低浓度烯啶虫胺多代暴露对褐飞虱适合度和抗药性的影响

作     者：修小鉴 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：侯茂林

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：褐飞虱 低浓度烯啶虫胺 生物适合度 繁殖力 抗性和交互抗性 

摘      要：褐飞虱Nilaparvata lugens（St?l）属半翅目飞虱科,专一危害水稻。除通过吸食水稻韧皮部汁液产生直接危害,还通过传播水稻病毒病间接危害水稻。目前化学防治是生产上控制褐飞虱虫口数量的主要方式之一。使用化学杀虫剂防治褐飞虱能快速控制种群发展,同时也可能诱导害虫种群再猖獗。烯啶虫胺是一种新烟碱类杀虫剂,是目前田间防治褐飞虱的常用药剂之一。为明确褐飞虱长期暴露在低浓度烯啶虫胺环境下的种群适合度与抗药性敏感度的变化,探究其中可能存在的分子机理,本研究在实验室前期研究的基础上,采用水稻苗浸渍法以低浓度烯啶虫胺连续9代和12代处理褐飞虱种群,探究LC剂量9代和12代连续处理对褐飞虱适合度、杀虫剂抗性以及繁殖和抗药性相关基因表达的影响;同时模拟田间喷施,研究连续三代低浓度的烯啶虫胺喷施对田间褐飞虱种群生殖的影响。获得了以下结论。1.低浓度烯啶虫胺暴露对褐飞虱种群适合度的影响采用两性生命表分析连续9代至12代LC低浓度烯啶虫胺处理对褐飞虱种群生殖和适合度的影响。结果表明,相比对照种群,低浓度处理9代后种群若虫历期显著缩短,种群总繁殖力和雄虫寿命显著上升;同处理6代后一样（前期研究结论）,种群仍然具有快速暴发的潜力,但繁殖增长的幅度下降。处理12代后种群的世代周期增长,雌虫寿命显著降低,且种群的相对适合度（0.842倍）相比处理9代的种群相对适合度（1.281倍）下降34.2%,说明低浓度烯啶虫胺12代暴露后褐飞虱适合度呈现下降趋势。2.低浓度烯啶虫胺暴露诱导的交互抗药性利用室内毒力测定的方法测定了LC剂量烯啶虫胺连续处理9代和12代的田间种群对稻田常用其他四种杀虫剂的毒力。结果发现,与原种群相比,处理种群对烯啶虫胺产生抗药性（抗性倍数RR:5.71倍）;而且对吡虫啉、环氧虫啶、三氟苯嘧啶和氟啶虫氨腈均产生交互抗药性,但交互抗性程度有差异。针对低浓度烯啶虫胺处理的种群,多种杀虫剂的毒力由高到低依次为:10%三氟苯嘧啶乳油悬浮剂氟啶虫氨腈烯啶虫胺环氧虫啶吡虫啉。烯啶虫胺与三氟苯嘧啶和氟啶虫氨腈交互作用最小,田间防治可考虑烯啶虫胺与二者混配或轮换使用。3.低浓度烯啶虫胺暴露对生殖和解毒酶相关基因表达的影响针对连续9代至12代LC低浓度烯啶虫胺处理的褐飞虱种群,使q PCR方法测定了其生殖和解毒酶相关基因的m RNA水平相对表达量。结果显示,在经连续9代至12代低浓度烯啶虫胺处理后,抗药性基因P450 CYP6ER1表达水平相对对照种群均持续显著上调（2.10倍和3.08倍）。雌成虫卵黄原蛋白Vitellogenin（Vg）、卵黄原蛋白受体Vitellogenin receptor（Vg R）以及Vg合成通路上的生殖相关上游调控基因雷帕霉素靶蛋白Target of rapamycin（TOR）、保幼激素受体基因Methoprene-tolerant（Met）和Taiman（Tai）相对表达水平在处理9代后显著下降（0.197倍、0.437倍、0.397倍、0.05倍和0.332倍）,在处理12代后下降幅度有所回升,但仍然显著低于对照种群。4.模拟田间环境低浓度烯啶虫胺喷施对褐飞虱生殖的诱导通过叶面喷洒LC剂量的烯啶虫胺模拟田间环境进一步探讨了低浓度烯啶虫胺对田间褐飞虱种群生殖的影响,发现低浓度烯啶虫胺连续三代喷施提高了种群中高繁殖量个体的比重,高Vg和Vg R表达水平个体在种群中比重同样上升,且连续三代暴露对繁殖的刺激呈现累加的效应,有加速种群增长的趋势,导致种群暴发的潜力上升。综上所述,田间褐飞虱种群持续暴露于低浓度的烯啶虫胺9代后,同实验室前期研究中第6代处理后一样种群仍然具有快速爆发的潜力,但繁殖增长的幅度下降,12代暴露后褐飞虱的繁殖力和适合度呈现下降趋势,这可能与持续9代和12代低浓度的烯啶虫胺暴露导致褐飞虱繁殖相关基因的表达量显著下调有关;同时9代和12代低浓度的烯啶虫胺暴露诱导了褐飞虱对烯啶虫胺等杀虫剂抗药性水平的上升,第12代暴露后表现出的适合度下降可能与抗性适合度代价有关。另外,结合室内模拟田间环境的喷施实验表明,田间褐飞虱种群连续几代暴露于低浓度的烯啶虫胺有诱导其种群爆发的可能。