草地貪夜蛾對甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽和虱螨脲的抗性風險評估

趙金鳳， 邱良妙， 丁雪玲， 姚鳳鑾， 盧學松， 鄭 宇*， 翁啟勇*

(1. 閩臺作物有害生物生態防控國家重點實驗室, 福建省作物有害生物監測與治理重點實驗室，福建省作物有害生物綠色防控工程研究中心, 福建省農業科學院植物保護研究所, 福州 350012; 2. 福建農林大學, 福州 350002)

草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda(J. E. Smith 1797)是一種原產于北美和南美(亞)熱帶地區玉米等作物上的主要害蟲[1-2]。2016年入侵非洲大陸，2018年首次在亞洲發現[3-4]。2019年發現入侵我國后僅一年時間便擴展至26個省份，對我國農作物尤其是玉米和水稻生產造成嚴重威脅[5]。

目前草地貪夜蛾的防治仍然主要依賴化學藥劑，鑒于草地貪夜蛾是新入侵我國的害蟲，國內尚無登記用于防治該蟲的殺蟲劑，農業農村部于2019年6月推薦了17種單劑及其相關的8種復配制劑的應急用藥清單(農辦農[2019]13號)，2020年2月農業農村部根據專家評估調整了推薦用藥名單(農農發[2020]1號)，主要包括14種單劑以及相關的14種復配制劑，其中新型高效大環內酯類殺蟲劑甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(emamectin benzoate, 簡稱甲維鹽)和新一代苯甲酰脲類綠色殺蟲劑虱螨脲(lufenuron)對草地貪夜蛾具較強殺蟲活性，這兩種殺蟲劑也是福建地區用于控制草地貪夜蛾的主要藥劑[6-10]。長期用藥已造成草地貪夜蛾田間種群對有機磷酸酯類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類等傳統殺蟲劑產生高水平抗性[11-13]，對苯甲酰脲類、雙酰胺類、多殺菌素類等新型藥劑也產生了一定抗性[14-17]；在巴西，2016年草地貪夜蛾田間種群已對虱螨脲產生高水平抗性[18]；在美國、波多黎各，2018年草地貪夜蛾田間種群對甲維鹽也產生了低水平抗性[19]。因此，入侵我國的草地貪夜蛾田間種群對農業農村部推薦的應急防治藥劑產生抗藥性的風險不可忽視。

鑒上所述，本研究擬利用甲維鹽和虱螨脲對草地貪夜蛾的室內種群進行抗性汰選，估算抗性發展速率及抗性遺傳力，同時測定抗性汰選品系對其他推薦應急防治藥劑的交互抗性，以期評估草地貪夜蛾對甲維鹽和虱螨脲的抗性風險，為田間合理輪換使用殺蟲劑，延緩殺蟲劑抗性發展提供重要理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

供試草地貪夜蛾于2020年4月采自福建省長泰玉米地，后分為3個種群，其中2個種群分別用甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(甲維鹽)和虱螨脲進行連續的室內汰選，建立甲維鹽和虱螨脲汰選品系；另1個種群在室內無藥劑選擇壓力下連續飼養11代，稱未汰選品系。

1.2 供試殺蟲劑

根據前期草地貪夜蛾田間種群對不同類型殺蟲劑的敏感性測定結果[10]，選擇甲維鹽、乙基多殺菌素、茚蟲威、氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲和蟲螨腈等農業農村部推薦的6種不同類型應急防治殺蟲劑單劑作為室內抗性汰選和交互抗性測定的藥劑，供試殺蟲劑信息詳見表1。

表1 供試殺蟲劑信息Table 1 Information of insecticides

1.3 抗性品系汰選

采用浸葉法[10]，以約30%～70%的致死劑量處理草地貪夜蛾3齡幼蟲，48 h后收集正常存活的草地貪夜蛾繼續飼養，直至化蛹。存活個體作為下一代蟲種，繼代淘汰選擇，每代測定一次毒力回歸方程斜率、LC50及其95%置信限。

1.4 估算抗性遺傳力及抗性發展速率

根據Tabashnik等[20]改進的分析方法估算現實遺傳力h2=R/S。選擇反應R=[log(汰選n代后LC50)-log(汰選前親代LC50)]/n；選擇差異S=iσp，其中選擇強度i=1.583-0.019 333 6p+0.000 042 8p2+3.651 94/p(10

采用Tabashnik[21]基于現實遺傳力h2預測篩選后抗性上升x倍所需代數的抗性發展預測方法x=10nR，以及在50%～90%選擇壓力下，抗性上升10倍所需的代數n=R-1。

1.5 交互抗性的測定

分別測定比較甲維鹽和虱螨脲汰選品系對其他5種殺蟲劑的敏感性(LC50)，毒力測定方法參照《農藥室內生物測定試驗準則》[22]中的浸葉生測法，即用含1%tween 20的蒸餾水將供試殺蟲劑稀釋成系列濃度藥液，每濃度藥液量100 mL。用打孔器將未被藥劑污染的新鮮無蟲玉米葉片打成直徑3 cm的小圓片，分別浸于系列濃度藥液中15 s，取出后在室內晾干。用含1%tween 20的蒸餾水浸漬的小圓片為對照，每個濃度處理重復3次。將晾干的小圓片正面朝上放入底部直徑3.0 cm、頂部直徑3.8 cm的小塑料盒內(塑料盒內預先放置含水脫脂棉，防止葉片脫水)，每盒接入2齡幼蟲10頭，移至人工氣候箱中，溫度(26±1)℃，相對濕度(60±5)%，光周期L∥D=14 h∥10 h，光照強度20 000 lx，48 h后觀察死亡情況，以鑷子輕觸蟲體不能協調運動的個體視為死亡，統計死亡情況并計算其校正死亡率，對比未汰選品系LC50，計算抗性倍數，并評估是否存在交互抗性。

1.6 數據統計與分析

采用Excel 2016對試驗所得數據進行計算，運用SPSS 17.0進行單因素方差分析(One-way ANOVA)和幾率值分析，求出每種殺蟲劑的毒力回歸方程斜率、LC50及其LC50的95%置信限。

抗性倍數(RR)=汰選品系LC50/未汰選品系LC50。RR<1表示負交互抗性，1≤RR<5表示無交互抗性或無抗性，RR≥5表示有交互抗性或有抗性[23]。

2 結果與分析

2.1 草地貪夜蛾對甲維鹽和虱螨脲的室內抗性汰選

用甲維鹽和虱螨脲對田間采集的草地貪夜蛾種群進行繼代抗性汰選，其中甲維鹽汰選品系飼養11代共汰選了8代，虱螨脲汰選品系飼養10代共汰選了6代。

經過甲維鹽室內汰選8代，汰選品系LC50由F0代的0.007 mg/L上升到F11代的0.214 mg/L，抗性倍數為30.57倍。不同的選育階段，抗性發展速率也不同，在汰選前期，草地貪夜蛾對甲維鹽的抗性上升速率較快，F4代后抗性上升速率漸減慢(表2)。經虱螨脲室內汰選6代，汰選品系LC50由F0的0.213 mg/L上升到F10的2.418 mg/L，抗性倍數為11.35倍。與甲維鹽汰選品系抗性發展速率相似，在汰選前期，抗性上升速率較快，F4代后抗性上升速率逐漸減慢(表3)。

表2 草地貪夜蛾對甲維鹽的抗性汰選Table 2 Resistance selection of Spodoptera frugiperda to emamectin benzoate

表3 草地貪夜蛾對虱螨脲的抗性汰選Table 3 Resistance selection of Spodoptera frugiperda to lufenuron

2.2 草地貪夜蛾對甲維鹽和虱螨脲的抗性現實遺傳力及抗性發展速率

分別對草地貪夜蛾甲維鹽和虱螨脲汰選品系的現實遺傳力進行估算，結果(表4)表明，用甲維鹽汰選8代，抗性現實遺傳力h2=0.403，其中F0～F4汰選階段的現實遺傳力為0.307，F6～F11汰選階段的現實遺傳力為0.053；用虱螨脲汰選6代，抗性現實遺傳力h2=0.555。其中F0～F4汰選階段的現實遺傳力為0.359，F6～F10汰選階段的現實遺傳力為0.029。

表4 草地貪夜蛾汰選品系的抗性現實遺傳力Table 4 Realized heritability of resistance strain in Spodoptera frugiperda

如果以甲維鹽汰選8代，虱螨脲汰選6代的抗性現實遺傳力的50%，即汰選品系的現實遺傳力分別為0.201 5和0.277 5時，造成種群50%～90%的個體死亡時甲維鹽汰選品系經過8～15代的汰選抗性就會上升10倍(圖1)；虱螨脲汰選品系經過6～12代的汰選抗性就會上升10倍(圖2)。

圖1 不同選擇壓力下草地貪夜蛾對甲維鹽的抗性上升10倍所需要世代數Fig.1 Generations required for a 10-fold increase in LC50 of emamectin benzoate to Spodoptera frugiperda under different selection pressures

圖2 不同選擇壓力下草地貪夜蛾對虱螨脲的抗性上升10倍所需要世代數Fig.2 Generations required for a 10-fold increase in LC50 of lufenuron to Spodoptera frugiperda under different selection pressures

2.3 草地貪夜蛾甲維鹽、虱螨脲汰選品系對幾種藥劑的交互抗性

草地貪夜蛾種群分別經甲維鹽室內汰選8代，虱螨脲室內汰選6代后，分別測定了汰選品系對茚蟲威、氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲、蟲螨腈和乙基多殺菌素的敏感性。結果表明，甲維鹽汰選品系對氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲、蟲螨腈的抗性倍數分別為1.90、4.51、3.49，表明無交互抗性；對茚蟲威和乙基多殺菌素的抗性倍數分別為6.03倍和6.09倍，表明存在一定交互抗性(表5)。虱螨脲汰選品系對氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽、茚蟲威、蟲螨腈和乙基多殺菌素的抗性倍數分別為1.87、3.6、3.22、4.35倍和3.72倍，表明均無交互抗性(表6)。

表5 草地貪夜蛾甲維鹽汰選品系對幾種殺蟲劑的交互抗性1)Table 5 Cross-resistance of emamectin benzoate-selected Spodoptera frugiperda to several insecticides

表6 草地貪夜蛾虱螨脲汰選品系對幾種殺蟲劑的交互抗性Table 6 Cross-resistance of lufenuron-selected Spodoptera frugiperda to several insecticides

3 結論與討論

化學防治一直是草地貪夜蛾防治的重要措施之一，如果害蟲長期處于殺蟲劑的選擇壓力下，敏感個體逐漸被消滅，抗性個體存活下來，種群的抗藥性將逐漸發展[24]。本研究中甲維鹽汰選品系飼養11代共汰選了8代，LC50由F0代的0.007 mg/L上升到F11代的0.214 mg/L，抗性倍數為30.57倍；虱螨脲汰選品系飼養10代共汰選了6代，LC50由F0代的0.213 mg/L上升到F10代的2.418 mg/L，抗性倍數為11.35倍，表明在短期高強度的殺蟲劑選擇壓下，草地貪夜蛾對甲維鹽和虱螨脲存在快速產生抗性的風險。

抗性現實遺傳力是抗藥性風險評估的一項重要參數。本研究發現，甲維鹽汰選8代，F0～F4汰選階段的現實遺傳力為0.307，而F6～F11汰選階段的現實遺傳力僅為0.053；虱螨脲汰選6代，F0～F4汰選階段的現實遺傳力為0.359，而F6～F10汰選階段的現實遺傳力僅為0.029。兩種藥劑汰選期間均表現出汰選前期現實遺傳力遠大于汰選后期的現實遺傳力，這與丁烯氟蟲腈溴、氰蟲酰胺和Bt對小菜蛾Plutellaxylostella抗性的篩選結果一致[21,25-26]，也與甲維鹽對棉鈴蟲Helicoverpaarmigera抗性選育初期和后期的抗性發展情況相似[25]，表明草地貪夜蛾初始種群中存在抗性基因，子代的抗性表現型可由遺傳變異來實現，抗性發展較快，h2值較大；隨著抗性篩選的持續進行，敏感基因逐漸被淘汰，抗性基因逐漸穩定，抗性表現型由遺傳變異導致的占比下降，抗性發展減慢，h2值也逐漸降低[27]。根據抗性現實遺傳力進行的抗性風險評估對預防抗性發展及抗性綜合治理具有重要的指導意義，但由于室內選擇環境相比于田間更穩定，環境方差變化較小，因此室內h2值估算可能高于田間的實際值。本研究按照甲維鹽汰選8代，虱螨脲汰選6代的抗性現實遺傳力的一半估算在50%～90%的選擇壓力下草地貪夜蛾對甲維鹽和虱螨脲的抗性上升10倍所需要的世代數，結果顯示，甲維鹽汰選品系經過8～15代，虱螨脲汰選品系經過6～12代汰選抗性就會上升10倍。據報道，在28℃條件下，草地貪夜蛾30 d左右即可完成1個世代[27-28]，草地貪夜蛾在福建鮮食玉米整個生長期均可為害，而且世代重疊嚴重，夏秋季玉米經常由于蟲情嚴重在一個生產季節內連續多次使用1種或同類型殺蟲劑，田間防效正常情況下均可達到80%～90%，表明田間草地貪夜蛾對甲維鹽和虱螨脲存在產生抗性的風險，需密切監測田間抗藥性的發展。

交互抗性測定結果發現，草地貪夜蛾甲維鹽汰選品系產生30.57倍抗性后對氯蟲苯甲酰胺、虱螨脲、蟲螨腈無交互抗性，對茚蟲威和乙基多殺菌素存在一定交互抗性；草地貪夜蛾虱螨脲汰選品系產生11.35倍抗性后對氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽、茚蟲威、蟲螨腈和乙基多殺菌素均無交互抗性。由于本研究汰選品系汰選代數均較短，各藥劑之間的交互抗性及其產生交互抗性的機理有待進一步研究明確。雖然室內抗性汰選結果不能直接應用于田間，但仍提供了抗性產生的明確證據，為草地貪夜蛾抗性治理措施提供重要參考。根據研究結果，在田間草地貪夜蛾的化學防治中應科學安排甲維鹽和虱螨脲使用頻度，降低田間藥劑選擇壓力，避免或延緩抗藥性產生和發展。