李定銀, 郅軍銳, 張 濤, 岳文波
(貴州大學昆蟲研究所, 貴州省山地農(nóng)業(yè)病蟲害重點實驗室, 貴陽 550025)
西花薊馬Frankliniellaoccidentalis是世界范圍內(nèi)的重大害蟲(Ullmanetal., 2012)。該蟲不僅可通過銼吸植物汁液和產(chǎn)卵于植物組織內(nèi)造成直接危害,還能傳播多種病毒,例如番茄斑萎病毒(tomato spotted wilt virus, TSWV)和鳳仙花壞死斑病毒(impatiens necrotic spot virus, INSV)等(Reitzetal., 2009; Websteretal., 2011)。對該蟲的防治目前主要依賴于殺蟲劑,但隨之而來的抗藥性問題日益凸顯。在很多國家和地區(qū),西花薊馬已對有機氯、有機磷、氨基甲酸酯和擬除蟲菊酯等類型殺蟲劑產(chǎn)生較高水平的抗性(Espinosaetal., 2005; Bielza 2008; Dlaminietal., 2019; Gao and Reitz, 2021),但對多殺菌素類、新煙堿類和印楝素等植物源殺蟲劑的抗性相對較低(王圣印等, 2014; Otienoetal., 2016; 王彭等, 2017; 張治科等, 2019),尤其是多殺菌素類殺蟲劑,在許多地方仍對西花薊馬具有較好的防治效果(Wang ZHetal., 2016)。
昆蟲抗藥性發(fā)展的內(nèi)在生理機制主要是調(diào)節(jié)體內(nèi)解毒酶活性來增強對殺蟲劑的代謝能力,外在表現(xiàn)主要是種群適合度的改變(李培征等, 2014; 王芹芹等, 2017)。因此,昆蟲體內(nèi)的解毒酶如羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GSTs)活性對殺蟲劑的響應變化通常反映了昆蟲解毒能力的強弱(Zhangetal., 2017; Tangetal., 2021)。以P450為主體構(gòu)成的酶系多樣,如細胞色素P450單加氧化酶(P450s)和多功能氧化酶(MFOs)等(Feyereisen, 1999),也有學者認為P450s是MFOs酶系的一個組成部分,存在于生物體某些細胞的光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,參與多種殺蟲劑以及其他外源性和內(nèi)源性化合物代謝,同時也在昆蟲的生長發(fā)育和對環(huán)境的適應性方面起著非常重要的作用(馮紀年等, 2004; Feyereisen, 2011)。例如,對擬除蟲菊酯類殺蟲劑產(chǎn)生抗性的二斑葉螨Tetranychusurticae和草地小爪螨Oligonychuspratensis體內(nèi)酯酶活性顯著升高(Yangetal., 2002);煙蚜Myzuspersicae體內(nèi)MFOs和CarE活性與殺蟲劑敏感性間存在明顯的負相關性(李勇和何林, 2016);西花薊馬抗噻蟲嗪種群體內(nèi)MFOs, P450s和CarE活性均顯著高于敏感種群(馬紹智, 2013)。此外,昆蟲抗藥性發(fā)展還常與殺蟲劑對昆蟲具有亞致死效應有關,在殺蟲劑選擇壓力下存活下來的昆蟲,其生長發(fā)育、繁殖力和抗性會發(fā)生改變,且這種改變還具有一定的遺傳效應,進而影響昆蟲種群的發(fā)展(韓文素等, 2011; 楊廣明等, 2016)。
乙基多殺菌素(spinetoram)是多殺菌素的換代產(chǎn)品(Sparksetal., 2008; 華乃震, 2015),其作用機理是干擾昆蟲神經(jīng)中煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)和γ-氨基丁酸受體(GABAR),影響正常的神經(jīng)活動,直至死亡(Orretal., 2009)。該藥劑具有殺蟲譜廣、活性高、易降解、對非靶標生物毒性低、抗性風險低等優(yōu)點,既具備生物農(nóng)藥的安全性,又具有化學農(nóng)藥的快速殺蟲效果(柴洪新等, 2011; 武懷恒等, 2016)。乙基多殺菌素對薊馬(Renkemaetal., 2020; Gaoetal., 2021)、害螨(Wang Letal., 2016)和鱗翅目害蟲(張麗麗, 2014)等都具有較好的防治效果。但乙基多殺菌素在長期使用后,仍然沒有避免靶標害蟲的抗藥性發(fā)展,例如在我國北京和云南等地區(qū)西花薊馬對乙基多殺菌素已產(chǎn)生較高水平的抗性,且抗性仍在逐年增加(侯文杰, 2012; 萬巖然等, 2016),但在山東(馬凱悅, 2017)和寧夏(張治科等, 2019)等地區(qū)作物上西花薊馬抗性相對較低。不同昆蟲或同一昆蟲不同解毒酶對多殺菌素類殺蟲劑的代謝響應存在明顯差異,例如抗多殺菌素的西花薊馬品系,其體內(nèi)CarE, GSTs和MFOs活性顯著高于敏感品系(龔佑輝等, 2009);乙基多殺菌素對小菜蛾體內(nèi)MFOs活性具有明顯的抑制作用,對CarE活性的影響具有明顯的時間效應(田雪蓮等, 2016)。
乙基多殺菌素對薊馬的防效可達99%以上,且不易與其他殺蟲劑產(chǎn)生交互抗性(劉勇等, 2012; 王彭等, 2017),是防治蔬菜上西花薊馬的首選藥劑之一。關于乙基多殺菌素短時處理對西花薊馬解毒酶活性和生長發(fā)育的影響已有報道(楊廣明等, 2016),但西花薊馬世代周期短,繁殖快,在田間通常會受到殺蟲劑連續(xù)多代脅迫。因此,本研究以LC25濃度的乙基多殺菌素對西花薊馬連續(xù)汰選6代后,測定了西花薊馬抗藥性、解毒酶活性、發(fā)育和繁殖的變化,旨在明確西花薊馬對乙基多殺菌素多代脅迫的生化響應和種群適合度變化,以期為西花薊馬的抗藥性研究和綜合治理提供理論參考。
1.1.1供試昆蟲:西花薊馬2016年采自貴州省貴陽市花溪區(qū)菜豆植株上,以菜豆Phaseolusvulgaris豆莢在人工氣候箱(RXZ系列)(溫度25±1℃,相對濕度70%±5%,光周期14L∶10D)內(nèi)飼養(yǎng)50代以上,飼養(yǎng)過程不接觸任何農(nóng)藥。
1.1.2供試寄主:供試菜豆品種為金束鹿泰國地豆王(購自河北省辛集市盛農(nóng)種子公司),以滅菌營養(yǎng)土種植,期間不接觸任何藥劑,并用防蟲網(wǎng)隔離,避免蟲傷。 待植株長至第2真葉后期葉片較大時取用。
采用葉片浸漬法進行毒力測定。用去離子水將60 g/L愛綠士懸浮劑先配成100 mg/L母液,再等比稀釋成6個濃度,取健康的菜豆植株葉片剪成直徑為2.5 cm的圓片(保留部分葉柄,以減緩葉面水分散失),分別浸入不同濃度藥液20 s后取出晾干待用。將處理好的葉片置于扎孔透氣透明圓形塑料盒(高3.5 cm,直徑4 cm)內(nèi),然后每盒接入西花薊馬2齡初期若蟲20頭,接蟲72 h后統(tǒng)計死亡量。以去離子水處理的西花薊馬2齡若蟲作對照。
采用浸葉法。以前期獲得的殺死西花薊馬25%的濃度即LC25濃度(0.0033 mg/L)乙基多殺菌素(李定銀等, 2020)浸泡菜豆植株,20 s后取出晾干,然后將莖稈插入底部加有清水的自制飼養(yǎng)盒(直徑15 cm,高16 cm)內(nèi),去離子水浸泡作對照。分別接入室內(nèi)長期以菜豆豆莢飼養(yǎng)的西花薊馬2齡初期若蟲(F0代)約200頭/盒,置于人工氣候箱(條件同1.1.1節(jié))內(nèi)飼養(yǎng),羽化后的成蟲轉(zhuǎn)移到無藥菜豆植株上飼養(yǎng),每天更換菜豆植株(保證產(chǎn)卵時間的一致性),將產(chǎn)卵后的植株移入干凈的飼養(yǎng)盒內(nèi)待孵化。下一代2齡若蟲再次用藥液浸泡過的菜豆植株飼養(yǎng),如此循環(huán)。每隔3代按1.2節(jié)的方法測定西花薊馬分別取食無藥處理和藥液處理菜豆植株西花薊馬的敏感性變化,每次用于處理植株的藥液濃度為上一次測得的LC25,連續(xù)脅迫飼養(yǎng)6代(F6)。
收集LC25濃度乙基多殺菌素汰選所得西花薊馬F6代2齡第2天的若蟲,每管50頭為一個重復,測定CarE, GSTs, MFOs和P450s的活性,以及蛋白質(zhì)的含量,以去離子水處理的菜豆植株飼養(yǎng)的同代西花薊馬作對照,實驗重復4次。CarE和GSTs活性測定根據(jù)蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒說明書的操作步驟進行。MFOs和P450s活性按照酶聯(lián)免疫(ELISA)試劑盒說明書操作進行。測定原理如下:
CarE:CarE能催化乙酸-1-萘酯生成萘酯,固藍顯色;在450 nm波長下的光吸收增加速率,計算CarE活性。
GSTs:GSTs催化谷胱甘肽(GSH)與1-氯-2,4二硝基苯(CDNB)結(jié)合,結(jié)合產(chǎn)物的吸收峰波長為340 nm,通過測定340 nm波長處吸光度上升速率即可計算出GSTs活性。
MFOs:采用雙抗體夾心法酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)。往預先包被昆蟲混合功能氧化酶(MFO)捕獲抗體的包被微孔中,依次加入標本、標準品、HRP標記的檢測抗體,經(jīng)過溫育并徹底洗滌。用底物TMB顯色,TMB在過氧化物酶的催化下轉(zhuǎn)化成藍色,并在酸的作用下轉(zhuǎn)化成最終的黃色。顏色的深淺和樣品中的昆蟲MFOs呈正相關,測定450 nm波長下吸光度,計算樣品濃度。
P450s:采用ELISA法。往預先包被P450s抗體的包被微孔中,依次加入標本、標準品、HRP標記的檢測抗體,經(jīng)過溫育并徹底洗滌。用底物TMB顯色,TMB在過氧化物酶的催化下轉(zhuǎn)化成藍色,并在酸的作用下轉(zhuǎn)化成最終的黃色。顏色的深淺和樣品中的P450s呈正相關,測定450 nm波長下吸光度,計算樣品P450s濃度。
酶活性最終以對應樣本的蛋白含量進行標定。
在農(nóng)業(yè)技術的推廣過程中,由于資金投入的不足,導致農(nóng)業(yè)技術的推廣受到很大的阻礙。從數(shù)據(jù)上來看,發(fā)達國家在農(nóng)業(yè)技術推廣中投入的經(jīng)費遠遠大于我國,其在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中所占的比例為0.6%-1.0%。即使是發(fā)展中國家,農(nóng)業(yè)技術推廣經(jīng)費在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中所占的比例也有0.5%左右,而我國在這方面的投入還不到0.2%。在這樣的情況下,人均經(jīng)費多么的不足便可想而知。經(jīng)費的不足,導致農(nóng)業(yè)技術的推廣十分被動,很難將新技術有效地運用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,這也是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展緩慢的一個重要原因。
蛋白質(zhì)含量測定采用二喹啉甲酸法(bicin chonininc acid, BCA)法,按蘇州科銘生物技術有限公司試劑盒說明書進行。
選擇LC25濃度乙基多殺菌素脅迫所得西花薊馬F6代成蟲,單對配對后,轉(zhuǎn)移至底部預先墊有吸水的濾紙片和加入新鮮菜豆葉片的透明塑料盒(規(guī)格同1.2節(jié))中,在人工氣候箱(條件同1.1.1節(jié))內(nèi)飼養(yǎng)。去離子水處理菜豆植株飼養(yǎng)的同代西花薊馬作對照,實驗重復3次(每個重復10對)。每天記錄成蟲的壽命,同時更換新鮮菜豆葉片以供產(chǎn)卵。產(chǎn)卵后的葉片轉(zhuǎn)移至新的塑料杯中待孵化,保存6 d以上,每天檢查卵的孵化情況。由于西花薊馬將卵產(chǎn)于植物組織中,故以孵化出的若蟲數(shù)代表產(chǎn)卵量(Watts, 1934)。
收集F7代初孵若蟲,用新鮮菜豆葉片進行單頭飼養(yǎng),每1~2 d更換一次葉片,飼養(yǎng)裝置和方法同上,以去離子水處理的菜豆植株飼養(yǎng)的同代西花薊馬作對照。重復3次,每個重復30頭,每天觀察2次(早8∶00,晚20∶00),記錄各蟲態(tài)的發(fā)育和存活情況,羽化后的雌雄成蟲立即進行配對后按上述方法觀察其壽命和繁殖力。每天收集產(chǎn)卵的菜豆葉片,每天繼續(xù)觀察2次記錄若蟲孵出情況,并將其移出,連續(xù)觀察6 d,統(tǒng)計卵期。每個處理實驗重復5次。并繼續(xù)飼養(yǎng)至成蟲后隨機挑選300頭鑒定雌雄,統(tǒng)計性比。
試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進行整理,用SPSS 24.0軟件的Probit模塊擬合毒力回歸方程,并確定殺蟲劑不同致死率對應的濃度,敏感性的變化以抗性倍數(shù)表示:抗性倍數(shù)=汰選前LC50/汰選后LC50。參照年齡-階段兩性生命表理論(Chi and Liu 1985; Chietal., 1988; 齊心等, 2019)統(tǒng)計記錄的西花薊馬種群(F7)原始數(shù)據(jù),并用TWOSEX-MSChart軟件(http:∥140.120.197.173/Ecology/prod02.htm)計算西花薊馬汰選種群和對照后代(F7)的特定年齡-階段存活率(sxj)、特定年齡-階段生命期望值(exj)、特定年齡存活率(lx)和生命表參數(shù),x為按存活時間劃分的年齡,j代表發(fā)育階段(Chi and Su, 2006; Tuanetal., 2014a, 2014b; Changetal., 2016)。采用10萬次bootstrapping法確定其平均值和標準誤(Huang and Chi, 2013),西花薊馬發(fā)育歷期、繁殖力和生命表參數(shù)間的差異顯著性用paired bootstrap test (TWOSEX-MSChart)程序進行分析(Chi, 2018)。
西花薊馬經(jīng)LC25濃度的乙基多殺菌素脅迫不同世代后敏感性發(fā)生了明顯的變化(表1)。西花薊馬2齡若蟲以最初的乙基多殺菌素LC25濃度(0.0033 mg/L)連續(xù)汰選3代后,抗性倍數(shù)達到2.5倍。第4-6代以第3代測得的LC25濃度(0.0043 mg/L)再次脅迫汰選,第6代的抗性倍數(shù)達到了6.4倍。結(jié)果說明隨著汰選代數(shù)的增加西花薊馬對乙基多殺菌素的敏感性降低,抗性增強。未經(jīng)藥劑脅迫的西花薊馬從菜豆豆莢轉(zhuǎn)移至菜豆植株后,對乙基多殺菌素的敏感性也有所下降。
表1 乙基多殺菌素對西花薊馬2齡若蟲的毒力測定Table 1 Toxicity of spinetoram to the 2nd instar nymphs of Frankliniella occidentalis
LC25濃度乙基多殺菌素對西花薊馬連續(xù)汰選6代后,西花薊馬F6代2齡若蟲體內(nèi)4種解毒酶活性均發(fā)生了明顯的變化,但不同酶的活性變化并不相同(圖1)。西花薊馬體內(nèi)CarE和GSTs被激活,其活性分別為對照的1.26倍和1.21倍,且與對照差異顯著(P<0.05)。而MFOs和P450s活性則受到明顯抑制,其活性分別只有對照的54.00%和51.78%(P<0.05)。
圖1 LC25濃度乙基多殺菌素連續(xù)汰選6代后西花薊馬2齡若蟲體內(nèi)CarE(A), GSTs(B), MFOs(C)和P450s(D)活性變化Fig. 1 Changes in the activities of CarE (A), GSTs (B), MFOs (C) and P450s (D) in the 2nd instar nymphs ofFrankliniella occidentalis after selection with LC25dosage of spinetoram for six generations圖中數(shù)值為平均值±標準誤;柱上星號表示處理與對照組之間差異顯著性(P<0.05, t檢驗);收集乙基多殺菌素連續(xù)汰選6代后的西花薊馬2齡第2天的若蟲,測定其體內(nèi)解毒酶活性活性變化,清水處理同時期的若蟲作對照。Data in the figure are mean±SE. The asterisk above bars indicates significant difference between the treatment and the control (P<0.05, t-test). The day-2 2nd instar nymphs of F. occidentalis screened by spinetoram for 6 generations were collected to assay the detoxification enzyme activities. F. occidentalis nymphs at the same developmental stage treated with clear water were used as the control.
西花薊馬在LC25濃度的乙基多殺菌素連續(xù)汰選6代后繁殖力變化見表2。由表可知,西花薊馬雌成蟲壽命(19.33 d)和產(chǎn)卵期(16.80 d)均顯著縮短(P<0.05);平均單雌產(chǎn)卵量僅有69.80粒,顯著低于對照組(83.17粒)(P<0.05);乙基多殺菌素汰選后西花薊馬產(chǎn)卵前期(2.60 d)有所延長,產(chǎn)卵后期(0.33 d)有所縮短,但與對照差異不顯著(P>0.05)。
表2 LC25濃度乙基多殺菌素汰選6代后西花薊馬的繁殖力Table 2 Fecundity of Frankliniella occidentalis after selection with LC25 dosage of spinetoram for six generations
2.4.1對F7代生長發(fā)育與繁殖的影響:LC25濃度的乙基多殺菌素6代脅迫對西花薊馬后代(F7代)發(fā)育歷期和繁殖力產(chǎn)生明顯的影響(表3)。西花薊馬卵期(3.24 d)、預蛹期(1.15 d)、雌成蟲壽命(16.82 d)和雄成蟲壽命(8.29 d)極顯著縮短(P<0.01),單雌產(chǎn)卵量極顯著降低(P<0.01),1齡(1.19 d)、2齡(3.31 d)若蟲歷期和預蛹期均顯著縮短(P<0.05),蛹期(2.92 d)極顯著延長(P<0.01),后代雌雄性比(2.28)顯著增加(P<0.05),是對照(1.03)的2.21倍。
表3 LC25濃度乙基多殺菌素汰選6代后西花薊馬后代(F7代)的發(fā)育和繁殖Table 3 Development and reproduction of offspring (F7 generation) of Frankliniella occidentalis after selectionwith LC25 dosage of spinetoram for six generations
2.4.2對F7代的存活率與繁殖力的影響:年齡-階段特征存活率(sxj)曲線的重疊程度代表西花薊馬個體間發(fā)育速率的差異。如圖2所示,西花薊馬殺蟲劑汰選品系和對照的sxj曲線重疊程度較低,說明西花薊馬各階段的發(fā)育速率比較一致。經(jīng)乙基多殺菌素汰選后的西花薊馬雌雄成蟲存活率和存活時間均低于對照,卵期、若蟲期、預蛹期和蛹期存活率無明顯變化。
圖2 LC25濃度乙基多殺菌素汰選6代后西花薊馬后代(F7代)的年齡-階段特征存活率(sxj)Fig. 2 Age-stage specific survival rate (sxj) of offspring (F7 generation) of Frankliniella occidentalisafter selection with LC25 dosage of spinetoram for six generationsA: 清水Water (CK); B: 乙基多殺菌素Spinetoram. 下圖同The same for the following figures.
種群特定年齡存活率(lx)曲線是x年齡的存活率,描述了西花薊馬存活率隨年齡的變化。如圖3所示,不論是乙基多殺菌素脅迫還是對照組,西花薊馬存活曲線前期坡度均較平緩,表明西花薊馬在未成熟期的死亡率低,自蛹開始羽化后存活率迅速下降。乙基多殺菌素脅迫組和對照組分別在第35和第38天全部死亡,且乙基多殺菌素汰選組西花薊馬在不同年齡時期的存活率均低于對照組。乙基多殺菌素脅迫組和對照的種群特定年齡繁殖力(mx)整體先增后降,中間存在多個峰值,并在15~20 d之間達到繁殖最高峰,雌蟲特定年齡繁殖力(fx)也存在相同的變化趨勢。lxmx是x年齡時所有存活個體的繁殖值,即單雌產(chǎn)卵量,由圖3可知,乙基多殺菌素脅迫后西花薊馬特定年齡單雌產(chǎn)卵量明顯低于對照。
圖3 LC25濃度乙基多殺菌素汰選6代后西花薊馬后代(F7代)的特定年齡存活率(lx)、雌蟲特定年齡繁殖力(fx)、群體特定年齡繁殖力(mx)和特定年齡繁殖值(lxmx)Fig. 3 Age-specific survival rate (lx), female age-specific fecundity (fx), age-specific fecundity of total population (mx) and age-specific maternity (lxmx) of offspring (F7 generation) of Frankliniella occidentalis after selection with LC25 dosage of spinetoram for six generations
特定年齡-階段生命期望值(exj)表示西花薊馬在x年齡j階段個體的剩余存活時間(圖4)。乙基多殺菌素脅迫組和對照組西花薊馬的生命期望值均隨年齡增長逐漸下降,且乙基多殺菌素脅迫下各年齡階段的生命期望值均低于對照。
圖4 LC25濃度乙基多殺菌素汰選6代后西花薊馬后代(F7代)的特定年齡-階段生命期望(exj)Fig. 4 Age-stage specific life expectancy (exj) of offspring (F7 generation) of Frankliniella occidentalisafter selection with LC25 dosage of spinetoram for six generations
特定年齡-階段繁殖值(vxj)是指西花薊馬x年齡j階段的個體對未來種群發(fā)展的平均貢獻值(圖5)。乙基多殺菌素脅迫組和對照組西花薊馬雌成蟲繁殖值均隨年齡的增長呈先增后降的趨勢,且均在第15天達到了繁殖最高峰。
圖5 LC25濃度乙基多殺菌素汰選6代后西花薊馬后代(F7代)的特定年齡-階段繁殖值(vxj)Fig. 5 Age-stage specific reproductive value (vxj) of offspring (F7 generation) of Frankliniella occidentalisafter selection with LC25 dosage of spinetoram for six generations
2.4.3對F7代兩性生命表參數(shù)的影響:乙基多殺菌素多代脅迫后西花薊馬后代(F7)種群生命參數(shù)見表4。由表可知,乙基多殺菌素脅迫后西花薊馬的凈增殖率(R0=25.9636)、內(nèi)稟增長率(rm=0.1689)、 周限增長率(λ=1.1840)、 平均世代周期(T=19.2352 d)與對照(R0=35.2099,r=0.1731,λ=1.1885,T=20.5852 d)相比均有所降低,但差異不顯著。
表4 LC25濃度乙基多殺菌素汰選6代后西花薊馬后代(F7代)的種群生命參數(shù)Table 4 Life-table parameters of offspring (F7 generation) of Frankliniella occidentalis after selectionwith LC25 dosage of spinetoram for six generations
前人研究表明,低濃度的殺蟲劑脅迫不僅可影響昆蟲的繁殖力、生長發(fā)育、生態(tài)行為和害蟲抗藥性等特征,產(chǎn)生亞致死效應,也可激活或抑制昆蟲體內(nèi)的解毒酶,為害蟲抗藥性進化提供動力(Lee, 2000; Chatonetal., 2001),本研究也有類似的發(fā)現(xiàn)。本研究以LC25濃度的乙基多殺菌素對西花薊馬進行逐代汰選后,發(fā)現(xiàn)西花薊馬對該藥劑抗性不斷增加,汰選第3代和第6代后抗性倍數(shù)分別為2.5和6.4倍,產(chǎn)生了低水平的抗性(表1),表明西花薊馬對乙基多殺菌素的抗性與用藥時間的推移呈正相關關系。侯文杰(2012)研究發(fā)現(xiàn)西花薊馬對多殺菌素的抗性在1-42代內(nèi)發(fā)展呈“J”型增長,當乙基多殺菌素脅迫多代會造成西花薊馬抗性激增,因此長期持續(xù)用藥可能會導致西花薊馬種群的再暴發(fā);而龔佑輝等(2010)的研究結(jié)果顯示低劑量多殺菌素繼代處理西花薊馬40多代后,抗性倍數(shù)僅有6.7倍。不同學者研究結(jié)果不同,可能是由于在不同濃度殺蟲劑選擇壓力下,西花薊馬的抗性發(fā)展速率不同。此外,本研究還發(fā)現(xiàn),長期以菜豆豆莢飼養(yǎng)的西花薊馬更換菜豆植株飼養(yǎng)后,對乙基多殺菌的敏感性也逐代下降,推測原因可能是西花薊馬從菜豆豆莢轉(zhuǎn)移至菜豆植株后,隨著取食代數(shù)的增加對新寄主的適應能力逐漸增強,對殺蟲劑的抵抗力也有所增強。陳銳芬(2011)也發(fā)現(xiàn)西花薊馬在寄主轉(zhuǎn)換初期表現(xiàn)出明顯的不適應,如繁殖力和存活率下降。
代謝解毒是昆蟲抵抗殺蟲劑的重要途徑,本研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)乙基多殺菌素多代脅迫后西花薊馬體內(nèi)CarE和GSTs活性顯著升高。此結(jié)果與龔佑輝等(2009)研究多殺菌素汰選36代后西花薊馬抗性品系體內(nèi)CarE和GSTs活性顯著升高的結(jié)果相似,說明西花薊馬可通過提高體內(nèi)CarE和GSTs活性來增強對多殺菌素類殺蟲劑的代謝。本研究中,乙基多殺菌素(LC25)脅迫6代后西花薊馬2齡若蟲體內(nèi)MFOs和P450s活性降低(圖1),與侯文杰(2012)研究顯示多殺菌素(LC50)汰選46代后的西花薊馬高抗品系CarE, GSTs和MFOs活性與敏感品系均無顯著差異的結(jié)果不同,原因可能是脅迫時間或藥劑濃度不同造成西花薊馬體內(nèi)生化響應程度差異,也可能與西花薊馬抗性增加后靶標位點的敏感性下降有關,還可能是因為LC25濃度乙基多殺菌素長期脅迫削弱了此2種酶在代謝解毒過程中的作用(Espinosaetal., 2005)。
本研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)LC25濃度乙基多殺菌素汰選6代的西花薊馬雌成蟲壽命、產(chǎn)卵期和產(chǎn)卵量均顯著下降(表2),這與付步禮等(2017)研究表明抗乙基多殺菌素種群黃胸薊馬Thripshawaiiensis雌蟲壽命、繁殖力和存活率低于敏感品系的結(jié)果相似。說明西花薊馬可通過以降低種群適合度為代價來增強對殺蟲劑的抗性(Wanetal., 2021)。本研究還發(fā)現(xiàn)LC25濃度乙基多殺菌素處理后也可造成西花薊馬后代發(fā)育歷期縮短,繁殖力降低(表3),說明藥劑汰選對昆蟲影響的累積效應。龍貴云等(2017)也發(fā)現(xiàn)吡蚜酮不僅能降低白背飛虱SogatellafurciferaF0代的繁殖力,抑制種群增長,對F1代也有影響。本結(jié)果表明乙基多殺菌素對西花薊馬種群的凈增殖率和內(nèi)稟增長率等種群參數(shù)沒有明顯影響(表4),這可能是種群參數(shù)反映了昆蟲生長發(fā)育時間、存活率、繁殖力及性比等各因素的綜合影響(張孝羲, 2002),乙基多殺菌素處理雖對西花薊馬壽命、產(chǎn)卵量有明顯的不利影響,但明顯縮短發(fā)育歷期、提高雌性比,最后正負作用相互抵消導致綜合影響不顯著,種群參數(shù)沒有明顯改變。此外,經(jīng)乙基多殺菌素汰選的西花薊馬后代雌性比明顯升高,說明西花薊馬雌性個體比雄性對殺蟲劑具有更強的抵抗力。
綜上所述,本研究結(jié)果表明,乙基多殺菌素連續(xù)脅迫下,西花薊馬一方面通過調(diào)節(jié)體內(nèi)解毒酶活性對殺蟲劑進行代謝解毒作為生化響應,另一方面以縮短發(fā)育歷期、降低繁殖力和存活率等作為抗性發(fā)展的代價。此外,乙基多殺菌素連續(xù)處理6代后,西花薊馬生化響應以及發(fā)育和繁殖改變與楊廣明等(2016)用該藥劑只處理1代后對西花薊馬的影響不同,故推測乙基多殺菌素對西花薊馬的影響具有累積效應,其抗性會隨西花薊馬的世代逐漸增加。因此在使用該藥劑防治西花薊馬時,建議與其他類型殺蟲劑輪換使用,以減緩抗性的發(fā)展。