水稻纵卷叶螟对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的多重解毒酶介导抗性机制研究

为解决水稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）对有机磷（acephate、quinalphos）和氨基甲酸酯类（carbosulfan）杀虫剂的抗性问题，研究人员通过生物测定和生化分析，首次揭示了印度地区acephate抗性及全球首例carbosulfan抗性案例。研究发现，抗性由羧酸酯酶（CarE）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）和细胞色素P450（Cyt P450）等解毒酶活性增强介导，且不同种群抗性机制存在异质性（如PKD种群CarE介导acephate抗性，SR=24.81倍）。该研究为抗性治理策略（如杀虫剂轮换）提供了关键数据支撑。

　　

水稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）是亚洲稻区最具破坏性的食叶性害虫，在印度喀拉拉邦等地曾导致高达85%的产量损失。长期以来，农民依赖有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂防控，但田间药效下降现象频发，却缺乏系统性抗性评估数据。更棘手的是，国际杀虫剂抗性数据库（APRD）中关于该害虫的抗性记录极少，且印度尚未报道acephate和carbosulfan的抗性案例。这种知识空白使得抗性监测和治理策略的制定举步维艰。

为填补这一空白，喀拉拉农业大学的研究团队对喀拉拉邦5个农业生态区（AEU）的田间种群展开研究，通过生物测定、生化分析和增效剂验证，首次揭示了水稻纵卷叶螟对acephate（抗性比RR 5.07–172.53）、quinalphos（RR 133.24–611.37）和carbosulfan（RR 25.40–347.96）的多重抗性谱系。尤为重要的是，该研究不仅报道了印度首例acephate抗性，更首次在全球范围内发现carbosulfan抗性，相关成果发表在《Crop Protection》上。

研究采用三大关键技术：1）基于WYD敏感种群的参照生物测定法，计算LC₅₀和抗性比（RR）；2）检测羧酸酯酶（CarE）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）和细胞色素P450单加氧酶（Cyt P450）活性；3）通过增效剂（TPP、PBO、DEM）抑制实验验证特定解毒酶在抗性中的作用（如TPP抑制CarE后acephate在PKD种群的增效比SR达24.81倍）。

研究结果

田间种群对选定杀虫剂的敏感性
以WYD种群为敏感基线，发现所有测试种群均产生抗性。其中KUD种群对quinalphos抗性最高（RR=611.37倍），而PKD种群对acephate抗性最显著（RR=172.53倍）。carbosulfan抗性在TCR种群达峰值（RR=347.96倍），首次证实该药剂在全球范围内的失效风险。

解毒酶活性与抗性机制
抗性机制呈现种群特异性：

• CarE主导PKD种群acephate抗性（TPP增效24.81倍）及KUD/TCR种群quinalphos抗性（TPP增效51.69–104.11倍）；
• Cyt P450导致KUD种群acephate抗性（PBO增效72.01倍）和ONT种群carbosulfan抗性（PBO增效3.13倍）；
• 多重酶协同作用见于TCR种群acephate抗性、PKD/ONT种群quinalphos抗性及PKD/KUD/TCR种群carbosulfan抗性。

讨论与结论
该研究揭示了水稻纵卷叶螟抗性进化的复杂图景：不同地理种群因长期暴露于特定杀虫剂选择压力，进化出差异化的代谢抗性通路。例如，Palakkad地区（PKD）CarE介导的acephate抗性可能与历史用药偏好相关，而Kuttanad（KUD）P450的高表达则可能反映其对多药抗性的适应性。

研究意义在于：1）首次建立印度acephate和全球carbosulfan抗性基线；2）证实抗性治理需考虑区域特异性机制——单纯轮换杀虫剂可能无效（如对多重酶介导的TCR种群），需结合酶抑制剂（如PBO）或替代药剂；3）为其他鳞翅目害虫（如二化螟、小菜蛾）的抗性研究提供范式。作者强调，未来应监测解毒酶基因表达变异，并开发基于抗性机制的精准治理策略。