小菜蛾Plutella xylostella L.属鳞翅目菜蛾科,寄主多达40种以上,是世界性十字花科蔬菜的重要害虫之一,在我国各地均有分布,但以南方各省蔬菜产区和西部油菜产区发生较为严重,近来在北方也已呈上升趋势。杀虫剂的大量使用使小菜蛾几乎对所有使用过的农药均产生了抗性,并迅速上升蔓延[1]。在研究害虫抗药性时,为避免田间防治过程中多种杀虫剂对目标昆虫的共同影响,通常需要通过室内抗性选育获得抗性种群,并在此基础上对抗性风险、抗性机制和生物适合度等问题进行探讨。其中生物适合度是指害虫在所处环境中能够生存并将其特性传给下一代的能力,一般包括生活力和繁殖力等[2]。已有研究表明,多种昆虫抗性种群的生物适合度与敏感种群相比均有不同程度的降低[3 ,4]。但也有抗药性反而导致昆虫生物适合度升高的研究报道,Bank等在对桃蚜Myzus persicae抗乐果品系的研究中发现,抗性品系比敏感品系更健壮、发育更快、体重较大,且在成虫期的头几天产蚜量较高,与敏感品系相比具有更强的竞争力[5]。吴孔明等对棉蚜Aphis gossypii 抗杀灭菊酯品系的研究表明,抗性棉蚜的适合度并未降低,繁殖力也未表现出下降趋势[6]。
近年来,昆虫毒理学研究者虽然就小菜蛾的抗药性和生物适合度等方面进行了大量的研究工作,但都仅是针对一种抗性品系与敏感品系或田间种群而言[7 ,8, 9]。由于小菜蛾属于迁飞性害虫,其在田间的抗药性往往是由多种抗性种群杂交构成,生物适合度也受多种抗药性的影响。因此,本研究采用目前小菜蛾防治常用药剂阿维菌素、高效氯氰菊酯和20世纪80年代常用药剂杀虫双对小菜蛾进行抗性选育,通过构建小菜蛾抗阿维菌素品系A、抗高效氯氰菊酯品系B和抗杀虫双品系D以及抗性品系间两两杂交后F1代的种群生命表,观察其生物学特性,比较了3个抗性品系及其杂交F1代的相对生物适合度变化,以期为小菜蛾的综合治理提供依据。
小菜蛾敏感品系(S),未接触任何杀虫药剂,室内饲养200余代;小菜蛾抗阿维菌素品系(A),采用纯度为97.9%的阿维菌素(abamectin)标准品(国家农药质量监督检验中心提供)逐代选育小菜蛾47代而得;小菜蛾抗高效氯氰菊酯品系(B),采用纯度为99.0%的高效氯氰菊酯(beta-cypermethrin)标准品(国家农药质量监督检验中心提供)逐代选育小菜蛾38代而得;小菜蛾抗杀虫双品系(D),采用纯度为95%的杀虫双(thiosultap-disodium) 标准品(贵州省化工研究院提供)逐代选育小菜蛾200余代而得。试虫的饲养参照刘传秀等[10]的蛭石-萝卜苗法。
将X、Y品系小菜蛾(X、Y代表不同抗性品系)单头蛹分别装入Φ10 cm×100 cm玻璃试管进行单管培养,待羽化后选雌、雄蛾各100头,分别进行正、反交,得F1代。正交:X♀×Y♂,反交:Y♀×X♂。
参照黄寿山[11]的方法,分别构建小菜蛾敏感品系(S)、阿维菌素抗性品系(A)、高效氯氰菊酯抗性品系(B)、杀虫双抗性品系(D)及3个抗性品系分别两两杂交后F1代的实验种群生命表。每个品系从蛭石-萝卜苗上随机取100头当天孵化的1龄幼虫,转移到玻璃缸中用洗净的甘蓝叶饲养至幼虫化蛹,每天更换一次新鲜甘蓝叶,记录幼虫历期和每龄期幼虫存活率及化蛹率。蛹用Φ10 cm×100 cm的指形管收集,单头培养,将同一天羽化的雌雄成虫配对,分别选取20对装入Φ25 cm×200 cm的玻璃试管内,用脱脂棉蘸质量分数为10%的蜂蜜水封住管口(蜂蜜水用于给成虫补充营养),每日更新记录产于玻璃管壁的卵和孵化率,同时记录成虫羽化率、历期、雌虫数和雄虫数。根据各龄期幼虫存活率、化蛹率、羽化率、雌虫比、单雌产卵数和孵化率计算下一代初孵幼虫数和种群数量趋势指数(population number tendency index, I),确定抗性品系和杂交F1代的相对适合度变化。每个品系重复3次,在每个重复内以加权平均法计算各参数,用DPS 2007数据处理系统(Scheffe法)分析差异显著性。种群数量趋势指数I=(Nn+1)/Nn,其中:Nn为当代个体数,Nn+1为下一代个体数。相对适合度即指抗性品系或杂交后F1代的种群数量趋势指数与敏感品系种群数量趋势指数的比值。
结果(表1)表明:敏感品系(S)与各抗性品系间在1龄幼虫数、蛹期、雌虫比、卵期和世代历期间均不存在显著差异,各抗性品系间羽化率也不存在显著差异。敏感品系的4龄幼虫数、化蛹率、羽化率和孵化率均比3个抗性品系的高,而单雌产卵数降低,仅有65.87粒/头。小菜蛾抗高效氯氰菊酯品系(B)的雌虫比和单雌产卵数均比其他品系高,同时整个世代历期也最长。敏感品系的种群数量趋势指数最高,为12.28,抗阿维菌素品系(A)为7.31,抗高效氯氰菊酯品系(B)为9.41,抗杀虫双品系(D)为6.51。3个抗性品系的相对生物适合度从高到低依次为抗高效氯氰菊酯品系、抗阿维菌素品系和抗杀虫双品系,但均比敏感品系低。
| 表1 小菜蛾敏感品系(S)、抗阿维菌素品系(A)、抗高效氯氰菊酯品系(B)和抗杀虫双品系(D)的 生物学特性和实验种群生命表 Table 1 The life table and biological characteristics of the susceptible strain(S) and three resistant strains(A, B, D) of Plutella xylostella L. |
从表2可以看出,敏感品系S与抗性品系杂交F1代在雌虫比、卵期和世代历期间均无显著差异,但敏感品系的 4龄幼虫数、幼虫期、化蛹率和孵化率较高。 B♂+D♀和B♀+D♂杂交F1代的羽化率最高,分别达到了91.43%和91.51%,A♀+D♂的单雌产卵数最高,为93.92粒,A♂+D♀的雌雄成虫历期最长。杂交F1代的世代历期均比敏感品系的短,因而更有利于种群的发展。A♀+B♂、A♂+B♀、A♀+D♂、A♂+D♀、B♂+D♀和B♀+D♂6个杂交F1代的相对生物适合度分别为0.67、0.53、0.67、0.74、0.73和0.80。与表1的抗性品系相比,杂交F1代的相对适合度均未降低,反而有所升高。
昆虫抗药性是害虫对药剂选择适应的结果,以保护昆虫抵御农药对其造成伤害。抗药性害虫与其敏感品系在形态指标、生理反应和生物学特征等方面存在一定差异。处于药剂选择压下的害虫,其抗性基因型适合度一般比敏感基因型的高,而在停止用药后,抗性基因型的适合度通常表现为劣势, 否则在药剂选择前抗性基因将会普遍存在[12]。但如果抗性害虫不存在生物学不利性, 杀虫剂抗药性治理策略中的轮用将很难使抗性害虫的敏感性得到恢复, 只能延缓抗性和争取时间,而不能使抗性治理策略获得长期成功[13]。
有关小菜蛾抗性品系的适合度变化已有一些研究报道。牛芳等的研究表明,氯虫苯甲酰胺抗性小菜蛾种群与敏感种群相比,表现出了明显的生存劣势,如生殖力下降、世代历期延长等,且抗性种群的相对适合度变低[14]。李腾武等对小菜蛾抗阿维菌素品系进行研究后发现,抗性品系产卵量比敏感品系下降了13.6%[15]。而吴青君等发现,抗阿维菌素的小菜蛾种群在无药剂选择压时,交配率和孵化率显著高于敏感种群,即表现出抗性适合度优势[16]。牛洪涛等关于小菜蛾对丁烯氟虫腈的抗性选育及生物适合度的研究表明,与敏感品系相比,抗性品系在生长发育和繁殖上,其适合度仅为敏感品系的0.84[17]。王凯等对小菜蛾抗溴氰菊酯品系的研究发现,其相对适合度只有敏感品系的0.58[18]。
| 表2 小菜蛾敏感品系(S)和抗性品系杂交F1代的生物学特性和实验种群生命表 Table 2 The life table and biological characteristics of the susceptible strain (S) and six resistant hybrid strains of Plutella xylostella L. |
而在本研究中,阿维菌素、高效氯氰菊酯和杀虫双3个抗性品系小菜蛾的相对适合度均比敏感品系低,但将3个抗性品系分别两两杂交后,F1代的生物适合度与抗性品系比较不但没有下降,反而有不同程度的上升。由于小菜蛾是迁飞性害虫,在田间存在不同抗性种群,杂交后也可能不会降低生物适合度,这给其抗性治理增加了难度,因此在今后的工作中,还有待进一步加强对不同抗性品系小菜蛾、杂交后代以及田间不同种群生物适合度的研究,为其抗性治理提供依据。
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2014, Vol.16 


