烯啶蟲胺對褐飛虱的亞致死效應

程世陽 龔佑輝 王福蓮

摘要 測定了烯啶蟲胺亞致死濃度對處理當代褐飛虱及其子代生物學特性的影響。結果表明：與對照相比，烯啶蟲胺亞致死濃度LC15（0.011 mg/L）處理褐飛虱3齡若蟲，其發育歷期顯著延長，成蟲羽化率顯著下降，單雌產卵量從226.6粒下降到176.4粒，產卵期也顯著縮短;子代的發育歷期比對照組顯著縮短，而子代的產卵量、產卵期和成蟲壽命均與對照組無顯著差異。子代種群數量趨勢指數與對照組也無明顯差異。上述結果表明，烯啶蟲胺亞致死濃度處理對當代褐飛虱生長發育和繁殖產生不利影響，子代發育歷期縮短可能使褐飛虱存在一定的再猖獗風險。

關鍵詞 烯啶蟲胺; 褐飛虱; 亞致死效應; 繁殖力; 生物適合度

中圖分類號： S 435.112.3 ?文獻標識碼： B ?DOI： 10.16688/j.zwbh.2019476

Abstract The effects of sublethal concentration of nitenpyram on performance of the treated generation and the F1 generation of Nilaparvata lugens were assessed. When the 3rd instar nymphs of brown planthopper were exposed to nitenpyram at the LC15 （0.011 mg/L）， nymphal development was significantly prolonged， adult emergence rate was significantly decreased， fecundity per female was significantly decreased from 226.6 to 176.4， and oviposition period was also significantly shortened. In the F1 generation， the nymphal developmental duration was significantly shortened， while fecundity， oviposition period， adult longevity， and population trend index were not significantly affected by the treatment on the parental generation. These results indicate that the sublethal concentration of nitenpyram has adverse effects on growth and development of the treated generation of brown planthopper， but the negative effects are not as pronounced in the offspring （F1） generation. The shorter developmental duration of the F1 generation may pose a possible risk of population resurgence after N. lugens exposure to sublethal concentration of nitenpyram.

Key words nitenpyram; Nilaparvata lugens; sublethal effect; fecundity; biological fitness

褐飛虱Nilaparvata lugens （Stl）是目前為害水稻的重要害蟲之一，遍布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區。其主要通過直接刺吸稻莖韌皮部的汁液;和傳播水稻病毒（齒葉矮縮病毒和草狀叢矮病毒）導致水稻減產，嚴重時呈“虱燒”狀[1]。在中國每年發生3～8代，為害單季中、晚稻和雙季早稻較重。2005年-2007年，我國曾連續三年褐飛虱大發生，對水稻生產構成嚴重威脅[2]。現在亞洲地區平均每年由褐飛虱造成的水稻減產約100萬t[3]。

殺蟲劑施于田間后，毒力會隨著時間的推移和環境的改變逐漸遞減，從而形成亞致死劑量[4-5]。當個體暴露在該劑量條件下時，對個體生理和行為上產生的影響稱為亞致死效應[6]。因殺蟲劑種類、劑量高低和其作用對象不同，亞致死效應會對昆蟲的生長發育產生不同影響[7]，如不利于昆蟲生長發育[8-10]，刺激增殖[11-12]，導致害蟲對農藥的耐受性或抗藥性增加[13-14]及害蟲再猖獗[15-16]。

烯啶蟲胺屬于氯代煙堿類殺蟲劑，作用于昆蟲中樞神經系統的煙堿型乙酰膽堿受體[17]。烯啶蟲胺是防治刺吸式口器害蟲的主要殺蟲劑，近年來作為替代產品用于防治對吡蟲啉有抗性的褐飛虱種群[18-20]。由于烯啶蟲胺近年來的大量使用，關注褐飛虱田間種群的敏感性非常重要。Zhang等[20]報道褐飛虱田間種群對烯啶蟲胺的LC50為0.45～6.44 mg/L，顯示出中等抗性水平。廣東和湖北稻區褐飛虱對烯啶蟲胺產生了低到中等水平的抗性[21-22]。

了解藥劑的亞致死效應是評估其管理風險的關鍵[23]。目前，烯啶蟲胺是防治褐飛虱的主要殺蟲劑，而關于其亞致死劑量對褐飛虱生長發育和種群發展的影響研究較少。我們在室內研究了烯啶蟲胺亞致死濃度對處理當代褐飛虱及其子代生物學特性的影響，可為褐飛虱的可持續治理及烯啶蟲胺的科學合理使用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

供試褐飛虱種群受贈于華中農業大學李建洪教授實驗室，原采集于湖北農業科學院水稻田，在未接觸過任何農藥的情況下用‘臺中一號稻苗室內飼養已10年以上，飼養條件為（27±1）℃、光周期L∥D=16 h∥8 h、相對濕度在70%左右。

1.2 供試藥劑

烯啶蟲胺（nitenpyram）原藥，純度97%，購自北京普益華科技有限公司（Macklin），TritonX-100購自國藥集團化學試劑有限公司，丙酮購自北京化工廠。

1.3 毒力測定

烯啶蟲胺對褐飛虱的毒力測定采用稻苗浸漬法[24-26]。用電子天平（精度為萬分之一）稱取烯啶蟲胺原藥，用丙酮溶解，然后用含0.1% Triton X-100的蒸餾水稀釋成一系列濃度。選取長勢良好，高約7 cm的‘TN1稻苗20株左右，洗凈。然后將稻苗分別在不同濃度的藥液中浸泡30 s，用濕潤脫脂棉包裹根部，并放進一次性塑料杯（d=5 cm，h=7.5 cm）中，每杯接入3齡若蟲15頭，罩上紗網罩。靜置2 h后，剔除損傷個體。以含0.1% Triton X-100的蒸餾水作為對照，每個處理重復3次，然后將裝置放入溫度（27±1）℃，相對濕度70%，光周期L∥D=16 h∥8 h的人工氣候箱中。96 h后檢查并記錄死亡情況。

1.4 烯啶蟲胺亞致死劑量處理對褐飛虱生物學特性的影響1.4.1 對處理當代的影響

若蟲生長發育和存活率：根據烯啶蟲胺毒力測定結果，用供試褐飛虱種群的LC15作為亞致死濃度處理褐飛虱3齡若蟲，同時用只含0.1% Triton X-100的蒸餾水為對照，處理方法同1.3。每處理40頭若蟲，每個處理設置3次重復。96 h后存活若蟲單頭轉移到平底玻璃試管（d=25 mm，h=75 mm）中的分蘗期稻苗的莖段（4～5 cm）上，試管內加1 mL的滅菌超純水保持莖段新鮮。每日觀察記錄直至成蟲羽化。每2 d更換一次稻莖。處理后若蟲飼養在上述人工氣候箱中。

成蟲繁殖力：取初羽化的成蟲隨機配對，飼養于平底玻璃試管（d=40 mm，h=180 mm）內，管內有高約10 cm且長勢良好的稻苗[27]，管口用尼龍網封口。每天定時觀察，記錄每日孵化的若蟲數量（計數后移出用于下述試驗）和成蟲存活狀況，直至成蟲死亡。一對成蟲為一次重復，每處理至少15個重復。計算每雌產卵量和成蟲壽命。

1.4.2 對子代的影響

隨機選取處理組和對照組24 h內孵化的若蟲，轉移至含1 mL滅菌超純水的平底玻璃試管（d=25 mm，h=75 mm）內分蘗期稻苗的莖段（4～5 cm）上單頭培養，用保鮮膜封口。每組4個重復，每重復25頭若蟲。每2 d更換一次稻莖。每天觀察記錄若蟲的存活情況，直至羽化為成蟲。計算齡期、初孵若蟲到3齡若蟲存活率（Sr1）、3齡到5齡若蟲存活率（Sr2）、雌蟲比例（Fr）。子代繁殖力測定方法同親代，并計算羽化率（Er）、交配率（Cr）、每雌產卵量（Fd）。

參照龐雄飛和劉澤文的方法構建實驗種群生命表[28-30]，并據此計算種群數量趨勢指數（I），確定相對適合度的變化。Nt=N0×Sr1×Sr2×Er×Cr×Fr×Fd

I=Nt/N01.5 數據處理

采用POLO-Plus2.0軟件計算LC15值。采用獨立樣本t檢驗分析褐飛虱發育歷期、壽命、產卵量等在處理組與對照組之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 烯啶蟲胺的毒力

烯啶蟲胺對褐飛虱的毒力測定結果如表1。烯啶蟲胺對褐飛虱3齡若蟲的LC50和LC15分別為0.023 mg/L和0.009 mg/L。

2.2 烯啶蟲胺亞致死濃度對處理當代褐飛虱生長發育和繁殖力的影響 ?如圖1所示。LC15的烯啶蟲胺處理褐飛虱3齡若蟲后，與對照相比，從3齡若蟲到羽化為成蟲的時間顯著延長了0.4 d（P=0.006），且成蟲羽化率顯著下降17.1%（P=0.005）。LC15的烯啶蟲胺處理3齡若蟲后雌蟲壽命從17.7 d顯著降低到14.5 d（P=0.002），但雄蟲壽命反而從15.8 d顯著增加到19.0 d（P=0.014）（圖2）。雌蟲的單雌產卵量（176.4粒）相對于對照（226.6粒）顯著下降（P=0.001）、產卵期相比對照也顯著縮短1.4 d（P=0.021）（圖3）。

2.3 烯啶蟲胺亞致死濃度對子代褐飛虱適合度的影響

LC15的烯啶蟲胺處理褐飛虱3齡若蟲后，與對照相比，子代若蟲期顯著縮短0.7 d（P=0.026）。這主要是5齡若蟲的歷期由5.2 d顯著縮短到4.8 d（P=0.037）所致，而其他齡期發育期與對照相比均無顯著差異（P>0.05）（表2）。

子代產卵期和單雌產卵量（孵化若蟲數量）與對照之間均無顯著差異（P>0.05）（圖4），子代成蟲壽命不論雌雄均與對照組之間無顯著差異（P>0.05）（圖5）。

LC15的烯啶蟲胺處理后子代1齡至3齡若蟲的存活率和成蟲羽化率顯著低于對照（表3），3齡至5齡若蟲的存活率、雌蟲比例、交配率及單雌產卵量在處理組與對照組間差異不顯著。LC15的烯啶蟲胺處理后的子代種群數量趨勢指數與對照無明顯差異（表3）。

3 討論

烯啶蟲胺作為第二代新煙堿類殺蟲劑，因為其防治效果好及褐飛虱對吡蟲啉抗性的不斷提升，而廣泛應用于褐飛虱防治[31-33]。研究表明，烯啶蟲胺對于褐飛虱有很好的防治效果[22，34]。

亞致死劑量的殺蟲劑對昆蟲的生長發育、生殖力、行為和抗藥性發展都會產生不同程度的影響[6]。一些研究表明，亞致死劑量的殺蟲劑會刺激害蟲增殖。如溴氰菊酯LC5處理后，褐飛虱產卵前期顯著縮短、產卵期和產卵量顯著增加，表現出顯著的刺激增殖作用[35]。Zeng等[12]研究發現用LC30的吡蟲啉和溴氰蟲酰胺處理桃蚜能提高F1代的繁殖力。但更多研究表明亞致死劑量往往對害蟲生長發育產生不利影響。例如亞致死劑量的氯蟲苯甲酰胺和毒死蜱處理可顯著降低甜菜夜蛾的化蛹率、蛹重、羽化率和單雌產卵量，從而對甜菜夜蛾種群的增長產生不利影響[7]。但即使是同一種藥劑，不同的亞致死劑量以及處理后不同的世代也表現出不同的亞致死效應。Tang 等[11]研究表明，LC25的氟吡呋喃酮處理對F1代桃蚜具有顯著刺激生殖的作用，但可抑制F2代的生長發育和繁殖。LC10的噻蟲嗪可顯著刺激桃蚜的繁殖力，但LC30處理則對桃蚜的生長發育和繁殖存在不利影響[36]。我們研究發現，烯啶蟲胺的亞致死劑量LC15處理褐飛虱3齡若蟲對處理當代的生長發育和繁殖均產生不利影響（圖1～3、表2），從而抑制其種群發展。但在子代中，僅若蟲發育歷期、1～3齡若蟲存活率和成蟲羽化率有顯著下降（圖4～5、表3），即對子代的影響不如對處理當代的影響大。LC15的烯啶蟲胺處理后子代的種群趨勢指數是對照的96%（表3），表明對子代的適合度影響不大。與此不同的是，吡蟲啉亞致死劑量處理褐飛虱后，子代種群適合度明顯下降（為對照的0.838）[37]。由于子代發育歷期縮短，烯啶蟲胺亞致死劑量處理可能使褐飛虱產生再猖獗的可能。

本文研究結果對褐飛虱的有效控制具有一定的參考價值，但因為所用試蟲為室內敏感種群，仍無法準確推測出烯啶蟲胺亞致死劑量在田間施用后會對田間褐飛虱產生怎樣的影響，且尚不明確連續多代處理對褐飛虱的效應，特別是對其耐藥性或抗性發展會產生怎樣的影響。另外，褐飛虱對烯啶蟲胺的抗藥性發展與P450多功能氧化酶和酯酶的活性上升有關[27]，那么連續多代亞致死劑量處理會如何影響褐飛虱體內的解毒酶活性。這些問題都需開展進一步研究，以便為烯啶蟲胺的合理使用和褐飛虱的適應性或抗性發展提供更多理論支持和科學依據。

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（責任編輯： 田 喆）