细胞色素P450在褐飞虱和白背飞虱对吡虫啉抗性中的作用
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稻飞虱植保知识稻飞虱又名稻虱,俗名火蜢子、厌虫等,是一种有长距离迁飞特性、爆发危害的害虫,是我国水稻的主要害虫之一。
我国危害水稻的飞虱主要有褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱3种。
稻飞虱属同翅目,飞虱科,稻褐飞虱学名Nilaparvata lugens (Stdl);白背飞虱学名Sogatella furcifera (Horv6th);灰飞虱学名Laodelphax striatellus(Fallen)。
一、分布分布广泛。
北起吉林,沿辽宁、河北、山西、陕西、宁夏至甘肃,西向由甘肃折入四川、云南、西藏。
二、寄主稻褐飞虱专性寄主是水稻。
白背飞虱、灰飞虱除危害水稻外,还可危害茭白、玉米、大麦、小麦、甘蔗、高梁、稗草、早熟禾等三、为害特点成、若虫群集于稻丛下部刺进稻株组织、吸取汁液,使叶片发黄,生长低矮,抽穗期影响抽穗,乳熟期使稻谷千粒重减轻,瘪谷增加,严重引起稻株下部变黑,齐泥瘫倒(俗称“穿顶”、“冒穿”、“透顶”或“塌圈”),颗粒无收;雌虫产卵时,用产卵器刺破叶鞘和叶片,易使稻株失水或感染菌核病;飞虱排泄物常遭致霉菌滋生,影响水稻光合作用和呼吸作用,严重的稻株干枯。
四、形态特征成虫:稻飞虱有长翅型和短翅型之分。
短翅型成虫属居留型,长翅型为迁移型。
褐飞虱的长翅型,体褐色,有光泽:短翅型体褐色,雌虫腹部特别肥大;白背飞虱的长翅型,体灰黄色,胸背中央有一块长五角形白斑或黄色斑;短翅型体灰黄色或灰黑色,身体后端较尖削;灰飞虱的长翅型,体浅褐色或灰黑色;短翅型雌成虫体淡褐或灰褐色,个体比前两种飞虱要小。
卵:3种飞虱的卵均产在水稻的叶鞘组织内。
一般3-5粒成排排列。
若虫:3种若虫均分为5个龄期。
褐飞虱体呈褐色,腹背上有1对乳白色大斑点。
白背飞虱有数对云白色的不规则斑纹,尾部尖削。
灰飞虱体为灰黄色。
五、发生规律及条件规律一褐飞虱、白背飞虱均为远距离迁飞性害虫。
在我国北纬25°以南地区有零星越冬虫源。
春季南方早稻上的褐飞虱、白背飞虱多为4-6月从中南半岛等地(如越南、泰国、柬埔寨等国)迁飞来的。
植物抗虫生理研究进展0 引言化学防治是目前中国农作物种植生产中用来防治虫害的主要方式之一,但化学农药对植物本身以及环境的污染和伤害较大,不利于农业生产的可持续发展,同时还会增加害虫的抗药性使其药效减弱而达不到预期防治效果。
而且当前仅靠生物防治中自然天敌的捕食以及病原微生物的作用等方法还不能及时有效且彻底的防控害虫,达不到理想的防治目的[1] 。
因此,利用传统育种方式选育抗虫品种以及依托先进生物技术来培育转基因抗虫品种等是防治害虫的重要举措。
对于抗虫品种的选育,首先需掌握昆虫侵害后植物体内抗虫物质、基因的响应机制,进而明确植物对害虫取食行为、生长繁殖、寄生的生理生化响应。
近年来,关于植物抗虫生理的研究主要集中在以下几方面:(1)营养物质。
已有研究表明某些营养物质与植物抗虫性间存在的关系,但从研究结果来看不同种类的植物与害虫相互作用后营养物质的变化也表现不同[2] 。
(2)次生代谢物。
植物的次生代谢物质种类多样、结构复杂,面对虫害时拥有驱避、引诱、毒杀、拒食等防御作用[3] 。
(3)防御酶。
植物受虫害胁迫后可产生一系列的防御反应,而防御酶则在这些防御反应里起重要作用[4] 。
(4)植物激素。
受虫害时植物可通过调控体内植物激素信号途径引起次生代谢物和保护酶等物质含量发生改变,进而提高植物防御功能[5] 。
以上研究都已取得重要成果,但在各方面间的联系以及相互影响作用上目前报道的较少。
本文对植物抗虫生理的主要几个方面以及昆虫应对植物防御反应的表现进行了综述,分析了当前该领域还存在的问题并对今后的研究方向和趋势进行了展望。
旨在为研究植物与昆虫间的相互作用,培育作物抗虫品种,构建稳定、持续的植物防控虫害理论体系提供理论参考。
1 植物营养物质与抗虫性植食性昆虫的生长发育、繁殖和寄主植物体内营养物质密切相关。
若昆虫要把植物作为寄主,那么该植物所含的基础营养物质应被昆虫吸收并转化为所需结构物质和能量,以供昆虫的发育生长需要[6] 。
吡虫啉的作用
吡虫啉(Pyraclostrobin)是一种广谱的残效性杀菌剂,常用于
农业和园艺作物的病害防治。
它属于柑橘素家族,由于其独特的作用机制和优良的杀菌效果,受到广大农民和植物专家的青睐。
首先,吡虫啉具有广谱的杀菌作用。
它能有效地控制多种真菌病害,如灰霉病、叶霉病、根腐病等。
无论是在田间作物还是果园蔬菜上,吡虫啉都能有效地保护植物免受真菌侵害,提高农作物的产量和质量。
其次,吡虫啉具有长效性残留效果。
这意味着一次施药可以持续很长时间,从而减少了农民的施药次数和成本。
吡虫啉进入植物体内后会通过蒸腾作用分布到植物各个部位,并与真菌细胞内的线粒体呼吸链相互作用,从而抑制真菌的生长和繁殖。
此外,吡虫啉还具有促进植物生长的作用。
它可以增强植物的光合作用和养分吸收,促进植物的根系生长和叶片发育。
这些积极的影响有助于提高植物的抗逆能力和产量。
尽管吡虫啉在农业和园艺领域有广泛应用,但也需要注意其副作用和安全使用。
首先,由于吡虫啉具有较长的残留期,受到吡虫啉污染的农产品需要遵循安全间隔期才能上市销售。
其次,在使用吡虫啉时,农民和使用者需要遵循使用说明,正确稀释浓度和施药时间,以免对环境和人体健康造成潜在风险。
总的来说,吡虫啉作为一种杀菌剂,在农业和园艺领域发挥着
重要的作用。
它具有广谱杀菌、长效性残留和促进生长等优点,能够提高农作物产量和质量。
然而,我们仍需注意其合理使用,以保护环境和人体健康的安全。
白粉虱用药大全转载▼白粉虱又名小白蛾子。
属同翅目粉虱科。
是一种世界性害虫,我国各地均有发生,是温室、大棚内种植作物的重要害虫。
寄主范围广,蔬菜中的黄瓜、菜豆、茄子、番茄、辣椒、冬瓜、豆类、莴苣以及白菜、芹菜、大葱等都能受其为害,还能为害花卉、果树、药材、牧草、烟草等112个科653种植物刺吸式口器,成虫和若虫吸食植物汁液,被害叶片褪绿、变黄、萎蔫,甚至全株枯死。
此外,由于其繁殖力强,繁殖速度快,种群数量庞大,群聚为害,并分泌大量蜜液,严重污染叶片和果实,往往引起煤污病的大发生,使蔬菜失去商品价值。
除严重为害番茄、青椒、茄子、马铃薯等茄科作物外,也是严重为害黄瓜、菜豆的害虫。
形态特征:成虫体长约4.9-1.4毫米,淡黄白色或白色,雌雄均有翅,全身披有白色蜡粉,雌虫个体大于雄虫,其产卵器为针状。
烟碱类:烟碱类是防治同翅目害虫的主流杀虫剂。
1.吡虫啉英文【通用名称】(imidacloprid)如海正吡虫啉、一遍净、蚜虱净、大功臣、康复多、必林等吡虫啉是硝基亚甲基类内吸杀虫剂,是烟酸乙酰胆碱酯酶受体的作用体,干扰害虫运动神经系统使化学信号传递失灵,无交互抗性问题。
用于防治刺吸式口器害虫及其抗性品系。
吡虫啉是新一代氯代尼古丁杀虫剂,具有广谱、高效、低毒、低残留,害虫不易产生抗性,对人、畜、植物和天敌安全等特点,并有触杀、胃毒和内吸多重药效。
害虫接触药剂后,中枢神经正常传导受阻,使其麻痹死亡。
速效性好,药后1天即有较高的防效,残留期长达25天左右。
药效和温度呈正相关,温度高,杀虫效果好。
主要用于防治刺吸式口器害虫。
2.噻虫嗪中文通用名阿克泰英文名称 Thiamethoxam 第二代烟碱类杀虫剂防治对象有效防治鳞翅目、鞘翅目、缨翅目害虫。
如各种蚜虫、叶蝉、粉虱、飞虱等。
3.啶虫咪;啶虫脒;(E)-N-[(6-氯-3-吡啶基)甲基]-N-氰基-N-甲基乙酰胺用途:与吡虫啉属同一系列,但它的杀虫谱比吡虫啉更广,主要对黄瓜、苹果、柑桔、烟草上的蚜虫具有较好的防治效果。
吡虫啉是商品名有很多,如咪蚜胺、蚜虱净、扑虱蚜、比丹、一遍净等几十个,是由德国拜耳公司与日本特殊农药株式会社共同开发的一种高效内吸性广谱性杀虫剂,以触杀和胃毒作用为主,是一种全新结构的硝基亚甲基类化合物,主要作用于害虫的神经系统,是昆虫烟酸乙酰胆碱酯酶受体,通过干扰害虫运动神经系统,使害虫在短时间内瘫痪,最终将害虫杀死,是第一代新烟碱类杀虫剂,与传统的杀虫剂作用机制完全不同,因此无交互抗性。
具有广谱、高效、低毒、低残留,害虫不易产生抗性等诸多优点,是防治蚜虫、飞虱、蓟马等刺吸害虫的首选药剂杀虫。
吡虫啉可有效防治防治如蚜虫类(桃蚜、棉蚜)、飞虱类(稻褐飞虱、灰飞虱、白背飞虱)、粉虱类(白粉虱、烟粉虱)、叶蝉(黑尾叶蝉、小绿叶蝉)、蓟马(葱蓟马、温室条篱蓟马)等刺吸式害虫;对稻象甲、稻负泥虫、潜叶蛾、黄曲条跳甲等也有很好的防效。
同时,还可用于防治蛴螬、蝼蛄、地老虎、金针虫等地下害虫。
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中稻田三种飞虱的捕食性天敌优势种及农药对天敌的影响林源;周夏芝;毕守东;邹运鼎;马飞;程遐年;柯磊;杨林;郭骅【摘要】对两优0923非防治的中稻田白背飞虱、灰飞虱和褐飞虱与其天敌间的关系,采用灰色关联度法、生态位分析方法,对盆拍法调查的3种飞虱与其捕食性天敌在数量、时间和空间三方面关系进行分析,对每一种天敌对应的关联度、生态位重叠指数和相似性比例等参数标准化后的密切指数相加,按照密切指数值之和大小排序,评判3种飞虱捕食性天敌优势种.并用同样方法分析常规防治田农药对飞虱捕食性天敌的影响,以期为合理施药,科学保护和利用天敌优势种提供科学依据,其结果是,非防治田白背飞虱前三位天敌是条纹蝇虎、草间小黑蛛和锥腹肖蛸;灰飞虱的是八斑球腹蛛、茶色新园蛛和锥腹肖蛸;褐飞虱的是纵条蝇狮、四点亮腹蛛和黑肩绿盲蝽.防治田白背飞虱前三位天敌是条纹蝇虎、草间小黑蛛和锥腹肖蛸;灰飞虱的是拟水狼蛛、四点亮腹蛛和草间小黑蛛;褐飞虱的是黑肩绿盲蝽、拟水狼蛛和四点亮腹蛛.盆拍法的防治田和非防治田之间3种飞虱前三位的相同天敌,白背飞虱完全相同,灰飞虱没有相同天敌,褐飞虱的是黑肩绿盲蝽和四点亮腹蛛.飞虱与天敌在时间和数量关系上,扫网法的防治田和非防治田之间3种飞虱前三位的相同天敌,白背飞虱的是锥腹肖蛸和四点亮腹蛛,灰飞虱完全相同,褐飞虱的是纵条蝇狮和条纹影虎.两种稻田的差异主要是农药杀伤了飞虱,使飞虱数量减少,并对天敌有一定杀伤力,进而影响到天敌的发生规律.非防治田的盆拍法和扫网法之间,3种飞虱前三位相同的天敌,白背飞虱的是锥腹肖蛸,灰飞虱的也是锥腹肖蛸,褐飞虱的是纵条蝇狮.防治田两调查方法结果之间,白背飞虱的是锥腹肖蛸,灰飞虱和褐飞虱前3位天敌中没有相同天敌,其差异主要是两法调查稻株的部位不同所致.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2013(033)007【总页数】11页(P2189-2199)【关键词】飞虱;捕食性天敌;种群动态;优势种天敌【作者】林源;周夏芝;毕守东;邹运鼎;马飞;程遐年;柯磊;杨林;郭骅【作者单位】安徽农业大学,合肥230036;安徽农业大学,合肥230036;安徽农业大学,合肥230036;安徽农业大学,合肥230036;南京师范大学,南京210046;南京农业大学,南京 210095;安徽农业大学,合肥230036;安徽农业大学,合肥230036;安徽农业大学,合肥230036【正文语种】中文飞虱类昆虫是水稻的重大害虫,几乎遍及我国所有稻田,黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennis(Reuter)和稻田蜘蛛等是飞虱类害虫的主要捕食性天敌,对于飞虱与其天敌的关系有大量报道,这些内容包括农药对褐飞虱Nilaparvata lugens(stål)等3种飞虱天敌捕食功能的影响及天敌栖境生态位和捕食作用分析等[1-8]、有机稻田白背飞虱Sogatella furcifera(Horvath)种群动态和天敌的作用[9]以及用地统计学方法分析稻田灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallen)与蜘蛛时空动态[10]和稻田蜘蛛与飞虱的关系[9-13]。
细胞色素P450在褐飞虱和白背飞虱对吡虫啉抗性中的作用
稻飞虱是水稻重要害虫,造成严重的经济损失。目前防治稻飞虱的主要手段
仍然是化学防治。
然而,化学杀虫剂的广泛使用,使其对有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫
菊酯及新烟碱类等杀虫剂产生了抗性,同时也加快了昆虫对新型杀虫剂产生抗性
的速度。害虫抗药性的分子机制主要包括靶标敏感性降低和解毒代谢作用增强两
个方面。
其中,靶标通过突变或者量变导致其与杀虫剂结合能力发生变化,使昆虫对
杀虫剂产生抗性。另一方面,细胞色素P450单加氧酶、羧酸酯酶和谷胱甘肽转移
酶等解毒代谢酶通过基因扩增、表达量增加及酶活性增强来提高昆虫对杀虫剂的
解毒代谢能力,产生代谢抗性。
细胞色素P450是超基因家族,存在于所有生物体内。昆虫P450不仅参与合
成和代谢保幼激素、蜕皮激素等多种内源化合物,还能够代谢植物毒素、杀虫剂
等外源化合物。
P450作为一种多功能氧化酶,能够代谢几乎所有种类的杀虫剂,在害虫抗药
性中发挥重要作用。虽然在实验室筛选的褐飞虱品系中发现烟碱型乙酰胆碱受体
突变或者量变能够导致褐飞虱对吡虫啉产生抗性,但该机制在田间抗性种群中并
不普遍。
在田间抗性种群中,P450.在褐飞虱对吡虫啉抗药性中发挥重要作用。本文以
稻飞虱为研究对象,一方面利用杀虫剂对敏感品系稻飞虱进行连续筛选获得抗性
品系,并寻找抗性品系中过量表达的P450基因;另一方面通过药剂诱导敏感品系
稻飞虱,寻找被诱导后表达量发生变化的P450基因。
结合两个方面的研究结果,通过RNAi和体外表达代谢实验共同分析P450在
稻飞虱对吡虫啉抗性中的作用,以及与其他杀虫剂交互抗性的关系。一、吡虫啉
对褐飞虱P450基因的诱导表达分析褐飞虱基因组中共发现54个P450基因,而目
前报道与吡虫啉抗药性相关的P450基因只有两个(CYP6ER1和CYP6AY1),可能有
更多的P450基因与吡虫啉抗性有关。
田间检测发现,8个田间种群对吡虫啉都存在不同水平的抗性,尤其是湖州
种群和无锡种群,对吡虫啉的抗性分别达到了 71.83倍和82.26倍。增效剂试验
结果表明,PBO对8个田间种群均具有明显的增效作用,说明P450在褐飞虱抗吡
虫啉中具有重要作用,其中湖州种群中PBO的增效作用最为显著。
通过比较吡虫啉处理前后敏感品系褐飞虱P450基因的表达量差异,发现18
个P450基因诱导后出现表达量上调,其中8个属于CYP3Clade,8个属于
CYP4Clade,2个属于CYP2Clade,MitoClade中没有基因被诱导表达量上调。在这
些被诱导上调的 P450 基因中有 8 个基因(CYP4CE1、CYP417A1、CYP425B1、
CYP6AX1、CYP6AY1、CYP6CS1、CYP6CW1和CYP6ER1)上调比率超过2倍,并且都属
于CYP3 和 CYP4Clade;CYP6CS1、CYP6CW1 和 CYP6ER1 这 3 个基因上调比率超
过4倍,并且均属于CYP3Clade中的CYP3家族。
在湖州种群中,除CYP6AX1外,以上检测8个P450基因(吡虫啉处理后敏感品
系中表达量上调2倍以上)的表达量均显著高于敏感品系,其中差异最大的3个基
因分别是CYP6CS6(9.8倍)、CYP6ER61(7.7倍)和C)和CYP6AY1(5.1倍)。吡虫啉
处理湖州种群48h后,除了 CYP425B1外,其余7个P450基因表达量上调的比率
都低于敏感品系。
结果表明,在敏感和抗性水平较低的种群中,与抗药性相关的P450基因容易
被诱导;而在抗性种群中,由于其P450本底表达量高,所以进一步的诱导表达比
较困难。二、多个P450基因共同介导褐飞虱对吡虫啉的代谢抗性烟碱型乙酰胆
碱受体靶标位点突变或者靶标亚基表达量变化导致的褐飞虱对吡虫啉的抗药性
已经在实验室抗性品系中被证实,然而在田间种群中P450介导的代谢抗性仍然
是褐飞虱对吡虫啉抗性的主要机制。
根据生测结果将一个田间褐飞虱种群分为两个品系:一是通过吡虫啉连续筛
选25代,获得的抗性品系(G25);另一个是未接触任何杀虫剂连续饲养25代,得到
的相对敏感的品系(S25,抗性倍数为2倍)。增效剂试验结果表明,PBO、TPP和DEM
对S25都不具有增效作用;PBO和TPP对G25都具有增效作用,并且PBO对其增效
作用最显著,增效倍数达到5.88倍,因此推断P450在褐飞虱对吡虫啉抗性中发挥
重要作用。
比较G25和S25品系中所有P450基因表达量差异发现:与S25相比,G25中
12个P450基因过量表达,其中6个属于CYP4Clade,5个属于CYP3Clade,1个属
于 MitoClade,CYP2Clade 中没有基因过量表达。CYP6AY1、CYP6ER1、CYP6CS1、
CYP6CW1、CYP4CE1和CYP425B1表达量超过5.0倍。
通过RNA干扰分别降低G25 品系中的 CYP6AY1、CYP6ER1、CYP6CW1 和
CYP4CE1 mRNA 表达量后,G25对吡虫啉的敏感性均显著上升。体外重组的CYP6AY1、
CYP6ER1、CYP6CW1和CYP4CE1均能够代谢吡虫啉,但其代谢能力存在显著差异。
为分析4个P450基因在褐飞虱对吡虫啉抗性发展的不同阶段中的作用,检测
了经吡虫啉连续25代筛选的褐飞虱品系中的4个P450基因的表达动态。根据过
量表达结果推测,CYP6ER1在抗性发展所有阶段都具有重要作用,其他的几个
P450基因仅仅在抗性发展的某个发展的某个阶段发挥重要作用。
结果表明,探索P450在抗药性中的作用时需要综合考虑抗药性个体P450基
因过量表达、抗性发展不同阶段P450表达的变化及其对吡虫啉的催化活性等因
素。三、两种新烟碱类杀虫剂对褐飞虱和白背飞虱P450基因诱导表达褐飞虱和
白背飞虱是水稻上重要的害虫,常混合发生,吡虫啉对其具有良好的杀虫效果而
被广泛应用,从而导致了抗药性的产生。
因而选择新的替代的药剂十分重要,环氧虫啶为新的顺式硝基新烟碱类杀虫
剂,对敏感和抗吡虫啉褐飞虱都具有较好的杀虫活性。由于环氧虫啶极易被水解
其中间体(NMI),本文比较了不同剂量吡虫啉和NMI对褐飞虱和白背飞虱P450基
因诱导作用的异同点。
在白背飞虱中,相同剂量(LD85)的吡虫啉和NMI分别处理白背飞虱后,大部
分P450基因的mRNA表达量变化情况是一致的,包括9个P450基因表达量上调及
3个P450基因表达量下调。相同剂量(LD85)的吡虫啉分别处理白背飞虱和褐飞
虱后,12对P450同源基因中10对显示出相同的被诱导模式,其中7对同源基因
被诱导表达量上调,1对同源基因被诱导表达量下调以及2对同源基因被诱导后
表达量没有显著差异。
相比之下,LD15、LD50和LD85三种剂量的吡虫啉处理同一种昆虫(褐飞虱)
后,P450被诱导的情况显示出多样性,如4个P450基因能够被三种剂量诱导上调,
然而其他9个基因被诱导表达的情况因剂量不同而异。尽管CYP6AY1和CYP6ER1
都与褐飞虱对吡虫啉抗药性相关,但是CYP6AY1基因被三种不同剂量吡虫啉诱导
表达量上调,而CYP6ER1只被LD5o剂量诱导表达量上调。
总之,两种飞虱在应对杀虫剂的选择压力时,P450基因表现出相似的调控模
式,尽管调控因剂量不同而异。四、吡虫啉和吡蚜酮在褐飞虱中的交互抗性研究
近些年,吡蚜酮成为防控褐飞虱的主要杀虫剂品种之一,因此研究高抗吡虫啉的
褐飞虱种群对吡蚜酮的交互抗性对该药剂使用、褐飞虱高效化学防控都非常重要。
对两个地区的褐飞虱种群连续5年的监测发现,吡虫啉抗性均呈现逐年降低
的趋势,而吡蚜酮抗性则逐年上升。在所有的田间种群中,增效剂PBO对两种杀虫
剂都具有增效作用,证明P450在两种杀虫剂抗药性中具有重要作用。
褐飞虱CYP6AY1和CYP6ER1在对吡虫啉抗药性中发挥重要作用,并且其重组
蛋白在体外能够有效代谢吡虫啉,然而对吡蚜酮不具有活性。通过RNA干扰分别
降低田间种群中CYP6AY1和CYP6ER1的mRNA表达量后,褐飞虱对吡蚜酮的敏感性
没有变化,但是对吡虫啉的敏感性却显著增加。
以上研究表明,对吡虫啉具有高水平抗性的褐飞虱种群对吡蚜酮不具有显著
的交互抗性,这与烟粉虱中的发现不同。