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文章信息
- 范明秋, 周毅彬, 刘曜, 冷培恩
- FAN Ming-qiu, ZHOU Yi-bin, LIU Yao, LENG Pei-en
- 上海市和湖南省永州市中华按蚊成蚊对杀虫剂的抗药性比较研究
- Resistances of wild Anopheles sinensis adult populations to five insecticides in Shanghai and Daoxian county of Hunan province
- 中国媒介生物学及控制杂志, 2015, 26(3): 242-248
- Chin J Vector Biol & Control, 2015, 26(3): 242-248
- 10.11853/j.issn.1003.4692.2015.03.006
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文章历史
- 收稿日期:2015-01-30
蚊虫抗药性的产生和发展,将导致蚊虫控制效果下降,杀虫剂使用剂量和频次增加,不仅增加蚊虫控制成本,也使得向环境中释放更多的有害物质。抗药性监测可准确掌握靶标抗性水平,及时提出抗性治理策略,采取有效的抗性治理措施,延缓抗药性的产生和发展。因此,中国疾病预防控制中心(CDC)传染病预防控制所于2007年起启动了全国重要病媒生物抗药性监测系统。
本研究报告了上海市部分地区以及湖南省永州市道县中华按蚊(Anopheles sinensis)野外种群对溴氰菊酯、高效氯氰菊酯、氯菊酯、仲丁威和杀螟硫磷的抗药性水平。 1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 供试昆虫
中华按蚊实验室敏感品系,引自中国CDC寄生虫病预防控制所,1960年代饲养至今,未接触过任何杀虫剂。中华按蚊野外种群采自上海市青浦区、宝山区、嘉定区、金山区、崇明县和湖南省永州市道县6个地区。 1.1.2 器材
电动吸蚊器、手电筒、蚊虫饲养笼(30 cm×30 cm×30 cm的尼龙纱笼和笼架)、棉花、纱布、培养皿、5%葡萄糖水、GPS定位仪。 1.1.3 药纸制备
根据本实验室中华按蚊敏感品系对溴氰菊酯、氯菊酯、高效氯氰菊酯、仲丁威和杀螟硫磷毒力敏感基线的测定结果,结合WHO提供按蚊成蚊的诊断剂量(表 1),野外中华按蚊种群测试药剂的浓度定为0.05%溴氰菊酯、0.75%氯菊酯、0.25%高效氯氰菊酯、0.10%仲丁威和1.00%杀螟硫磷。
溴氰菊酯、氯菊酯、杀螟硫磷和对照组的药纸统一由中国CDC传染病预防控制所媒介生物控制室向国外厂家订购。高效氯氰菊酯和仲丁威药纸由本实验室在实验前两三天制备。这两种原药由中国CDC传染病预防控制所媒介生物控制室提供。丙酮(苏州市三杰化学品科技有限公司)、乙醚(常熟市杨园化工有限公司)、矿物白油(国药集团化学试剂公司),均为分析纯级。
药纸制备方法:将白油和乙醚按1∶2比例混合作为溶剂。杀虫剂按需要量溶解其中,配成一定浓度,吸取2.14 ml均匀滴于16.0 cm×12.5 cm的新华Ⅰ号滤纸上。2 h后,待溶剂挥发后即可使用[1]。 1.2 实验方法 1.2.1 试虫采集
现场采集蚊虫地点一般为水稻田附近的农户,通常为猪圈、牛棚等。青浦和宝山区的采集点为农户家的猪圈,嘉定和金山区的采集点为标准化奶牛场,崇明县的采集点为标准化养猪场,道县的采集点为农户家的牛棚(表 2)。6次野外实验均在8月进行,此时为中华按蚊密度较高时段。采集时间为19:00、20:00或06:00、07:00。
用电动吸蚊器采集吸血的雌性中华按蚊,采集后立即放入饲养笼,并放置吸有葡萄糖水的棉花。如果不是立即实验,则在饲养笼上加盖湿的纱布,保持环境湿度,以免蚊虫死亡。蚊虫采集完毕后,尽快进行实验。 1.2.2 测试方法
滤纸接触法为Busvine所首创,曾被称为Busvine-Nash法。经WHO多次审定修改,现为成蚊抗性测定的标准方法(WHO法)。
吸取25只吸血雌蚊放入恢复筒内,然后抽开隔板,将恢复筒内的蚊虫吹入装有药纸的接触筒内,迅速关闭隔板,将筒放平,此时开始计算接触时间,接触1 h后再次抽开隔板,将蚊虫吹入恢复筒内,再将隔板关闭,取下接触筒,将恢复筒直立,用浸有5%葡萄糖水的棉花团置于尼龙纱网上,保持在室温25~30 ℃,湿度(70±5)%的环境内。记录接触药纸1 h击倒数,恢复饲养24 h后检查死亡数。同时设立空白对照,实验重复3次。若对照组死亡率>20%时,实验无效重做。
成蚊击倒判断标准:试虫翻背,腹部向上,不能飞行和爬行。
成蚊死亡判断标准:身体翻转、侧歪不能运动或四肢可以轻微颤动。 1.2.3 数据处理与分析
用SPSS 17.0软件记录处理虫数,进行数据统计。击倒率按以下公式计算:
根据死亡率判定抗药性级别:死亡率98%~100%为敏感群体(S);死亡率80%~97%为初步抗性群体(M);死亡率<80%为抗性群体(R);死亡率<50%为高抗性群体(R*)[2]。 2 结 果 2.1 中华按蚊成蚊对杀虫剂的抗药性 2.1.1 中华按蚊对溴氰菊酯的抗性
敏感品系接触0.05%溴氰菊酯药纸1 h后,击倒率为97.33%,24 h死亡率为100%。野外种群的击倒率在5.08%~10.39%之间,死亡率在27.12%~76.62%,均为抗性群体;湖南省永州市道县野外种群击倒率和死亡率均为最低,分别是5.08%和27.12%;上海市嘉定区野外种群的击倒率和死亡率在6个野外采集点中均为最高,分别是10.39%和76.62%。湖南省永州市道县、上海市青浦区、宝山区和崇明县均已达到高抗性级别(表 3、图 1)。
2.1.2 中华按蚊对氯菊酯的抗性敏感品系接触0.75%氯菊酯药纸1 h后,击倒率为67.16%,死亡率为98.51%。野外种群击倒率在6.00%~38.46%之间,死亡率在30.00%~73.61%之间,均为抗性群体;上海市金山区野外种群的死亡率在6个野外采集点中为最高(73.61%);上海市宝山区的野外种群死亡率为6个采集点中最低,仅为30.00%,其次是上海市青浦区野外种群,均达到高抗性级别。 2.1.3 中华按蚊对高效氯氰菊酯的抗性
敏感品系接触0.25%高效氯氰菊酯药纸1 h后,击倒率为98.67%,死亡率为100%。野外种群击倒率在18.18%~96.94%之间,死亡率在37.29%~83.78%之间,均产生了抗性;上海市宝山区的野外种群在6个采集点中的死亡率最低,为37.29%,其次为湖南省永州市道县,这两个地区达到了高抗性级别;上海市崇明县和嘉定区的野外种群死亡率分别为83.78%和83.56%,属于初步抗性群体。 2.1.4 中华按蚊对仲丁威的抗性
敏感品系接触0.10%仲丁威药纸1 h后,击倒率为100%,死亡率为100%。野外种群击倒率在8.77%~38.10%之间,死亡率在36.67%~85.51%之间,均已产生抗性。湖南省永州市道县的野外种群在6个采集点中的死亡率最低,为36.67%,其次是上海市宝山和青浦区,3个地区的中华按蚊种群已达到高抗性级别;上海市嘉定区的野外种群在6个采集点中的死亡率最高,为85.51%,属于初步抗性群体。 2.1.5 中华按蚊对杀螟硫磷的抗性
敏感品系接触1.00%杀螟硫磷药纸1 h后,击倒率为40.00%,死亡率为98.67%。野外种群击倒率在0~27.50%之间,死亡率在16.67%~69.62%之间,均为抗性群体。湖南省永州市道县、上海市嘉定、宝山和金山区的野外种群击倒率均<10%;上海市宝山区的野外种群在6个采集点中的死亡率最低,为16.67%,其次为湖南省永州市道县,为37.21%,均属于高抗性级别。 2.2 中华按蚊对不同杀虫剂敏感性的相关性分析
在6个采集点中,溴氰菊酯和高效氯氰菊酯对中华按蚊成蚊的抗药性测定,死亡率呈线性相关(y=0.685x+31.161,R2=0.7076,P<0.05);溴氰菊酯和仲丁威对中华按蚊成蚊的抗药性测定,死亡率呈线性相关(y=0.713x+24.864,R2=0.7775,P<0.05)(图 2)。仲丁威和高效氯氰菊酯对中华按蚊成蚊的抗药性测定,死亡率呈线性相关(y=0.960x+7.336,R2=0.9072,P<0.05);杀螟硫磷和高效氯氰菊酯对中华按蚊成蚊的抗药性测定,死亡率呈线性相关(y=0.883x+15.871,R2=0.8322,P<0.05)(图 3)。杀螟硫磷和氯菊酯对中华按蚊成蚊的抗药性测定,死亡率呈线性相关(y=0.622x+21.696,R2=0.6871,P<0.05)(图 4)。其他几种杀虫剂两两之间差异无统计学意义。
3 讨 论化学防治蚊虫的方法由于高效、快速、经济、简便等特点而被广泛使用,对保证农业丰收和保障居民健康起到很大作用。但若长期不合理地大量使用杀虫剂,不但会造成环境污染,而且还会产生抗药性。蚊虫抗药性一旦产生,其对杀虫剂的敏感将不易恢复。 3.1 中华按蚊成蚊对杀虫剂的抗药性分析
拟除虫菊酯类药物具有高效、低毒、无环境污染等优越性,是一类理想的杀虫剂[3]。我国20世纪80年代初期使用拟除虫菊酯类药物对害虫进行杀灭,到目前为止至少已有50种不同的媒介害虫对菊酯类药剂产生抗性[4]。氨基甲酸酯类杀虫剂自20世纪50年代问世以来,在短短二十几年就发展为与有机磷类、拟除虫菊酯类杀虫剂并驾齐驱的三大农药之一。这类化合物对昆虫多数具有触杀和胃毒作用,有的还兼有熏蒸和内吸作用,具有速效性好,选择性强,残留低,残效期长的特点。有机磷类杀虫剂自50年代出现,经过50多年的开发和使用,目前它的年销售额和使用量约占整个杀虫剂市场的三分之一[5]。其具有广谱、高效、速效、生态学上可接受和价格合理的优点。但其对哺乳动物的口服毒性大,在家庭中使用给居民带来不安全感。
本研究调查的6个采集点中华按蚊成蚊对3种拟除虫菊酯类杀虫剂(溴氰菊酯、氯菊酯、高效氯氰菊酯)、氨基甲酸酯类杀虫剂(仲丁威)和有机磷类杀虫剂(杀螟硫磷)的敏感性调查结果发现,6个采集点的中华按蚊对5种杀虫剂均已产生抗性。其中湖南省永州市道县对除氯菊酯外的其他4种药物均产生高抗性;而上海市宝山区对除高效氯氰菊酯以外的其余4种杀虫剂的敏感性均达到高抗性级别;上海市青浦区对溴氰菊酯、氯菊酯和仲丁威产生了高抗性;上海市嘉定区对高效氯氰菊酯和仲丁威产生了初步抗性。由此可以看出,中华按蚊对常见杀虫剂已产生普遍抗性,而且抗性程度显著。对于相同类型的杀虫剂,却表现出不同地理种群对同一种杀虫剂的抗药性不同,而同一地理种群对不同杀虫剂的抗药性表现也不相同,可能与杀虫剂本身的特点有关,或者与不同区域杀虫剂的使用剂量和频次有关。
本次研究的6个采集点主要分为2种类型,农户家和标准化的养殖场。从所得结果看到,发生高抗性群体的中华按蚊主要集中在湖南省永州市道县、上海市青浦和宝山区,这3个采集点均属于农户家的饲养棚,环境较差;而上海市嘉定区和崇明县的中华按蚊对部分药物的抗药性处于初步抗性阶段,这2个采集点均属于标准化的养殖场。可见,中华按蚊的抗药性问题,更大程度上与农田用药有关。标准化养殖场对杀虫剂的使用是进行一定量的控制,而农户则缺少这方面的知识,一味地追求杀虫防蚊的效果,导致这一地区中华按蚊对多种杀虫剂产生高抗群体。 3.2 中华按蚊成蚊对不同杀虫剂的相关性分析
不同杀虫剂之间存在相关性,提示各药剂之间可能存在交互抗性,也可能存在复合抗性。交互抗性指对一种药剂发生抗性后往往对其没有使用过的其他药剂也发生抗性的现象。产生交互抗性的原因,主要是某些杀虫剂由于其抗性机制相同,或代谢类同,故对不同的杀虫剂产生交互抗性[6]。复合抗性[7]是指用2种或多种没有交互抗性的药剂同时或相继汰选,对这2种或多种药剂均表现出抗性的现象,是一种广义的交互抗性,两者的区别在于不同药剂的抗性产生是否由虫体内共同的抗性机制引起。现有研究已证实害虫对有机磷和氨基甲酸酯类抗性机制主要是酯酶、多功能氧化酶的代谢和乙酰胆碱酯酶(AChE)敏感度降低。对拟除虫菊酯类抗性主要是多功能氧化酶、酯酶的降解和神经敏感度下降。
有研究表明,在DDT和拟除虫菊酯类杀虫剂的长期选择下,会造成昆虫对其敏感性下降,此类抗性即击倒抗性(kdr)[8]。这种抗性是由于Na+通道基因点突变,神经系统对杀虫剂的敏感性降低而引起。kdr抗性的特征是对所有拟除虫菊酯和DDT的迅速麻痹和致死作用均有抵抗力[9]。由一种拟除虫菊酯化合物选择媒介产生的抗药性,对其他菊酯类或类似物同样也有抗性作用[10]。本次调查结果显示6个地区的中华按蚊,在菊酯类的杀虫剂中,溴氰菊酯和高效氯氰菊酯的相关性明显,表明存在交互抗性,而二者与氯氰菊酯的交互抗性明显低于前者。与谭伟龙[11]调查的中华按蚊对拟除虫菊酯类杀虫剂击倒抗性研究结果类似。
AChE为有机磷和氨基甲酸酯的共同靶标酶。虽然以往研究认为,拟除虫菊酯类与有机磷类杀虫剂毒性机制不同,靶标部位不同,解毒的酶系也有区别,而且两者无交互抗性[12]。但越来越多研究显示,AChE同样是拟除虫菊酯类杀虫剂的作用靶标[13]。从本次抗性调查中发现,仲丁威与溴氰菊酯、高效氯氰菊酯以及杀螟硫磷与高效氯氰菊酯、氯菊酯都存在线性相关,提示它们之间存在复合抗性,也可能存在交互抗性。由于在应用有机磷类杀虫剂防治之前,大多都有使用DDT的历史,这使得交互抗性进一步复杂化了。有机磷产生抗性的原因很多,如酯酶、多功能氧化酶、谷胱甘肽转移酶等多种解毒酶的作用,也有AChE对有机磷抑制的敏感度变化等。氨基甲酸酯类杀虫剂的作用机制是抑制昆虫AChE和羧酸酯酶的活性,造成AChE和羧酸酯酶的积累,影响昆虫正常的神经传导而致死。近年来,关于有机磷、氨基甲酸酯与拟除虫菊酯之间产生交互抗性的报道逐渐增多,特别是农业害虫方面的研究较多。例如,一种对甲基对硫磷有抗性的烟蚜夜蛾(Helicoverpa assulta),对二氯苯醚菊酯和杀灭菊酯有交互抗性,一种对有机氯和氨基甲酸酯杀虫剂有抗性的马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata),很快对二氯苯醚菊酯、杀灭菊酯、溴氰菊酯和氟氰菊酯产生交互抗性[14]。Attia等(1978)在抗乐果和氧化甲基1059的桃蚜十也发现对二氯苯醚菊酯有交互抗性,并且对有机磷抗性越大的种群对拟除虫菊酯抗性也大。Friester(1980)曾在5种淡色库蚊中发现抗残杀威的种群对不同拟除虫菊酯有1.4~13.4倍的交互抗性,并且这种交互抗性水平同抗二氯苯醚菊酯的5种淡色库蚊(Culex pipiens pallens)对残杀威的交互抗性水平相近,可能是降解氨基甲酸酯的酯酶也能一定程度地降解拟除虫菊酯。虽然关于媒介蚊虫,特别是按蚊对于这几类杀虫剂交互抗性的研究报道并不是很多,但从本次的初步调查研究中发现,拟除虫菊酯类与有机磷类、氨基甲酸酯类之间可能有交互抗性的存在,有待进一步做相关方面研究,这也是今后工作的一个探索方向。 3.3 抗药性治理策略
蚊虫防治是一个复杂的问题,不仅需要选择适当的方法,更必须采用正确的策略。以往过分或完全依赖杀虫剂的做法,使蚊虫对各种杀虫剂的抗药性不断扩大,交互抗性现象也日益严重,害虫对新的取代药剂抗性发展速率也有加快的趋势。因此综合治理(IPM)是蚊虫防治发展的重要趋势。WHO在1983年定义了媒介综合防治,陆宝麟[15]院士于1984年对蚊虫的综合防治做了如下解释:从蚊虫与环境及社会条件的整体观念出发,根据本标兼治而着重治本的原则,因地和因时制宜地对有害蚊种,综合采用适当的环境治理、化学防治、生物防治或其他有效手段,组合成一套系统的防治措施,通过抑制其发生、降低种群数量或缩短成蚊寿命,把防治种群控制在不足为害的水平,并在有条件的局部地区,争取予以清除,以达到除害灭病/或减少吸血骚扰的目的。 3.3.1 环境治理
环境处理是环境治理的形式之一,是造成暂时不利于蚊类孳生条件的各种有计划的定期处理。根据中华按蚊的孳生习性,可针对性地予以治理。如农村周围的池塘、水坑、洼地积水等,均是该蚊种的孳生场所。因此可在冬季利用农闲,填平洼坑,并小塘为大塘等;阴沟、下水道等基础设施建设时应用水泥或砖板将其覆盖或安装防蚊挡板等;定期清理露天各种废弃的瓶罐、瓦缸等易积水的物品,尽量减少蚊虫的孳生地。又如中华按蚊主要是水稻田种植区的优势蚊种,因此可以改进灌溉方法,防止中华按蚊的孳生。 3.3.2 化学治理
化学防治是目前使用最多的防治手段,但是由于过分依赖杀虫剂,导致媒介昆虫对各类型杀虫剂抗性的迅速发展,不仅污染了环境,也降低了经济效益。根据各种杀虫剂的作用机制,以及当地中华按蚊的抗药性情况,应避免长期、单一的使用同一种杀虫剂,也应避免同时使用不同作用机制的杀虫剂,以免导致一个地区的蚊种不仅对一种杀虫剂产生高抗性,同时也对其他杀虫剂产生交互抗性,最终引起防治失效。因此建议用化学防治时,应尽可能与具有不同杀虫机制的杀虫剂轮换施用;对于已经产生抗性的地区,应暂停施用该种杀虫剂,暂停数年后,抗性会逐渐消退,这是防止抗性发展最有效可行的方法。此外,使用杀虫剂时,药量、浓度等要适宜,施药次数也应有所控制,不要一发现有虫就施药。混剂、增效剂、负交互抗性杀虫剂的使用,也可以起到抑制蚊虫对杀虫剂抗性的发生,但也有人认为会产生副作用,引起蚊虫产生多种抗性,或存在有负交互抗性的杀虫剂还很少,这些应用有待进一步研究。 3.3.3 生物治理
蚊虫的生物防治并非新方法,但由于化学防治的迅速发展而被淹没。随着杀虫剂广泛应用带来的诸多副作用,生物防治手段又引起重视。养鱼是一种很好的生物防治措施,可在小型水池、池塘、人工湖等进行养鱼灭蚊。根据以往国内外生物防治的经验,饲养柳条鱼(食蚊鱼)是对付蚊幼虫很好的方法,尤其是对疟疾媒介的按蚊幼虫。移植蚊虫的新天敌对于蚊虫防治是一种经济效益颇高的方法,在经济上不用投入大量资金,还能改善生态,不会造成环境污染和引起蚊虫抗性的上升,特别对于农村地区,更是一种经济实惠且有效的灭蚊方法。此外,使用生物杀虫剂也可以有效地杀灭蚊幼虫。主要的生物杀虫剂有苏云金杆菌血清型H-14(Bti-14)和球形芽孢杆菌(Bs)。可根据生物制剂的特性和当地蚊种的特点,进行选择施用。 3.3.4 宣传教育
除通过综合治理来防止蚊虫抗性的增长,还应该加强宣传教育,普及滥用杀虫剂的危害。特别是在农村地区,农民相对缺乏这方面的知识,引起滥用杀虫剂导致高抗性的种群出现,使防治失效。专业人员可定期对农村地区进行杀虫剂使用知识的培训,或张贴宣传画报等,指导农民学会合理使用杀虫剂,掌握杀虫剂的用量,定期轮换杀虫剂,控制蚊虫抗性的发生。
综上所述,蚊虫对各种杀虫剂的抗药性是动态的,因此全国各地应定期地开展抗药性监测工作,对主要媒介蚊虫的抗性监测要有规律,建议每5年开展一次抗性监测。对于重点防治区域,可适当缩短抗性监测的间隔时间。在防治方面,应采取综合防治措施,以环境治理为主,实施化学防治、生物防治和物理防治相结合,在灭蚊过程中,应慎重选择药物品种和使用剂量,暂缓使用已产生抗性的药物,采用各种措施以避免使用有交互抗性的药物。总之,合理使用杀虫剂,防止抗性的产生,加强抗性治理至关重要。
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