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荻草谷网蚜抗药性监测及氟啶虫胺腈的亚致死效应分析

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荻草谷网蚜是危害我国小麦的重要害虫之一,每年造成的经济损失严重制约着我国粮食产业的发展。目前,我国对荻草谷网蚜的防控主要以化学杀虫剂为主,但是随着杀虫剂长期不合理的使用导致其抗性问题逐渐突出。氟啶虫胺腈作为第一个砜亚胺类杀虫剂,被广泛应用于蚜虫等刺吸式口器害虫的防治中。明确荻草谷网蚜田间种群对氟啶虫胺腈及其他常用杀虫剂的抗性水平,阐明氟啶虫胺腈诱导后荻草谷网蚜的代谢解毒机制,对于田间麦蚜的防治具有重要意义。基于此,本研究通过开展荻草谷网蚜田间种群抗药性监测及氟啶虫胺腈亚致死效应研究,从分子水平上初步揭示荻草谷网蚜对氟啶虫胺腈代谢抗性的形成机制,为制订麦蚜综合防控管理策略奠定理论基础。主要研究结果如下: 1.我国荻草谷网蚜田间种群对不同杀虫剂的抗性水平 采用浸虫法对2021年我国十个省份荻草谷网蚜田间种群进行抗药性监测,结果表明,荻草谷网蚜田间种群对五种常用杀虫剂(氟啶虫胺腈、高效氯氰菊酯、阿维菌素、吡虫啉和毒死蜱)产生了不同程度的抗性。其中贵州贵阳、湖北襄阳、山西临汾、陕西杨陵和新疆喀什等地区荻草谷网蚜田间种群对吡虫啉和氟啶虫胺腈产生中等水平抗性;安徽合肥、湖北襄阳、河南新乡、山西临汾和新疆喀什等地区荻草谷网蚜田间种群对阿维菌素产生中等水平抗性;此外,大部分种群对高效氯氰菊酯和毒死蜱处于低水平抗性。根据不同杀虫剂对荻草谷网蚜田间种群毒力相关性分析,结果表明吡虫啉和毒死蜱之间存在显著相关性(P<0.01)。 2.氟啶虫胺腈诱导对荻草谷网蚜的亚致死效应及解毒酶的影响 使用年龄-龄期两性生命表研究氟啶虫胺腈亚致死浓度(LC10)对荻草谷网蚜子一代(F1代)生长发育和繁殖力的影响。结果表明氟啶虫胺腈的诱导处理导致荻草谷网蚜若蚜发育历期(1龄和4龄)、成虫繁殖前期(APRP)和总繁殖前期(TPRP)显著缩短。结合年龄-龄期存活率曲线(sxj)及年龄-龄期繁殖力贡献值(vxj)曲线可以看出,在氟啶虫胺腈亚致死浓度处理下荻草谷网蚜F1代试虫存活率及繁殖力下降,表明氟啶虫胺腈的使用不利于荻草谷网蚜种群发展。 根据酶抑制剂对荻草谷网蚜的增效实验,结果表明胡椒基丁醚PBO和氟啶虫胺腈的协同处理对荻草谷网蚜有持续增效作用,暗示细胞色素P450多功能氧化酶(P450)可能在荻草谷网蚜对氟啶虫胺腈的代谢调控机制中发挥主要作用。 3.氟啶虫胺腈诱导对荻草谷网蚜代谢相关P450基因鉴定及功能验证 转录组测序结果表明,使用氟啶虫胺腈亚致死浓度(LC30)处理后,荻草谷网蚜体内共有328条基因表达水平显著变化,其中273条基因显著上调表达,55条基因显著下调表达。使用GO和KEGG数据库进行富集分析,发现部分上调表达的差异基因注释到代谢途径、药物解毒和细胞色素P450氧化还原等途径。对转录组数据中与解毒代谢功能相关的基因进行筛选,其中包括4条UDP-葡萄糖醛酸转移酶基因,8条细胞色素P450多功能氧化酶基因和2条ABC转运蛋白基因。通过qRT-PCR分析相关解毒酶基因mRNA的相对表达水平,并进行序列全长克隆,结果表明,CYP6A13基因表达量显著上调表达1.35倍(P<0.01)。使用纳米材料结合微量点滴法对荻草谷网蚜进行RNAi,结果表明沉默CYP6A13后荻草谷网蚜在氟啶虫胺腈处理下敏感性得到恢复,证实P450基因CYP6A13上调表达在荻草谷网蚜对氟啶虫胺腈的代谢及抗性形成过程中发挥重要作用。

朱赛格

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荻草谷网蚜 抗药性监测 氟啶虫胺腈 亚致死效应

硕士

资源利用与植物保护

李建洪

2022

华中农业大学

中文

S4