第一讲 有害生物抗药性概况及抗性产生的学说在线视频

同学们 大家好

我是来自中国农业大学

植物保护学院的梁沛

今天我们一起来学习

有害生物抗药性的发展与治理

我们知道化学农药

一直是我们国家农业生产中的必需品

不论是在农业有害生物的防治

卫生害虫的防治

还是工业领域的害虫防治中

80%以上

主要是依赖化学农药

我们国家既是农药生产大国

也是农药使用大国

从上个世纪80年代

我们国家的农药的产量就一直在增加

到2012年

年产量已经超过300万吨

居世界第一位

那仅仅在农业有害生物防治中

化学防治的面积每年就达70-80亿亩次

施用农药接近70万吨

挽回粮食损失1600亿斤

为我们国家的粮食生产安全呢

提供了重要的保障

但同时呢

由于农药科学使用知识普及不够

农药施用技术相对落后

所以造成了农药的大量不合理使用

尤其是单一品种的长期大量使用

导致有害生物对农药产生了抗性

抗性的产生

导致农药的防治效果下降

而要提高防治效果

就必须增加用量

提高使用频率

这个又进一步加剧了抗性的发展

最终导致防治失败

目前

世界范围内

有害生物抗药性问题日益严重

共有600种害虫

对300多种杀虫剂产生了抗药性

有270种病原菌

对78类作用机制不同的杀菌剂产生了抗性

有 220 种杂草对除草剂产生了抗性

其中双子叶杂草130 种

单子叶杂草90 种

另外呢

随着生物杀虫剂

苏云金芽孢杆菌

和Bt杀虫蛋白的长期使用

以及转Bt杀虫蛋白基因作物的广泛种植

已经有17种昆虫的实验室

或者田间种群

对Bt产生了不同水平的抗性

也就是说

不论是化学合成农药

还是生物农药或者生物源农药

只要长期使用

都不可避免地会产生抗药性

抗药性的产生一方面呢

可以导致有害生物的再猖獗

另一方面

也会导致农药使用浓度和使用次数不断增加

给农产品安全和环境安全带来严重隐患

因此

我们非常有必要了解一下

什么是有害生物的抗药性

以及抗药性产生的原因

影响抗药性发展的因素

以及如何治理

那么这样我们才能更好的

治理害虫的抗药性

实现有害生物的可持续治理

同时减少农药的使用

为我们国家的粮食安全

和环境安全保驾护航

下面我们以害虫对杀虫剂的抗性为例

来介绍一下害虫抗药性的概念

以及产生抗药性的三种学说

我们先看一下抗药性的概念

所谓的害虫抗药性呢

是指害虫种群由于在遗传上的改变

当使用推荐剂量的杀虫剂时

不能达到预期的效果

而最终导致防治失败的这么一种现象

也就是说

真正的抗药性呢

只有在基因发生可遗传的改变以后

才会出现

那么这种遗传上的改变

是害虫对杀虫药剂胁迫

这种不利环境条件的一种适应

因此抗性的产生

实质上是一种进化现象

那么抗药性的出现

会导致防治的多次失败

这里需要注意的一个就是说

由于药剂的失效

或者稀释

或者使用方法不当

或者因为异常的天气情况等等

这些偶然因素导致的这个防治失败

它不属于抗药性

接下来我们看一下

抗药性形成的学说

关于抗药性形成的机制目前有三种学说

也叫选择学说

突变学说和基因复增学说

第一个我们看一下选择学说

那么这个学说认为呢

在杀虫药剂施用之前

昆虫种群中已经含有

带有抗性基因的一些个体

那么由于杀虫药剂的不断使用

那么把敏感的个体杀死了

带有抗性基因的个体呢

因为受药剂的影响比较小

所以存活下来

那么随着我们用药次数的增加

抗性个体在种群中的比例逐渐增加

也就是说

杀虫药剂的使用起到了一个筛选的作用

杀死了敏感个体

保存了抗性个体

从而使抗性基因在种群中得到积累和加强

那么当种群中抗性个体达到一定比例时

这个种群就会形成一个抗性种群

因此选择学说认为

昆虫对杀虫剂的抗性呢

实际上是一种预适应现象

或者说

昆虫对杀虫药剂的抗性是先发性的

也就说在任何杀虫药剂使用之前

昆虫种群中就已经存在

控制害虫抗性的一些个基因

那么这些抗性基因

来自昆虫历史上某个比较早的

时期的一个突变

或者说在早期环境中

被其他有害物质选择的抗性基因

只是以极低的频率保留在这个种群里面

直到当前再次被选择

在原始自然种群中

那么这种抗药性基因的频率

一般都非常低

大概在万分之一到百万分之一

这么一个水平

这个已经在很多种害虫中得到证实

比如这个二斑叶螨

那么它对砜吸磷抗性的这个等位基因

在原始的这个种群里面只有0.04%

那么甘蔗螟中

抗Cry1Ab的等位基因频率也只有0.23%

第二个学说叫突变学说

那么突变学说认为

昆虫抗药性是由于杀虫药剂的施用

那么引起昆虫基因突变所致

也就是说在野生敏感种群中

并不存在对所施用的药剂产生抗性的基因

只是在这个药剂施用以后呢

那么由于这个药剂对昆虫的选择压

那么胁迫

导致了这个昆虫发生基因突变

从而产生了抗药性

第三个学说是基因复增学说

那么这个基因复增的话指的是

基因的复制和扩增

和选择学说一样

基因复增学说认为

在原始种群中

在接触杀虫剂之前呢

就已经有抗性基因存在

但它进一步认为

杀虫剂或其它一些因子的选择作用

可以引起这些抗性基因的复增

也就是说

抗性基因在DNA水平发生了多重的复制

那么它的拷贝数显著增加

复增的基因可以有三种情况

（1）转移到不同的染色体

（2）进一步发生突变

（3）进一步的复增

那么这三种情况

可以同时发生

或者发生其中的任何的一种或两种

例如在对有机磷和

氨基甲酸酯类药剂产生抗性的

这个桃蚜种群里面

它的这个E4酯酶基因经过复制以后

拷贝数是敏感种群的80倍以上

并且呢

这个基因复增呢

还和它的染色体易位有关

另外在家蝇

淡色库蚊

以及褐飞虱等这些害虫中

也都已经证明存在基因复增现象

总体来说

昆虫抗药性的形成过程

实际上是在杀虫药剂存在条件下的一种

瞬间进化过程

杀虫药剂作为强大的人工选择压力

浓缩了野生种群中的抗性基因

使之表现出抗性

同时呢

由于杀虫药剂的诱导作用

发生基因复增

使抗性程度进一步提高