田间褐飞 虱对咄虫琳杭性发展缓·漫的主要原因.这也说明,只要采取必要的预防性杭药性治理策略, 减少毗虫琳的使用,就可以有效地延缓甚至阻止褐飞虱对毗虫琳高水平抗性的发展。 四、褐飞虱对毗虫琳抗性的生化机理分析 以毗虫琳抗性筛选过程中代表性世代的褐飞虱为试虫,通过增效试验、交互抗性谱、 代谢酶的活力分析和膜蛋白靶标结合试验等,发现毗虫琳与所有作用于乙既胆碱受体的杀虫 剂均有明显的交互抗性,而与其他杀虫剂无交互杭性;无论在抗性品系还是敏感品系中,TPP 和D EM对吮虫琳都没有增效作用,酉旨酶和谷脱甘肤转移酶的活力变化与咄虫琳抗性也没有相 关性;但PBO时毗虫琳表现出显著的增效作用,而且在揭飞虱抗性品系中的增效作用明显强 于敏感品系;细胞色素P450单加氧酶活力的变化,在抗性筛选的前25代与抗性发展密切相 关,但在极高水平杭性的发展过程中(筛选抗性的第二个上升阶段)基本保持不变;膜蛋白 结合试验发现,第35代极高水平抗性揭飞虱的膜蛋白靶标基本失去T对[’H]毗虫琳的结合 能力.由此证实,揭飞虱对咄虫琳的抗性机理,主要包括细胞色素P450单加氧酶活力的升 高和灰幼示不敏感性两个方面,其中,细胞色素P450单加氧酶活力升高是褐飞虱对咄虫琳产 生高水平抗性(抗性上升第一阶段)的主导机制,而靶标不敏感性的出现,是极高水平抗性 产生(第二阶段抗性变化)的重要机制. 五、褐飞虱烟碱型乙酞胆碱受体亚基的克隆 采用简并引物和半粱式PCR从揭飞虱中克隆烟碱型乙跳胆碱受体基因,获得了5个目 标cDNA片段,根据这5个片段设计特异引物进行R人CE扩增,成功地从褐飞虱中克隆到了5 个全长基因,其中4个墓因具有乙眺胆碱受体a亚基的典型特征,另一个具有口亚基的典型 结构.同源性分析证实,这5个基因与昆虫乙酞胆碱受体的相应亚基具有很高的同源性,高 达60%一9。%.因此认为它们是揭飞虱乙酸胆碱受体的4个a亚基和1个p亚基,分别被 命名为NI al、NI aZ、NI a3、Nl a4和NI pl,其Genebank登录号分别为:AY378698、 AY378699、AY378700、AY378702和AY378703. 另外还发现,在N 1 a3亚基和Nl口1亚基中存在选择性剪接.Nl a3亚基中的剪接发生 在5’一非翻译区,没?
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S481.4

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【引证文献】
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中国期刊全文数据库 前10条
1 冯绍泉,郭汝上;也谈饲养抗性测定所需家蝇的点滴体会[J];四川动物;1987年01期
2 陈宏明,林家威;万螟灵防治抗性二化螟效果好[J];植物医生;2002年02期
3 黄明度;害虫的抗药性:Ⅷ.农业螨类的抗性测定方法[J];昆虫知识;1983年02期
4 劲草;;便携式光合作用及气孔抗性测定仪[J];麦类作物学报;1984年04期
5 谢关林;王汉荣;张祥华;冯忠民;梁梅新;吕成钎;陈云槐;黄鹤亭;;水稻细菌性条斑病抗性测定中几个问题的探讨[J];浙江农业科学;1990年06期
6 张永毅,邓兴平,魏绍祥,鲜宇清;桔全爪螨对水胺硫磷和氧化乐果的抗性测定[J];中国柑桔;1993年02期
7 何上虹,梁铁麟,王士珍;蜚蠊抗性测试初报[J];昆虫知识;1986年03期
8 陈达荣,钟捷英,陈细生;福州地区桔全爪螨对水胺硫磷抗性测定[J];植物保护;1990年03期
9 张永毅,邓新平,赵志模,刘映红;桔全爪螨对水胺硫磷和氧化乐果的抗性测定(简报)[J];西南农业大学学报;1996年03期
10 林邦茂,胡军华,张权炳,李鸿筠,冉春,钱克明,田文华;桔全爪螨对克螨特的抗性测定[J];中国南方果树;1998年05期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 杨红;洪华珠;;昆虫离体细胞对Bt晶体毒素的抗性选择及抗性测定[A];全国生物防治学术讨论会论文摘要集[C];1995年
2 阮小蕾;周国辉;饶雪琴;李华平;张曙光;;辐射诱变番木瓜对PRSV不同株系及分离物的抗性测定[A];第三次全国植物病毒和病毒防治学术研讨会论文集[C];2003年
3 章士军;王智泉;陈郁;;南通市蟑螂抗性及防制对策的研究[A];纪念江苏省昆虫学会九十周年论文集粹[C];2010年
4 張宗炳;;昆虫的抗性测定与异质性[A];中国昆虫学会1962年学术讨论会会刊[C];1962年
5 龔坤元;高錦亚;周厚安;楊儉美;翟桂荣;;家蝇群体抗性测定方法与抗性调查[A];中国昆虫学会1962年学术讨论会会刊[C];1962年
6 边海霞;穆常青;郭晓军;罗晨;郅军锐;;6种杀虫剂对Q型烟粉虱的田间防治效果及抗性测定[A];北京昆虫学会通讯(第23期)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 曲明静;二化螟对三唑磷的抗性及其机理研究[D];南京农业大学;2005年
2 刘泽文;褐飞虱对吡虫啉的抗性及其机理研究[D];南京农业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 熊满辉;马铃薯甲虫对拟除虫菊酯类杀虫剂和硫丹的抗性及其机理[D];南京农业大学;2010年
2 冯爱;灰飞虱对吡虫啉抗性的生理生化及分子机制研究[D];南京农业大学;2013年
3 周云辉;家蝇抗性等位基因检测与频率分布[D];江西农业大学;2011年
4 陆萍;棉铃虫对转Bt基因棉的抗性等位基因频率及其监测方法研究[D];南京农业大学;2003年
5 王延东;多耐药铜绿假单胞菌对消毒剂抗性检测与抗性诱导的试验研究[D];山东大学;2010年
6 徐欣;杀虫剂对不同虫态家蝇抗药性的影响及其作用机理的研究[D];山东师范大学;2006年
7 李菁;棉蚜对吡虫啉抗性及其机理的初步研究[D];南京农业大学;2007年
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