第二讲 影响害虫抗药性形成的因素在线视频

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

今天我们来接着学习

影响抗药性形成的一些因素

那么影响昆虫

对杀虫药剂产生抗性的因素很多

其中有些不是我们能够控制的

比如昆虫自身的一些遗传学

和生物学方面的因素

有些是我们可以控制的

比如药剂施用方面的因素

了解影响抗药性形成的因素

有助于我们有针对性的采取一些措施

来延缓抗药性的产生和发展

第一块呢我们看一下遗传学因素

那么这个总共包括以下几个方面

（1）抗性基因的频率

在野生种群中

抗性等位基因频率的高低

对抗性的形成和发展起着决定性作用

当其他条件不变时

抗性等位基因频率越高

那么抗性形成发展的速度就越快

由于抗性个体的生物适合度

明显低于敏感个体

所以在野生种群中

抗性基因频率往往很低

一般在百万分之一左右

（2）抗性等位基因的数量

一般来讲

如果抗性是由两个以上的等位基因控制的

那么抗性等位基因的数量越多

就越不容易产生抗性

因为我们知道

多个基因同时存在的频率

是各单个基因频率的乘积

举个例子

比如说有A和B两个基因

那么它们单独存在时候的频率

分别是千分之一和千分之二

那么这两个基因如果要同时存在的话

那么它出现的频率就是百万分之二

但这两个基因同时存在时

基因之间的互作

可能使抗性水平大幅度增强

（3）等位基因的显隐性

那么如果抗性等位基因

R是个显性基因

那么抗性形成的速度就会很快

反之如果它是显性基因

那么抗性发展就比较慢

在抗性种群中

那么基因型为RS和RR的个体

均表现出抗药性

也就是说

抗性个体的频率比较高

所以抗性发展的速度就比较快

相反

如果抗性基因R为隐性基因

那么杂合子RS个体

和纯合子SS个体

都不具有抗性

只有纯合子RR才具有抗性

因此种群中抗性个体的频率就相对比较低

所以抗性发展的速度也就比较慢

（4）抗性基因的外显率

表现度以及互作

外显率是指在一定环境条件下

昆虫种群中某一基因型

通常指的是杂合子

那么这种杂合子

它的个体表现出相应的表型的百分率

基因的外显率

由基因型和外界环境两方面决定

外显率越高

那么这个杂合子

表现为抗性个体的概率就越高

所以抗性发展也就越快

表现度

是指同一个基因

在不同个体中产生作用的程度

比如果蝇的无眼突变的表型

就有许多的变化

从完全缺失复眼

到近似正常型之间

有各种不同程度的变化

这种不同程度的变化受选择压

营养

以及温度等环境因子的影响

抗性基因的表现度越大

说明在不同个体中

表现出抗性这种表型的程度也就越大

所以抗性的发展也就越快

基因互作是指非等位基因之间

通过相互作用

影响同一性状表现的这种现象

互作对抗性发展的影响

取决于抗性基因之间互作的时候

它表现型的这种抗性程度

最常见的就是穿透抗性

和代谢抗性之间的互作

有人研究了家蝇

对西维因抗性的

这个不同抗性基因之间的互作情况

发现染色体2上P450解毒作用的增强

那么可以使家蝇

对西维因产生3.2倍的抗性

而染色体3上的

控制的表皮穿透性降低的这种基因呢

引起的抗性只有1.7倍

但染色体2和染色体3的联合作用

也就是说表皮穿透性降低

和P450解毒作用增强两方面联合起来

就可以使家蝇产生50倍的抗性

抗性水平显著增加

如果在加上染色体5上的

这个抗性基因

那么就会使抗性进一步提高到200多倍

那么也有的这个基因互作

可以导致抗性的这个下降

但是这种情况一般比较少见

（5）先前农药的选择作用

这个主要是看先前所使用的杀虫剂

与后来使用的这个药剂之间

是不是存在这个交互抗性

如果有交互抗性

那么对后来使用的这个药剂来讲呢

相当于它的这个抗性基因的初始频率

已经被提高

所以就更容易产生抗药性

（6）抗性基因组和适应性整合的程度

一般来说

抗性昆虫种群的生物适合度

要低于敏感种群

因此在停止用药以后呢

抗性个体因为适应性差而逐渐被淘汰

所以种群抗性水平也逐渐下降

但是也有些抗性种群

它的基因组

和适合度的整合程度比较高

也就说即有抗药性

那么它对环境条件的适应能力

也没有明显的下降

所以这个种群呢

它产生抗性速度就会非常的快

那么第二个大的方面是生物学因素

那么这个主要指的是

昆虫的一些基本的生物学特性

（1）世代周期

一般来讲

昆虫对一种杀虫药剂产生抗性

一般需要10-15代

因此在杀虫药剂的选择压力下

昆虫的世代周期越短

也就说每年完成的世代数越多

那么它的抗性发展也就越快

（2）生殖力

那么昆虫种群的生殖力越高

那么它产生的后代数量就会越多

所以它耐受杀虫药剂的选择压能力就越高

抗性发展就会越快

当然

如果取消杀虫药剂的这种选择压力

那么生殖力越高的昆虫

其抗性水平的下降也就越快

（3）生殖方式

我们知道昆虫的生殖方式包括单配性

多配性

以及孤雌生殖等等

那么单配性和多配性对抗性发展的影响

并没有什么统一的规律

孤雌生殖因为不存在两性交配

所以它的抗性发展的速度

主要取决于种群中抗性基因的初始频率

那么初始频率越高

抗性发展越快

（4）种群的隔离程度

活动能力

以及它的迁移能力

这三项都直接影响经药剂筛选的种群

与其他种群能否发生基因交流

以及基因交流的频繁程度

活动能力和迁移能力越强

那么施药地区的种群

和未施药地区种群之间的

基因交流频率就会越高

从而使抗性基因得到稀释

降低抗性基因的频率

从而延缓抗性发展

例如连续四代

给抗DDT的家蝇品系中

加入一半的敏感品系家蝇

那么就可使其抗性完全丧失

相反

如果隔离程度比较高

抗性和敏感种群之间基因交流比较少

或者没有交流

那么抗性基因就没办法得到稀释

所以它的抗性发展就会比较快

（5）单食性与多食性

那么昆虫的食性不同

对抗性发展的影响也不一样

主要是昆虫的寄主植物里面

那么含有多种次生代谢产物

那么这些产物呢

会诱导昆虫的解毒酶增强

那么昆虫的食性越杂

接触到的寄主植物中的

这种防御性次生物质就会越多

那么对体内的这种解毒酶活性的

诱导作用就会越强

所以对杀虫药剂的代谢能力也就越强

抗性发展相应也就越快

第三个大的方面是

药剂施用方面的因素

这方面的因子多半是可以人为控制的

那么主要包括以下几个方面

（1）所用药剂的种类

一般来说

同种昆虫

对不同药剂产生抗性的这个速度

是不一样的

有的快

有的慢

通过对抗性严重的20种昆虫

总共532例报道的这个结果

进行统计分析

发现螺虫乙酯产生抗性

平均只需4.5年

但是对三唑磷产生抗性

就需要37年

差别非常大

昆虫对不同种类的药剂产生抗性的快慢

主要和药剂的残效期

它的长短有关

那么和作用机制的这个关系

还有其他方面的一些关系不是太大

（2）与先前所用药剂的相关性

这个我们在前面已经提到了

主要是看前后使用的药剂之间

有没有交互抗性

如果存在交互抗性

那么就会加速昆虫对后使用的

药剂的这种抗性

（3）药剂的剂型和残效期

药剂的残效期越长

那么这个害虫种群暴露在药剂选择压下的

这种概率就越大

种群的这个纯合度就会越高

因而抗性发展就越快

那么使用残效期短的药剂的话

种群中只有部分个体接触到药剂

另外一些个体可能因为孵化

或者羽化比较晚

等出来活动的时候药剂已经降解

从而接触不到药剂

从而使整个种群

它的杂合度提高

这样就可以延缓它抗性的发展

缓释剂和控释剂的应用

虽然会提高防治效果

但是会显著延长药剂在田间的残效期

这在一定程度上会加快抗药性的发展

（4）施药的剂量和频率

我们一般认为施药的剂量越大

施用的频率越高

对昆虫的选择压就越大

那么昆虫产生抗性的速度也就越快

但也有人通过研究认为

说这个低频率施药呢

会增强农药对昆虫的亚致死效应

使得控制低水平抗性的基因数量增加

虽然每个基因导致的抗性并不高

但是多个基因的累积效应

就会使抗性水平大幅度的提高

加快抗性的发展

（5）选择阈限

所谓的选择阈限

就是指我们施药的时候昆虫种群的数量

这个和我们以前经常说的

这个经济阈值比较类似

选择阈限越低

也就是说施药的频率越高

那每次施药以后

都将敏感的纯合子和部分的杂合子杀死

导致抗性基因频率在种群中迅速增加

抗性发展就越快

相反

如果选择阈限比较高

那我们施药以后这个间隔的时间就比较长

那么种群中的敏感纯合子

就有机会繁殖扩大

从而抑制抗性基因频率的快速增长

延缓抗性的发展

（6）选择的虫期

一般在昆虫的幼虫阶段

龄期越小

对杀虫药剂越敏感

随着龄期的增加

那么昆虫的体壁也逐渐的增厚

它体内的这些解读代谢酶的活性也逐渐增强

所以对药剂的敏感性也逐渐下降

同样的剂量

对低龄幼虫可能有很好的防治效果

而对老龄幼虫可能不仅防效下降

反而还会促进抗性的发展

（7）施药模式

局部施药能够形成一定的庇护区

延缓抗性发展

而全覆盖施药呢

则使整个种群都暴露在药剂的选择压之下

从而加快抗性的发展

（8）药剂的轮用和混用

轮换或者混合使用的药剂之间

如果存在交互抗性

那么这个肯定会加速抗性的发展

至于不同作用机制的药剂轮换使用的顺序

对抗性发展的影响

基本没什么规律

（9）庇护区

在施药区域内

或者在施药区域周围

如果设置一定面积的不施药的区域

作为庇护区

那么庇护区内

未接触过药剂的敏感个体

与施药区域中的抗性个体发生基因交流

可以使抗性基因得到稀释

有效的延缓抗性的发展

这也是延缓昆虫

对转基因抗虫植物抗性发展的一项

非常有效的措施

好 关于影响抗药性发展的因素

我们就介绍到这里