二化螟抗药性监测及治理与高毒农药替代药剂筛选研究

论文摘要

二化螟[Chilo suppressalis（Walker）]是危害我国水稻的主要害虫之一,近10年来,二化螟的发生为害迅速回升,严重阻碍了水稻的稳产和高产。目前化学防治仍是防治水稻二化螟的主要手段。原先在水稻上大量使用的5种有机磷类高毒农药如甲胺磷、对硫磷和甲基对硫磷等已于2007年1月1日起被全面禁止使用,且我国许多稻区二化螟已对常用治螟药剂杀虫单（双）和三唑磷等杀虫剂产生了高水平的抗性,并且近几年已监测到浙东南地区的田间二化螟种群对新型高效杀虫剂氟虫腈产生了中等水平抗性。因此,在防治二化螟方面,现在迫切需要寻找理想的药剂品种,来替代被禁用的高毒药剂以及替换或轮换二化螟已具有抗性的常用药剂。本项研究旨在监测二化螟对常用药剂抗性的时空动态和研究田间二化螟种群抗药性进化机制,为二化螟抗性治理提供理论依据;测定田间二化螟对拟除虫菊酯类杀虫剂的敏感性和评估二化螟对菊酯类杀虫剂的抗性风险,为评估菊酯类杀虫剂是否可以在稻田中应用提供科学论据;针对目前高毒有机磷农药被禁用的政策,从现有杀虫剂中挑选出多种药剂,测定其对二化螟的室内毒力,以期选出理想的替代药剂作为推广部门进行大田药效示范试验的候选品种,再经天敌安全性及抗性风险评估,最终选出替代高毒农药的药剂品种。为了监测我国田间二化螟对常用药剂的抗性时空动态,在2003～2006年期间采用点滴法测定了苏、浙、沪、赣和桂等五省（市、自治区）共9个二化螟田间种群对三唑磷、杀虫单、氟虫腈和阿维菌素等常用药剂的抗性水平。结果表明,所测种群对阿维菌素均处于敏感阶段（RR＜5）。除浙东南地区二化螟对氟虫腈具有中等水平抗性（2006年的RR为19.1～23.4倍）之外,其它种群对氟虫腈均敏感。不同地区二化螟对杀虫单和三唑磷产生了不同程度的抗性,浙东南地区种群对三唑磷和杀虫单分别产生了极高和高水平抗性;江苏高淳种群对三唑磷和杀虫单分别产生了高和极高水平抗性;江西南昌和广西桂林种群对三唑磷和杀虫单产生了中等至高水平抗性;上海青浦种群对三唑磷低抗和对杀虫单中抗;江苏常熟对三唑磷和杀虫单低抗;江苏连云港种群对杀虫单低抗和对三唑磷敏感。统计分析表明在2002～2006年的五年期间浙江瑞安种群对三唑磷和杀虫单抗性总体态势为上升趋势,对氟虫腈的抗性逐年上升。为了评估菊酯类杀虫剂是否可以在稻田中应用,我们测定了田间二化螟种群对菊酯类杀虫剂的敏感性和进行了二化螟对菊酯类杀虫剂的抗性风险评估。在2004～2005年期间采用点滴法测定了江苏连云港和常熟、浙江瑞安及广西桂林四个二化螟田间种群对10种菊酯类杀虫剂的敏感性。结果表明,七种对鱼高毒菊酯类杀虫剂（高效氟氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯、S-氰戊菊酯、顺式氯氰菊酯及甲氰菊酯）＞三种对鱼低毒菊酯类杀虫剂（乙氰菊酯、醚菊酯和氟硅菊酯）＞甲胺磷和杀虫单。同时我们发现有些二化螟田间种群对某些菊酯类杀虫剂的敏感性正在明显降低,特别是瑞安种群二化螟对高效氟氯氰菊酯、溴氰菊酯的敏感性年度间变化最大（抗性倍数分别从2004年的16.2、10.6倍上升到2005年的131.4、60.4倍）,这是国内外首次检测到二化螟对菊酯类杀虫剂产生抗性的报道（He et al.,2007）。另外发现瑞安种群对菊酯类杀虫剂的抗性与结构似乎有相关性,即对含α-氰基和乙烯基的环丙烷羧酸菊酯类杀虫剂产生高水平抗性,而对菊酸部分为异戊酸的氰戊菊酯很敏感,结合抗药性生化机制研究结果推测这种相关性可能与细胞色素P-450酶系的解毒代谢有关。我们还进行了二化螟对乙氰菊酯和溴氰菊酯的抗性风险评估。乙氰菊酯筛选以2004年采自上海青浦地区二化螟（QP04）为起始种群,室内测定该种群对乙氰菊酯抗性水平很低（RR=5.6）,筛选了8代后,抗性倍数上升到15.2倍,上升了1.72倍,估算所得的抗性现实遗传力h2为0.1474,对其中的连续筛选4代(F8～F11)进行估算所得h2为0.2239。溴氰菊酯筛选以2005年采自江苏连云港地区二化螟（LYG05）为起始种群,室内测定该种群对溴氰菊酯很敏感（RR=2.2）,筛选5代后,抗性倍数上升到5.8倍,上升了1.67倍,估算所得的抗性现实遗传力h2为0.6618,对其中的连续筛选3代（F0～F2）进行估算所得h2为1.4314。初步评估表明二化螟对乙氰菊酯的抗性风险明显低于对溴氰菊酯的抗性风险。为了探究田间抗性二化螟对常用药剂抗性机制的生化特性,于2007年采用田间多抗性瑞安二化螟种群（RA07）为测试种群（对三唑磷、杀虫单、溴氰菊酯和氟虫腈的抗性水平分别为204.8、164.8、42.9和6.5倍）,分别研究了脱叶磷DEF、顺丁烯二酸二乙酯DEM及增效醚PBO等三种增效剂对上述四种杀虫剂的增效作用。结果表明,PBO对溴氰菊酯有显著增效作用（增效系数为4.93倍）,DEF和DEM对溴氰菊酯的毒力几乎无影响;DEF对三唑磷有弱增效作用（增效系数为1.38倍）,DEM和PBO对三唑磷的毒力没影响;DEF、DEM和PBO对杀虫单和氟虫腈的毒力都几乎无影响。进一步对该种群二化螟的可能与抗性相关的酯酶和多功能氧化酶的离体活力进行测定,以室内敏感品系LYG05为参照品系发现,以α-醋酸萘酯为底物测定的RA07种群二化螟体内全酯酶的比活力是LYG05敏感品系二化螟的1.37倍,且差异显著。以对硝基苯醚为底物测定的RA07种群二化螟体内多功能氧化酶的比活力是LYG05敏感品系二化螟的1.74倍,且差异显著。研究结果表明多功能氧化酶活性增强是该种群对溴氰菊酯抗性的重要机理,酯酶可能是对三唑磷抗性的一个原因,但三种解毒代谢酶与对杀虫单和氟虫腈的抗性无关。为了筛选出防治二化螟的高毒农药替代品种,我们于2005年采用点滴法测定了6类共22种供试药剂对江苏连云港、浙江瑞安、江西南昌和广西桂林四个具代表性的田间二化螟种群的毒力。发现不同类型的杀虫剂对四个种群的毒力次序大致类似,如阿维菌素类药剂和氟虫腈对二化螟的毒力最高,硫丹和杀虫单的触杀毒力最低,昆虫生长调节剂类杀虫剂（虫酰肼、呋喃虫酰肼、氟铃脲和氟啶脲）对二化螟具有较高的毒力,特别是对抗性二化螟仍表现出很高的杀虫活性。因此推荐氟虫腈、阿维菌素、甲氨基阿维菌素、虫酰肼、呋喃虫酰肼、氟铃脲、氟啶脲、哒嗪硫磷、喹硫磷、辛硫磷及毒死蜱等11种药剂作为候选品种供推广部门进行大田药效和示范试验的,结合天敌安全性及抗性风险评估,最终可选出替代5种高毒有机磷农药的药剂品种供推广应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 水稻二化螟的发生为害与防治
• 1.1 二化螟的发生历史
• 1.2 二化螟的发生为害现状
• 1.3 影响二化螟种群消长的原因分析
• 1.3.1 耕种因素
• 1.3.2 气候因素
• 1.3.3 防治因素
• 1.4 二化螟的防治
• 2 五种高毒农药的替代
• 2.1 五种高毒有机磷农药替代项目启动
• 2.2 五种高毒有机磷农药替代品种的开发与筛选
• 2.2.1 低毒有机磷杀虫剂
• 2.2.2 杂环类杀虫剂
• 2.2.3 昆虫生长调节剂
• 2.2.4 生物杀虫剂
• 3 害虫抗药性:进化、机理、研究方法和抗性治理
• 3.1 害虫抗药性的进化历史
• 3.2 害虫抗药性进化本质分析
• 3.3 害虫抗药性的机理
• 3.4 害虫抗药性的研究方法
• 3.5 害虫抗药性治理
• 3.5.1 害虫抗药性治理的基本原则
• 3.5.2 害虫抗药性治理的策略
• 4 二化螟抗药性发生演变与研究进展
• 4.1 二化螟抗药性发生概况
• 4.2 二化螟抗药性机理
• 4.3 二化螟抗药性遗传
• 4.4 二化螟抗药性治理
• 5 本项研究的背景与目的意义
• 第二章 二化螟抗药性监测
• 1 材料与方法
• 1.1 供试昆虫
• 1.2 供试药剂
• 1.3 毒力测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 敏感品系与敏感毒力基线
• 2.2 二化螟对四种杀虫剂的抗性监测
• 2.2.1 杀虫单
• 2.2.2 三唑磷
• 2.2.3 氟虫腈
• 2.2.4 阿维菌素
• 2.3 近五年（2002～2006）田间二化螟对杀虫单、三唑磷、氟虫腈和阿维菌素的敏感性的时空差异
• 3 讨论
• 第三章 二化螟对拟除虫菊酯类杀虫剂的敏感性
• 1 材料与方法
• 1.1 供试昆虫
• 1.2 供试药剂及来源
• 1.3 敏感性测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 田间二化螟种群对菊酯类杀虫剂的敏感性
• 2.1.1 江苏连云港二化螟种群（LYG04、LYG05）
• 2.1.2 浙江瑞安二化螟种群（RA04、RA05）
• 2.1.3 江苏常熟二化螟种群（CS04）
• 2.1.4 广西桂林二化螟种群（GL05）
• 2.2 二化螟对菊酯类杀虫剂的剂量反应和抗性水平的数据统计分析
• 3 讨论
• 3.1 我国一些地区二化螟已对拟除虫菊酯类杀虫剂产生了抗性
• 3.2 对拟除虫菊酯类杀虫剂能否在水稻田中推广应用的看法
• 第四章 二化螟对拟除虫菊酯类杀虫剂抗性风险评估
• 1 材料与方法
• 1.1 供试昆虫
• 1.2 供试药剂
• 1.3 药剂筛选方法
• 1.4 生物测定方法
• 1.5 抗性现实遗传力的估算
• 1.6 抗性发展速率预测
• 2 结果与分析
• 2.1 二化螟对乙氰菊酯的抗性风险评估
• 2.2 二化螟对溴氰菊酯的抗性风险评估
• 3 讨论
• 第五章 二化螟抗药性的生化机制研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试昆虫
• 1.2 供试药剂及试剂
• 1.3 主要仪器及设备
• 1.4 测定方法
• 1.4.1 生物测定方法
• 1.4.2 酶活力测定方法
• 1.5 数据统计分析
• 2 结果分析
• 2.1 活体增效测定
• 2.2 酶活力测定
• 3 讨论
• 第六章 防治水稻二化螟的高毒农药替代药剂的室内筛选
• 1 材料与方法
• 1.1 供试虫源
• 2 结果与分析
• 2.1 防治二化螟高毒农药替代品种的室内筛选
• 2.1.1 22种杀虫剂对江苏连云港二化螟种群
• 2.1.2 21种杀虫剂对浙江瑞安二化螟种群
• 2.1.3 17种杀虫剂对江西南昌二化螟种群
• 2.1.4 17种杀虫剂对广西桂林二化螟种群
• 2.2 不同种群二化螟对药剂的剂量反应和抗性水平的数据统计分析
• 3 讨论
• 全文主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录一 攻读学位期间获得的奖励和成果
• 附录二 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录三 发表文章被索求情况