遼寧省不同地區(qū)水稻二化螟對阿維菌素的抗藥性研究

楊眉 褚晉 邵凌云 孫富余 劉欣宇 于鳳泉*

（1遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所，沈陽 110161；2中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 有機循環(huán)研究院（蘇州），江蘇 蘇州 215100；第一作者：yangmei6@163.com；*通訊作者：yfq69@aliyun.com）

二化螟（Chilo suppressalis）屬鱗翅目、螟蛾科，是水稻的重要害蟲之一，嚴(yán)重威脅我國的水稻糧食安全，科學(xué)防治二化螟是保證水稻產(chǎn)量的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前對于二化螟依然主要采用化學(xué)農(nóng)藥方式防治。在諸多化學(xué)農(nóng)藥中，農(nóng)用抗生素具有環(huán)境友好、選擇性高以及對人畜安全的特點[1]。其中，阿維菌素在防治二化螟上發(fā)揮了重要作用。在2018—2021年關(guān)于二化螟化學(xué)防治的相關(guān)報道中，阿維菌素的防治效果在15.79%～76.70%之間，呈現(xiàn)出顯著的防效差異[2-4]。原因可能在于不同地區(qū)的二化螟對阿維菌素的抗性有所差異，在長江中下游平原等一年多熟制稻作區(qū)，二化螟每年發(fā)生代數(shù)較多，其抗藥性會明顯高于東北平原等一年一熟制稻作區(qū)。二化螟產(chǎn)生抗藥性的機理主要是由于表皮穿透性下降、解毒代謝作用增強和靶標(biāo)敏感性下降這3個方面。二化螟對殺蟲劑產(chǎn)生生化抗性主要與羧酸酯酶（CarE）、多功能氧化酶（MFO）以及谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（GST）有關(guān)[5]。其中，MFO作為一種廣底物譜的解毒酶，對大量殺蟲劑都具有氧化代謝作用，因此也與昆蟲抗藥性的產(chǎn)生有密切關(guān)系[6]；GST能夠增強蟲體對殺蟲劑的可溶性進(jìn)而利于殺蟲劑排出體外[7]；CarE同樣是昆蟲體內(nèi)重要的解毒酶之一，尤其對有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥具有重要的解毒作用[8]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用生物化學(xué)手段檢測AchE（乙酰膽堿酯酶）、GST等靶標(biāo)酶和解毒酶的活性，已能夠更加快速準(zhǔn)確的反映二化螟的抗藥性水平。

遼寧省位于東北地區(qū)南部，是我國商品糧的重要生產(chǎn)基地，水稻種植面積逐年上升，2020年達(dá)到了52萬hm2。受地理位置等因素的影響，遼寧省內(nèi)不同地區(qū)的自然環(huán)境具有明顯差異。筆者前期研究表明，遼寧省內(nèi)不同地區(qū)二化螟的發(fā)生時間以及發(fā)生程度具有一定的差異，但并未研究不同地區(qū)二化螟對化學(xué)農(nóng)藥的抗藥性。為此，于2019—2021年選取遼寧省內(nèi)7個地區(qū)的水稻二化螟種群作為研究對象，評價不同地區(qū)二化螟對阿維菌素抗藥性，并對其解毒酶活性進(jìn)行測定，探索二化螟解毒酶活性與其抗藥性水平之間的聯(lián)系，旨在為有效開展二化螟抗藥性治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于4月11日至8月25日在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所進(jìn)行。水稻二化螟越冬代幼蟲連續(xù)3年（2019—2021年）采集自遼寧省東港市（124°15′E，39°45′N）、盤錦市（122°07′E，41°12′N）、新民市（122°82′E，42°09′N）、撫順市（123°92′E，41°87′N）、凌海市（121°35′E，41°17′N）、營口市（122°23′E，40°67′N）和海城市（122°43′E，40°51′N）稻田，于室內(nèi)（28℃±1℃，光周期為16 h∶8 h）在不接觸化學(xué)農(nóng)藥的環(huán)境下以水稻莖稈為食進(jìn)行飼養(yǎng)；敏感品系二化螟采集自遼寧省撫順市新賓縣稻田，該地歷年二化螟發(fā)生程度較輕，較少使用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治，將該地二化螟采集回室內(nèi)，在不接觸任何農(nóng)藥的環(huán)境下，按照雌、雄蛹1∶1的數(shù)量放在有水稻秧苗的養(yǎng)蟲籠中，蛹羽化后成蟲交配產(chǎn)卵于水稻葉鞘基部及葉片上。將養(yǎng)蟲籠置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，溫度為28℃，每日光照時間16 h、黑暗時間8 h，飼養(yǎng)多代。選取傳代飼養(yǎng)后體質(zhì)量一致的4齡幼蟲進(jìn)行試驗。供試97%阿維菌素原藥購自江蘇龍燈化學(xué)有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗指標(biāo)測定

依照農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水稻二化螟抗藥性檢測技術(shù)規(guī)程》（NY/T2058-2014），采用毛細(xì)管點滴法測定水稻二化螟對阿維菌素的抗藥性。挑取每頭體質(zhì)量為7 mg±1 mg的4齡幼蟲置于培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿5頭，每個地區(qū)重復(fù)6次，共30頭。以丙酮對阿維菌素進(jìn)行溶解，用容積為0.05μL的毛細(xì)管點滴器將藥液逐頭點滴于幼蟲胸部背面，以點滴丙酮為空白對照。處理后將培養(yǎng)皿轉(zhuǎn)移至溫度為27℃、光周期為16 h∶8 h（L∶D）的條件下飼養(yǎng)和觀察。處理3 d后檢查參試二化螟死亡情況，用毛筆輕觸蟲體，以蟲體不能協(xié)調(diào)運動判定為死亡標(biāo)準(zhǔn)。參考劉暢等[9]的方法測定水稻二化螟幼蟲體內(nèi)CarE和GST活性，參考HANSEN等的方法測定MFO的活性。

1.2.2 抗藥性水平評價

根據(jù)敏感品系與測試種群的LC50值計算相應(yīng)的抗性倍數(shù)。RR=T/S，RR為測試種群的抗性倍數(shù)，T為測試種群的LC50，S為敏感品系的LC50。依據(jù)抗藥性水平分級標(biāo)準(zhǔn)，對測試種群的抗藥性水平作相應(yīng)評價（表1）。

表1 水稻二化螟抗藥性分級標(biāo)準(zhǔn)

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2019軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計；利用POLO軟件處理分析毒力測定結(jié)果，計算LC50值及其置信區(qū)間；采用DPS18.1軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地理種群水稻二化螟對阿維菌素的敏感性

由表2可知，2019—2021年各地理種群二化螟的RR均在1.0～10.0之間，說明各地理種群二化螟對阿維菌素的抗藥性仍維持在敏感至低水平抗性之間，未出現(xiàn)較高抗藥性的情況。隨著時間的推移，各地二化螟對阿維菌素的抗性均呈現(xiàn)升高態(tài)勢。其中，2021年新民和凌海兩地二化螟對阿維菌素的RR分別為5.1和5.5，屬于低水平抗性；其余地區(qū)二化螟對阿維菌素的RR均低于5.0，屬于敏感水平。

表2 不同地理種群水稻二化螟對阿維菌素的敏感性

2.2 阿維菌素對不同地理種群水稻二化螟體內(nèi)解毒酶活性的影響

2.2.1 不同地理種群二化螟CarE活性

由表3可知，經(jīng)阿維菌素處理后，不同地理種群的二化螟CarE活性有一定程度的差異。2019年各地二化螟CarE活性最高值是4.62 mol/（g·min），為海城地區(qū)，高于新賓地區(qū)5%；2020年各地二化螟CarE活性最高值為4.61 mol/（g·min），為營口地區(qū)，高于新賓地區(qū)7%；2021年各地二化螟CarE活性最高值為4.48 mol/（g·min），為撫順地區(qū)，高于新賓地區(qū)2%。同時發(fā)現(xiàn)，2019年至2021年相同地區(qū)二化螟CarE活性并未呈現(xiàn)出明顯的大幅上升或下降。由此可知，CarE活性與水稻二化螟對阿維菌素抗性之間可能并不存在較大的聯(lián)系。

表3 阿維菌素對不同地理種群水稻二化螟體內(nèi)Car E活性的影響

2.2.2 不同地理種群水稻二化螟體內(nèi)的MFO活性

由表4可知，經(jīng)過阿維菌素處理后，不同地理種群二化螟MFO活性有所不同，隨著時間的推移，各地區(qū)二化螟MFO活性均呈現(xiàn)上升趨勢。2021年，海城地區(qū)二化螟MFO活性較低，高于敏感品系新賓地區(qū)16%。二化螟MFO活性較高的地區(qū)有東港、凌海、新民、營口、盤錦以及撫順，其中撫順地區(qū)最高，高于敏感品系新賓的83%。

表4 阿維菌素對不同地理種群水稻二化螟體內(nèi)MFO活性的影響

2.2.3 不同地理種群水稻二化螟體內(nèi)的GST活性

由表5可知，經(jīng)過阿維菌素處理后，不同地理種群二化螟GST活性不同，隨著時間的推移，各地二化螟GST活性均呈上升趨勢。2021年，盤錦、海城地區(qū)二化螟GST活性較低，高于敏感品系新賓的10%和15%；東港、新民、凌海、營口以及撫順地區(qū)的二化螟GST活性較高，其中撫順和凌海地區(qū)分別高于敏感品系新賓的38%和54%。

表5 阿維菌素對不同地理種群水稻二化螟體內(nèi)GST活性的影響

3 討論與結(jié)論

隨著化學(xué)農(nóng)藥的大量施用，水稻二化螟的抗藥性呈現(xiàn)逐年增強的趨勢?；瘜W(xué)農(nóng)藥中的阿維菌素等抗生素類農(nóng)藥因為具有相對較好的防效及安全性，已被越來越多農(nóng)業(yè)從業(yè)人員所接受。筆者研究發(fā)現(xiàn)，隨著時間的推移，阿維菌素對水稻二化螟的防治效果在部分地區(qū)已呈逐年下降的趨勢[10]。本試驗針對遼寧省7個典型地區(qū)水稻二化螟對阿維菌素的抗性展開了連續(xù)3年的研究，結(jié)果顯示，各個地區(qū)水稻二化螟對阿維菌素的抗藥性水平仍保持在低水平抗性或敏感水平，但是隨著時間的推移也逐步表現(xiàn)出抗性增強的趨勢，這與前人研究結(jié)果基本一致[11]。葉波等[12]研究發(fā)現(xiàn)，湖南省各個地區(qū)水稻二化螟對阿維菌素抗藥性水平大多已較高，部分地區(qū)的抗性倍數(shù)甚至達(dá)到了101.1倍，遠(yuǎn)高于本研究中遼寧省各地區(qū)，這可能與兩省份的地理氣候條件、水稻熟制以及二化螟的發(fā)生代數(shù)不同有關(guān)。

昆蟲以及螨類等生物體內(nèi)均存在對化學(xué)農(nóng)藥具有解毒作用的防御酶體系，對于不同的化學(xué)農(nóng)藥，不同的解毒酶所產(chǎn)生的作用也往往不一樣。在眾多解毒酶中，CarE、MFO以及GST是學(xué)界研究較多的3種酶。劉連軍等[13]在木薯朱砂葉螨對阿維菌素的抗性研究中發(fā)現(xiàn)，MFO和GST活性是影響其抗藥性水平的主要因素，這與本研究結(jié)果一致，何林等[14]研究表明，CarE活性的增強能夠顯著提升昆蟲對有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥的抗性，而阿維菌素屬于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，因此作用并不顯著。通過連續(xù)3年的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，遼寧省各地區(qū)水稻二化螟CarE活性并未發(fā)生較大的變化，MFO和GST活性則逐年增強。

從本研究結(jié)果看，遼寧省各個地區(qū)水稻二化螟對阿維菌素的抗藥性仍處于較低的水平，施用阿維菌素仍能取得較好的防治效果，水稻二化螟GST和MFO的活性變化能夠較好反映其對阿維菌素抗藥性水平的變化。