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1、第六章 有害生物抗药性及综合治理,第一节 害虫的抗药性及综合治理第二节 植物病原物的抗药性第三节 农田杂草抗药性与综合治理,第一节 害虫的抗药性及综合治理,一、害虫的抗药性二、害虫抗性的形成与机理三、害虫抗性的遗传四、害虫抗性的治理,一、害虫的抗药性,（一）害虫抗药性的发展概况（二）害虫抗药性的概念（三）害虫抗药性的特点（四）杀虫剂抗性的判断（RF值判断）,（一）害虫抗药性的发展概况,1908年Melander首先在美国加利福尼亚州发现梨园蚧Quadraspidiotus Pernicious（lomstork）对石硫合剂产生抗性。1946年仅发现11种害虫及螨产生抗药性。,1989年抗性害虫
2、已达504种，其中农业害虫283种，卫生害虫198种，有益昆虫及螨23种。我国1963年首次发现棉蚜、棉红蜘蛛对内吸磷产生抗药性。目前我国发现30多种农林害虫及螨类产生抗药性，主要分布鳞翅目、鞘翅目及蜱螨目。,（二）害虫抗药性的概念,昆虫抗药性（Resistance）是指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。称为获得抗药性,怎样理解昆虫抗药性的概念,昆虫抗药性是种群的特性，而不是昆虫个体改变的结果抗性是相对敏感种群而言抗性有地区性，即抗性的形成与该地的用药历史、药剂的选择压力有关。抗性是由基因控制的，是可遗传的，杀虫剂起了选择压力的作用。,害虫抗药性的相关概念
3、,昆虫的耐药性是指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，也称自然抗性（举例说明）。交互抗性（Cross resistance）：昆虫的一个品系由于相同抗性机理，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：是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。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。如小菜蛾、马铃薯甲虫。,目前,在世界范围内研究较多的抗性害虫有:棉铃虫、棉蚜、小菜蛾、二化螟、三化螟、褐飞虱、白背飞虱、玉米螟、潜叶蝇、甜
4、菜夜蛾、斜纹夜蛾和螨类等。,（三）杀虫剂抗性的判断,RF=抗性品系LD50或LC50/敏感品系LD50或LC50RF 5以上则表明对杀虫剂产生抗性，倍数越大，说明抗性程度越高。,二、害虫抗性的形成与机理,害虫抗性的形成影响抗性形成的因子昆虫抗药性机理,（一）害虫抗性的形成,第一种：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，从敏感品系到抗性品系，只是药剂选择作用的结果。第二种：诱导学说认为诱发突变产生抗药性，认为生物群体内不存在具有抗性基因的个体，而是在药剂的诱导下，最后发生突变形成抗性品系。,第三种：基因重复学说（即基因复增学说genleduplication theory）认为本来
5、就有抗性基因存在，由于某些因子引起基因的重复，即一个基因拷贝多个抗性基因。第四种：染色体重组学说认为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。,（二）影响抗性形成的因子,抗性表现在敏感昆虫的后代之中，它是一种群体效应。一种害虫对某一药剂产生抗性是由其染色体上的等位基因所决定的，一般情况下，这种遗传变异是由于点突变所造成的。当抗药性等位基因是显性的，抗药性发展就快；当是隐形的，则发展慢，因为隐形表现需要纯合子才能表现抗药性。害虫抗药性的发展一般取决于3个因素。,1、害虫种群对药剂敏感性的遗传变异,害虫自身选择性进化，指害虫在生理或行为上随着农药使用发生一些变化，以适应不良环境，这是
6、一切生物的本能，也是害虫产生抗药性的首要因素。,2、杀虫剂剂量和频率造成的选择压力,大剂量农药的连续、高频或高浓度使用，加上农药处理的作物种植面积较大是害虫产生抗药性的外部因素。经常使用同一种农药、药剂喷施不均、未加选择用药、随意加大用药量、用药时间不当等不合理施药技术所导致的药剂选择压，促使抗性种群过快成立。,同种作物连茬、连年种植，易导致害虫抗性基因个体演变为抗性基因种群，有利于抗药性发展。比如黑尾叶蝉在双季稻区比单季稻区的抗性水平要高得多。,3、害虫的繁殖和迁飞能力,当害虫种群内已存在抗性基因时，还需具备另外两个因素才能形成群体抗药性；一是药物的选择压，另一是抗药性单株找到新的宿主并成功
7、繁殖，即抗性条件形成还需借助害虫的繁殖和迁飞能力。害虫的迁飞能力一般是有限的，但有些害虫的食性杂，寄主广，其生长发育的循环条件容易满足，虫口量就容易保持在较高水平，抗药性就容易产生。通常容易产生高抗药性的害虫都有繁殖力强、生活史短、适应力强、发生期不一致或世代重叠明显、寄主范围广、食性杂等共性。,害虫的繁殖速度还与天敌有关。因人类在生产耕作中的不合理因素，造成生态平衡的破环，害虫的天敌种类减少和数凉比例失衡，害虫在条件适宜时就容易大面积暴发，同时抗药性上升也快。,遗传因素：抗性等位基因频率、数目、显性程度、外显率，表现度及抗性基因组，适合度因子的整合范围。生物学因素：生物学因素包括每年世代数，
8、每年繁殖子数、单配性、多配性、孤雌生殖，另外昆虫迁移性，也是一个重要影响因素。操作因素：化学方面，施用的农药的化学性质与以前曾用过的药剂的关系、剂型、持久性等，应用方面：施用量、施用的次数等。,（三）昆虫抗药性机理,代谢作用增强昆虫靶标部位对杀虫剂敏感性降低穿透速率降低行为抗性,昆虫体内主要起代谢作用的酶系,微粒体多功能氧化酶系（Mixed function oxidases MFO）酯酶（esterase）谷胱甘肽转移酶（glutathionetransferases）脱氯化氢 酶（dehydrochlorinase）,微粒体多功能氧化酶系组成,细胞色素P450NADPH黄素蛋白还原酶NAD
9、H细胞色素b5还原酶6磷酸葡萄糖酶细胞色素b5酯酶核苷二磷酸酯酶等,昆虫体内的水解酶系,磷酸三酯水解酶 羧酸酯水解酶酰胺水解酶,磷酸三酯水解酶对有机磷杀虫剂分子有两个作用部位。,S（O）S（O）RO2 POH+HX（RO）2 PX+H2O S（O）（RO）（OH）PX+ROH,羧酸酯水解酶：水解马拉硫磷羧酸酯部位,S S（CH3O2PSCHCOOC2H5（CH3O)2P SCHCOOH|CH2COOC2H5 CH2COOC2H5 马拉硫磷 马拉硫磷一羧酸,酰胺水解酶：水解乐果酰胺基部位，产生无毒的乐果酸,S O（CH3O）2PSCH2CNHCH2 酰胺水解酶 乐果 S（CH3O）2PSCH2C
10、OOH 乐果酸,昆虫体内谷胱甘肽S转移酶系及其代谢,酶系：谷胱甘肽S烷基转移酶谷胱甘肽S芳基转移酶谷胱甘肽S环氧化转移酶谷胱甘肽S烯链转移酶等,硝基还原酶及脱氯化氢酶,S（RO）2PO NO2 硝基还原酶 S（RO）2 PO NH2（无毒）DDT 脱氯化氢酶 DDE（无毒）,昆虫靶标部位对杀虫剂敏感性降低,昆虫靶标部位：乙酰胆碱酯酶（AchE）：有机磷、氨基甲酸酯杀虫剂的靶标酶。乙酰胆碱受体（AchR）：沙蚕毒素类杀虫剂的作用靶标神经钠通道：是DDT和拟除虫菊酯杀虫剂主要靶标部位。,昆虫靶标部位对杀虫剂敏感性降低,昆虫其他靶标部位：氨基丁酸（GABA）受体是环戊二烯类杀虫剂和新型杀虫剂锐劲特及
11、阿维菌素的作用靶标部位。,昆虫其他靶标部位,昆虫中肠上皮细胞纹缘膜上受体，是BT的作用靶标部位。BT杀虫毒蛋白与中肠上皮细胞纹缘膜上受体位点亲和力下降导致了印度谷暝和小菜蛾的抗性。,穿透速率降低,杀虫剂穿透昆虫体壁杀虫剂穿透昆虫的消化道杀虫剂穿透昆虫的神经膜,行为抗性,有些抗性是昆虫改变行为习性的结果，如家绳、蚊虫昆虫的抗性并非单个抗性引起的，往往可以同时存在几种机制，各种抗性机制的相互作用决不是简单的相加。,三、害虫抗性的遗传,害虫对杀虫剂的抗药性，从遗传学的角度来说，是生物进化的适应性。害虫的抗性是由基因控制的抗性基因的表现型：完全显性、不完全显性、中间型、不完全隐性及完全隐性,四、害虫抗
12、性的治理,（一）抗性治理概念Georghiou（1977）提出：指通过时间、空间的大范围限制杀虫剂的使用，既将害虫控制在为害的经济阈值以下，又保持害虫对杀虫剂的敏感性，从而达到维持杀虫剂的有效性。,（二）抗性的治理的基本原则和策略,1、抗性治理原则（1）控制抗性基因的水平，防止或延缓抗药性的形成和发展。（2）选择最佳的药剂配套使用方案，避免长期连续单一使用某一种药剂或某一类药剂。,（3）选择最佳的使用时间和方法，严格控制药剂的使用次数。尽可能获得害虫最好的防治效果和最低的选择压力。（4）实行综合治理：综合应物理、农业、生物、遗传及化学防治措施。,（5）尽可能减少对非目标生物（包括天敌和次要害虫
13、）的影响，避免破坏生态平衡而造成害虫的再猖獗。,2、害虫抗性治理策略,Georghiou，1983年提出，基本策略有三个：适度治理，饱和治理，多种攻击治理（1）适度治理：采用方法，限制用药次数，用药时间用药量，采用局部施药，选择持效期短的药剂。,（2）饱和治理：选用高剂量药剂杀死害虫，饱和治理必须具备条件：a、抗性基因为隐性b、确保有敏感品种能迁入饱和治理区，与存活的抗性纯合子个体杂交，其杂交后代又可用高剂量策略杀死。（3）多种攻击治理：采用不同作用机制的杀虫剂交替使用或混用。,（三）抗性治理的方法,1、加强抗性监测，采用综合治理措施。2、农药交替轮换使用。3、农药的限制使用4、增效剂的使用
14、5、农药的混合使用（复配制剂）,6、负交互抗性杀虫剂的应用比如桔全爪螨甲氰菊酯抗性品系对功夫和哒螨灵有非常明显的交互抗性，对卡死克有非常明显的负交互抗性现象。7、换用新的药剂采用微生物及植物源作为生物杀虫剂被认为在当前十分可行。,8、调整作物布局、完善耕作制度减少或杜绝种植强抗性诱导作物，套种或间种能使害虫对药剂敏感性增强的寄主植物，并对其害虫不施药防治，作为敏感个体的避难所，从而使作物上的抗性群体不断得到稀释，使害虫始终处于一个对药剂相对敏感的水平。,农药混用对害虫抗性存在两种观点：,一种以日本学者为代表，认为不同作用机制的农药混用，是抗性治理的好办法。一种以美国WilkinSon为代表，认
15、为农药混用将会给害虫产生交互抗性和多抗性创造条件，会给害虫的防治和新药剂的研制带来更大困难。农药混剂研究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。,常用的混剂类型,常用的混剂有三种类型：生物农药与化学农药混用杀卵剂与杀幼虫剂混用：如灭多威、拉维因是理想杀卵剂，与辛硫磷、杀虫单混用可增效。杀幼虫剂与杀幼虫剂混用,常见增效剂,增效磷（SV1）增效醚（Piperonyl butoxide 又称Pb）丙烯增效剂（Propylisome）亚砜化合物（Sulfoxide）增效菊（SeSoXanae或sesamex）氮酮等。,害虫抗药性监测,害虫抗药性监测就是通过调查和测定，掌握不同地区农作物主要
16、害虫对所用农药抗药性的现状，进而预测其发展趋势，为害虫抗药性治理和害虫综合防治提供依据。,害虫抗药性监测一般程序害虫抗药性监测一般可分为三个步骤：敏感基线确定抗药性定性诊断定量抗性水平测定,（l）敏感基线确定,是指对某种药剂对害虫敏感品系毒力回归线的测定，敏感基线是比较抗药性有无和抗药性水平高低的标准。目前采用的抗药性指标，无论是抗性倍数或存活率，都是依据敏感基线得出的LD50或LD99作为基础。抗性倍数是被测群体的反应中值与敏感品系反应中值的比值，一般广泛接受的指标是：5倍以下为敏感，510倍为低抗，IO4O倍为中抗；40倍以上为高抗。,在一个地区，对于新开发、引进使用的农药，一开始就测定某
17、种害虫对它的毒力回归线，这虽然不能完全以此作为敏感基线（考虑到交互抗性问题）。但是，有此数据对于监测害虫今后抗药性的发展无疑是有用的。,（2）抗药性定性诊断,是指为了初步判明田间害虫群体中是否已出现抗药性个体及其变化情况，以敏感基线求得的LD99作为“诊断剂量”处理被测害虫群体。这个剂量对于敏感种群来讲，几乎可以引起百分之百的死亡（即存活率为O），而用这个剂量去处理其他被测种群，则可能有相当比例的个体存活。一般用诊断剂量（亦称区分剂量）处理被测害虫，其成活率超过5或10则表明该种群已产生抗性。,（3）定量抗药性水平测定,是指将初步诊断为有抗药性的虫种采回实验室，采用与敏感基线测定完全相同的方法
18、，测出毒力回归线，计算LD50，以第一步骤所述方法与敏感基线LD50相比，求抗性倍数。,主要的抗药性测定方法,（l）点滴法。利用精密定量的微量点滴器，把一定量的药液准确点滴于试虫特定部位的一种药剂处理方法。适合于虫体较大的昆虫。该法准确，重复性好，能得到每头试虫的受药量。,（2）浸渍法,主要用于测定一些个体小，不易点滴的虫（螨）种或虫态。它是将试虫放入一系列不同浓度的药液中，几秒钟后取出，吸除多余的药液，置于饲养容器中观察试虫死亡率与药剂浓度间的关系。药液可用水剂或商品乳剂配制，但为了避免次要成分和杂质的影响，最好使用原药。此法测定的结果与田间药效较接近，可广泛测定多种试虫，简便省事，但准确性
19、不如点滴法。,（3）药膜法,将药剂预先均匀分布于支撑物上，而后接种试虫，让其接触一定时间后直接观察结果，或移至饲养容器内饲养观察。此方法简便易行，适用于具有一定活动能力的试虫。,注意事项,一是试虫标准化，无论那种方式获得的试虫，在可能的情况下，都必须对虫龄、虫态、体重、性别、世代。生长条件及季节等进行统一二是药剂标准化，在抗性测定中，除非有特定要求，一般要尽可能选用含杂质少、浓度高并经准确测定其含量的原药。开展抗药性监测要专人负责，监测人员必须经过专门培训，准确掌握抗药性测定方法。,棉花害虫抗药性治理技术,棉蚜、棉铃虫是棉花的最重要害虫，长期以来主要依靠化学农药进行防治。,由于连续大量单一使用
20、的结果，致使这两种害虫对多种农药产生了抗药性，一些高效农药品种的防治效果大大降低，在有些高抗地区，甚至失去防治作用。治理棉虫抗药性必须注重科学用药，通过实施轮换、交替、混合、镶嵌用药及加增效剂等措施，达到降低棉田抗性害虫种群数量，延缓抗药性发生的目的。,1播种前使用种子处理剂对棉种进行种子处理，以防治苗期蚜虫和病害。2一代棉铃虫发生时，在北方单作棉区一般不防治，棉麦套种地区如达到防治指标时，选用速效、低残留的杀虫剂品种（如久效磷）进行防治。南方棉区一般不防治。,3二代棉铃虫发生时，北方选用对天敌安全的非菊酯类农药（如Bt、硫丹、灭多威等）或在后期选用菊酯类单剂进行防治，施用每种农药最多不超过2
21、次；南方一般不防治，如达到防治指标时，选用速效、低残留的杀虫剂品种（如灭多威等）进行防治。,4三代棉铃虫发生时，北方选用有机磷、氨基甲酸酯。菊酯类单剂或混剂品种进行防治，施用每种农药不超过2次；南方选用非菊酯类杀虫剂或菊酯类单剂进行防治，施用每种药剂不超过2次。5四代棉铃虫发生时，北方选用非菊酯类农药单剂或混剂进行防治；南方选用有机磷、氨基甲酸酯、菊酯类单剂等进行防治，每种药剂施药不超过2次。,6五代棉铃虫发生时，北方一般不防治；南方选用非菊酯类杀虫剂进行防治。注意事项：在未产生抗性地区，要重视轮换用药，使棉虫处于敏感状态，保持药剂高效；在已经发生抗性但水平不高的地区，要求监测抗性的发生发展，
22、延长药剂的使用寿命；在已经产生高抗的地区，要求检测各类农药的抗性敏感性水平，停用一些高抗药剂，保护一些尚属敏感的药剂，开发新的高效敏感药剂。,第二节 植物病原物的抗药性,一、植物病原物的抗药性概念及发展二、植物病原菌抗药性发生原理及监测三、病原菌抗性发生的机制四、影响病原物抗药群体形成的因素五、病原物抗药性治理,一、植物病原物的抗药性概念及发展概况,（一）植物病原物的抗药性概念植物病原物的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。,包含两方面涵义：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
23、的野生群体具有生存竞争力。,（二）植物病原物的抗药性发展概况,20世纪50年代中期：美国JG霍斯福尔（James GHorsfall）提出，当时病原物抗性未成为农业生产上的问题，未受重视。20世纪60年代末，高效选择性强内吸杀菌剂的应用，导致植物病原出现高水平抗性。20世纪80年代初以后，植物病原物抗性普遍受到重视，成为了植物病理学和植物化学保护研究的新领域。目前为止，已发现 150多种病原菌产生抗性（如黄瓜霜霉病对甲霜灵，瓜类、小麦的白粉病对三唑酮等产生了抗药性）。,二、植物病原菌抗药性发生原理及监测,（一）植物病原菌抗性发生的原理1、自然界产生抗性突变体，在药剂的选择压力下，使敏感的野生菌
24、逐渐减少，抗性突变体逐渐增加而形成抗性种群。2、当病原物群体中存在抗性基因或抗性个体时，使用选择性高的药剂，将会将大部分敏感的病原物杀死，留下比例很少的抗性个体，在药剂选择压力下，这些抗性个体仍然可以继续繁殖侵染寄主，从而提高抗性病原物的比例，使防效下降。,二、植物病原菌抗药性发生原理及监测,（二）病原物抗性监测指测定自然界中病原物群体对使用药剂敏感性的变化。测定方法：有离体测定法和活体测定法。,离体测定法是测定病原物生长量与药剂效应的关系，常用方法有：菌落生长法，也可用孢子萌发法，在使用孢子萌发时，应注意内吸杀菌剂并不阻止孢子萌发，应该注意对芽管形态和菌体发育的作用。活体测定法是指将病原菌接
25、种到经杀菌剂处理过的植株或部分组织上，评估药剂处理剂量与发病程度的效应关系。,三、病原菌抗性发生的机制,1、药剂渗透性降低2、菌体提高对药剂钝化能力3、菌体降低了对药剂转毒能力4、降低了药剂与作用点的亲和力,三、病原菌抗性发生的机制,5、形成保护性的代谢途径6、去毒性7、菌体减少对毒素的吸收或提高对毒物的排泄速度。8、病原物存在抗性遗传基因（遗传机制）,四、影响病原物抗药群体形成的因素,1、病原菌体中潜在抗药性基因2、抗药性遗传特征3、药剂的作用机制：作用靶标单一的农药，内吸性强的农药易产生抗性。4、适合度5、病害循环6、农业栽培措施和气候条件,五、病原物抗药性治理,1、加强监测，建立抗药性病
26、原物群体流行测报系统2、综合应用各种防治措施3、合理用药，防止抗药性发生或延缓抗药群体形成（如农药交替、轮换使用）4、选用科学配方，研制混配药剂5、开发不同类型的安全、高效、专化性杀菌剂，贮备较多有效品种。6、开发具有负交互抗性的品种。,第三节 农田杂草抗药性与综合治理,一、杂草对除草剂的抗性现状（一）杂草抗药性的相关概念抗性杂草生物型：是指在一个杂草种群中天然存在的有遗传能力的某些杂草生物型。杂草交互抗性：指一个杂草生物型由于存在单个抗性机理而对两种或两种以上的药剂产生抗性。多抗性：指抗性杂草生物型具有两种或两种以上不同的抗性机理。,（二）杂草对除草剂的抗性现状,1968年，发现抗三氮苯类除
27、草剂的欧洲千里光（首例抗性杂草生物型）19701977年平均每年发现一种抗性杂草生物型 1978年1983年发现33种抗三氮苯类除草剂的杂草生物型1995年1996年进行调查，记录42个国家183种杂草对除草剂抗性的杂草生物型，其中有124种杂草对一种或一种以上除草剂产生抗药性。在我国由于对杂草研究较少，因此到1996年仅记录到4种抗性杂草生物型。,（一）杂草对除草剂抗药性的形成 具有两种学说：第一种：选择学说 即在除草剂的选择压力下，自然群体中一些耐药性个体或具有抗药性的遗传变异类型被保留，并繁殖而逐步发展成抗性群体。杂草群体中个体间对除草剂的遗传差异是抗药性产生的基础，除草剂的单一使用使得
28、这种抗药性个体得以选择。而在没有使用除草剂的情况下，由于杂草群体效应及竞争作用，抗性个体因数量极少，难以发展起来。,二、杂草抗药性的形成与机理,第二种：诱导学说，由于除草剂的诱导作用，使杂草体内基因发生突变或基因表达改变，从而提高了对除草剂的解毒能力，或使除草剂与作用位点的亲和力下降，而产生抗性的突变体。然后在除草剂的选择压力下，抗药性个体逐步增加而发展成为抗药性生物型群体。,（二）杂草抗药机理,1、除草剂作用位点改变2、杂草对除草剂解毒能力的提高（1）氧化作用（2）轭合作用（3）其他代谢作用3、屏蔽作用或隔离作用4、对吸收、传导产生影响,三、杂草抗药性的综合治理,（一）除草剂的交替轮换使用（二）除草剂的科学合理混用（三）限制使用：对用药量采用限制（四）采用综合防治措施(综合应用农业、生物防治措施),
