新型二酰胺类杀虫剂四硝基利普罗尔（Tetraniliprole）在近等基因型棉铃虫（Spodoptera litura，鳞翅目：夜蛾科）中的抗性机制及其对昆虫生存能力的影响

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Resistance mechanisms and fitness outcomes of tetraniliprole, one novel diamide insecticide, in a near-isogenic strain of Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae)

甜菜夜蛾对新型二嗪虫icides的快速抗性演化机制及适应性研究。通过构建近等基因系（NIL），发现实验室敏感株（Lab-S）与田间抗性株（NC）在rkl受体I4723位点的突变缺失，抗性主要源于细胞色素P450代谢酶系活性增强1.6倍，且增效剂PBO可分别产生1.42和1.48倍的协同增效效果。全生命周期分析表明抗性纯合体存在1.13相对适应度，较敏感株缩短1.16天世代周期，未检测到繁殖力（1.14倍）和生存率（缩短1.16天）的适应性成本。研究为二嗪虫icides轮换策略提供理论依据。

　　近年来，随着农业害虫抗药性问题的日益严重，研究者们对新型杀虫剂的抗药性机制及其对害虫种群的影响进行了深入探讨。以“斜纹夜蛾”（*Spodoptera litura*）为例，这种害虫在全球范围内对多种杀虫剂产生了显著的抗药性，尤其是对近年来广泛应用的双酰胺类杀虫剂——四氯虫酰胺（tetraniliprole）的抗性迅速发展，给农业害虫控制带来了巨大挑战。本文通过对实验室敏感株与田间抗性种群的回交筛选，建立了一个近等基因系（NIL）株系，进一步揭示了四氯虫酰胺抗性的遗传基础及其对害虫种群适应性的潜在影响。

在研究过程中，研究人员首先从河南的一家生物公司获取了一个长期在无农药环境下培养的实验室敏感株（Lab-S）。该株系在无任何杀虫剂暴露的情况下，已经维持了五年以上。与此同时，他们从江西省南昌市的一个莲藕田中收集了一个田间抗性株（NC），该株系在实际田间环境中对四氯虫酰胺表现出极高的抗性。通过多次回交和筛选，研究人员成功构建了一个具有高度抗性但遗传背景尽可能接近Lab-S的NIL株系。该株系对四氯虫酰胺的抗性达到了157.4倍，对氯虫苯甲酰胺（chlorantraniliprole）的抗性也达到了32.7倍，显示出双酰胺类杀虫剂抗性在*Spodoptera litura*中的广泛存在。

值得注意的是，尽管四氯虫酰胺抗性显著，但研究并未发现常见的I4723M/K突变，这通常被认为是双酰胺类杀虫剂抗性的关键靶点。因此，该抗性可能并非由靶点突变直接引起，而是与其他机制有关。为了进一步探究抗性来源，研究人员进行了协同剂和酶活性实验。结果显示，使用邻苯二甲酸二甲酯（PBO）作为协同剂时，对四氯虫酰胺和氯虫苯甲酰胺的协同比分别为1.48和1.42，表明PBO可能在一定程度上增强了这两种杀虫剂的杀虫效果。此外，研究发现NIL株系中的细胞色素P450酶活性比Lab-S株系高出1.6倍，这一结果提示P450酶介导的代谢可能在四氯虫酰胺抗性中扮演了重要角色。

在进一步的实验中，研究团队还对NIL株系的生命周期进行了分析。结果显示，与Lab-S株系相比，NIL株系的平均世代时间缩短了1.16天，净繁殖率提高了1.14倍，相对适应性（relative fitness）达到了1.13。这些数据表明，四氯虫酰胺抗性并未对*Spodoptera litura*的种群适应性造成明显的负面影响，即在抗性形成的过程中，害虫并未表现出显著的适应性代价。这一发现对于理解抗性机制及其对害虫种群动态的影响具有重要意义。

*Spodoptera litura*作为一种全球性的农业害虫，其抗药性问题已经引起了广泛关注。该虫种对多种传统杀虫剂，如拟除虫菊酯类、有机磷类、阿维菌素类和氨基甲酸酯类，均表现出较强的抗性。近年来，随着新型杀虫剂的不断推出，四氯虫酰胺因其广谱活性、高杀虫效率以及较低的环境风险而被广泛应用于农业害虫控制。然而，田间调查发现，四氯虫酰胺的抗性在多个地区已经出现，包括山东、山西、河南、北京、福州、南宁和南昌等地。其中，南昌地区的种群对四氯虫酰胺和氯虫苯甲酰胺的抗性尤为突出，且主要由P450酶的活性增强所介导。这一现象表明，尽管四氯虫酰胺在设计时考虑了减少交叉抗性的可能性，但在实际应用中，其抗性仍然可能通过多种途径迅速发展。

在研究过程中，研究人员还关注了抗性是否会对害虫的生存和繁殖能力造成负面影响。通常情况下，当害虫携带抗性基因时，可能会在某些非抗性环境中表现出适应性代价，例如降低繁殖能力或增加死亡率。然而，本次研究发现，NIL株系在抗性形成后并未表现出明显的适应性代价，反而在某些方面显示出更高的适应性。这一结果对于制定有效的抗药性管理策略具有重要参考价值。一方面，它表明四氯虫酰胺抗性可能主要通过非靶点机制（如代谢增强）形成，而非通过靶点突变；另一方面，它也提示抗性基因的传播可能不会受到显著的适应性限制，从而使得抗性在种群中快速扩散。

为了更全面地理解四氯虫酰胺抗性的形成机制，研究团队还对多个与杀虫剂抗性相关的基因进行了筛查。尽管未发现I4723M/K突变，但研究仍未能排除其他潜在的靶点突变或非靶点抗性机制。此外，研究人员还对P450酶的表达水平和活性进行了深入分析，发现NIL株系中的P450酶活性显著高于Lab-S株系，这一结果进一步支持了P450介导的代谢增强在抗性形成中的作用。然而，研究也指出，P450酶的活性增强可能是多种抗性机制共同作用的结果，而不仅仅是单一基因的变异。

从生态和农业管理的角度来看，四氯虫酰胺抗性的迅速发展凸显了合理使用农药的重要性。在长期单一使用某类杀虫剂的情况下，害虫种群可能会通过自然选择迅速适应，从而导致抗药性水平的上升。因此，为了延缓抗药性的出现，研究者们建议采用轮换使用不同作用机制的杀虫剂，以减少害虫对某一类杀虫剂的适应性压力。此外，结合生物防治、生态调控等非化学手段，也是有效控制害虫抗药性的关键措施。

研究团队还对NIL株系的其他生理和行为特征进行了分析，以评估抗性是否会对害虫的种群动态产生间接影响。例如，研究人员关注了抗性是否会影响害虫的取食行为、活动能力或繁殖策略。然而，目前的研究结果并未发现这些方面的显著变化，表明抗性主要集中在代谢和解毒机制上，而非直接影响害虫的日常行为或生态适应能力。这一发现为后续研究提供了新的方向，即抗性可能主要通过代谢途径增强，而对害虫的其他生存策略影响较小。

在实验方法上，研究人员采用了近等基因系（NIL）技术，这是一种通过回交筛选来减少遗传背景差异的方法。通过这种方法，研究团队能够更准确地识别与抗性相关的基因，而不受其他遗传变异的干扰。NIL技术在昆虫抗药性研究中具有广泛应用，尤其是在评估杀虫剂抗性与种群适应性之间的关系时，它能够提供更为清晰的遗传背景。本研究通过构建NIL株系，不仅揭示了四氯虫酰胺抗性的遗传基础，还为其他杀虫剂抗性研究提供了参考模型。

此外，研究还涉及了协同剂的作用机制。PBO作为一种常见的协同剂，通常用于增强杀虫剂的杀虫效果。在本研究中，PBO对四氯虫酰胺和氯虫苯甲酰胺的协同比分别为1.48和1.42，这一结果表明PBO可能在一定程度上抑制了P450酶的活性，从而提高了杀虫剂的生物有效性。然而，研究也指出，PBO的协同作用可能并不足以逆转抗性，因此在实际应用中，仍需谨慎考虑其使用方式和频率。

从实际应用的角度来看，本研究的发现对于农业害虫管理具有重要的指导意义。首先，四氯虫酰胺的抗性可能主要通过代谢途径形成，而非靶点突变，这为抗性监测和防控提供了新的思路。例如，可以通过检测P450酶的活性来评估害虫对四氯虫酰胺的抗性水平，从而制定相应的防控措施。其次，研究发现抗性并未带来显著的适应性代价，这意味着抗性基因的传播速度可能较快，因此需要采取更为严格的抗药性管理策略，如限制四氯虫酰胺的使用频率，或与其他杀虫剂轮换使用，以延缓抗性的进一步发展。

在农业实践中，杀虫剂的使用往往受到多种因素的影响，包括经济成本、环境影响以及害虫种群的适应性。因此，研究者们不仅需要关注杀虫剂的抗性机制，还应考虑其在实际应用中的综合效益。例如，尽管四氯虫酰胺具有较高的杀虫效率和较低的环境风险，但其抗性的迅速发展可能会导致后续的防控成本上升，甚至影响农作物的产量和质量。因此，在制定杀虫剂使用策略时，应充分考虑抗性发展的可能性，并结合其他管理手段，如生物防治、作物轮作和生态调控，以实现可持续的害虫控制。

本研究还强调了遗传背景在抗药性研究中的重要性。由于抗性可能由多个基因共同调控，单一基因的突变往往不足以解释复杂的抗性现象。因此，通过构建近等基因系，研究者们能够更准确地分离和分析抗性相关基因，从而为抗药性机制的研究提供更为清晰的框架。这一方法不仅适用于*Spodoptera litura*，也可以推广到其他农业害虫的抗药性研究中，以提高研究的准确性和效率。

总的来说，本研究通过对四氯虫酰胺抗性机制的深入分析，揭示了抗性可能主要通过P450酶的活性增强形成，且抗性并未带来显著的适应性代价。这一发现不仅有助于理解四氯虫酰胺抗性的遗传基础，也为农业害虫管理提供了新的理论依据和实践指导。未来的研究可以进一步探讨其他潜在的抗性机制，以及不同抗性机制之间的相互作用，以更全面地应对农业害虫抗药性带来的挑战。同时，结合多种管理手段，合理使用杀虫剂，将是实现农业可持续发展的关键所在。