编辑推荐:
为探究温度对杀虫剂抗性适合度代价及敏感性的影响,研究人员以草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)近等基因抗性品系(Iso-Diam、Iso-Spin)和敏感品系(Sus)为材料,在 18、22、28、32℃下分析生物学参数及毒力曲线。发现 18℃和 28℃时抗性品系相对适合度显著低于 Sus,且 18℃和 32℃下抗性倍数更高,为抗性管理提供了温度影响依据。
在全球农业生产的舞台上,草地贪夜蛾(
Spodoptera frugiperda)如同一个横行霸道的 “破坏者”,凭借其强大的繁殖能力、广泛的食性和远距离迁飞的本领,在美洲、非洲、亚洲等多地的农田里肆虐,啃食玉米、水稻等多种作物,给农业生产带来了巨大损失。为了遏制其危害,化学杀虫剂成为了重要的防控手段,其中,多杀菌素(spinosyns)和双酰胺类(diamides)杀虫剂因其高效和相对环保的特性,在害虫管理中占据重要地位。然而,随着这些杀虫剂的频繁使用,草地贪夜蛾对它们的抗性问题日益凸显,这不仅降低了农药的防治效果,还可能引发更严重的生态和经济问题。
更值得关注的是,温度作为一个重要的环境因素,可能会对昆虫的生理代谢、杀虫剂的作用效果以及抗性进化产生复杂的影响。但目前关于温度如何影响草地贪夜蛾对这两类杀虫剂抗性的适合度代价(指抗性个体在生存、繁殖等方面与敏感个体相比的劣势)以及敏感性的研究还不够清晰。为了填补这一知识空白,来自相关研究机构的研究人员开展了一项具有重要意义的研究,该研究成果发表在《Crop Protection》上。
研究人员选用了三个草地贪夜蛾品系:实验室敏感品系(Sus)、氯虫苯甲酰胺(chlorantraniliprole,属于双酰胺类)近等基因抗性品系(Iso-Diam)和多杀菌素(spinetoram,属于多杀菌素类)近等基因抗性品系(Iso-Spin)。近等基因系(near-isogenic lines)是指遗传背景几乎相同,仅在目标抗性基因区域存在差异的品系,这使得研究人员能够更精准地评估抗性相关的性状。
研究中主要采用了以下关键技术方法:一是构建生育力生命表,通过观察不同品系在不同温度(18、22、28、32℃)下的发育历期、存活率、繁殖力等生物参数,来评估抗性的适合度代价;二是进行浓度 - 响应曲线(concentration-response curves)测定,通过测定不同温度下各品系对两种杀虫剂的致死中浓度(LC50),计算抗性倍数(resistance ratios),以分析温度对杀虫剂敏感性的影响。
不同温度下抗性品系与敏感品系的生物学参数差异
在 18℃和 28℃时,Iso-Diam 和 Iso-Spin 品系与 Sus 品系在生育力生命表参数上存在显著差异。具体而言,18℃时,Iso-Diam 和 Iso-Spin 品系的相对适合度(relative fitness,衡量抗性个体与敏感个体在适合度上的相对差异)分别为 0.60 和 0.80;28℃时,两者的相对适合度分别为 0.53 和 0.88。这表明在这两个温度下,抗性品系的生存和繁殖能力明显低于敏感品系,存在显著的适合度代价,且氯虫苯甲酰胺抗性品系的适合度代价相对更高。
温度对杀虫剂敏感性的影响
通过浓度 - 响应曲线分析发现,草地贪夜蛾对多杀菌素和氯虫苯甲酰胺的抗性倍数受温度影响显著。在 18℃和 32℃时,两种抗性品系的抗性倍数较高。以多杀菌素抗性品系(Iso-Spin)为例,在 18℃、22℃、28℃、32℃下,其 LC50值分别为 347.6、430.3、307.3、412.1 μg ml-1,对应的抗性倍数分别为 695.2、537.8、341.4、588.7 倍,可见在较低和较高温度下,抗性品系对药剂的敏感性更低,抗性更为突出。
综合研究结果表明,温度显著影响草地贪夜蛾对氯虫苯甲酰胺和多杀菌素的抗性适合度代价及敏感性。在较低(18℃)和较高(28℃、32℃)温度下,抗性品系的适合度代价更为明显或抗性水平更高。这一发现具有重要的实践意义:在制定草地贪夜蛾的抗性管理策略时,必须充分考虑不同地区的温度条件。例如,在温度较高或较低的地区,可能需要调整杀虫剂的使用频率和剂量,或者轮换使用不同作用机制的药剂,以延缓抗性的发展。同时,该研究也为深入理解环境因素与害虫抗性进化的相互作用机制提供了重要的理论依据,有助于在全球气候变化的背景下,更科学有效地开展害虫防治工作,保障农业生产的可持续发展。