我国桃蚜田间种群抗药性和遗传变异研究

发布时间：2017-08-21 07:08

  本文关键词：我国桃蚜田间种群抗药性和遗传变异研究

  更多相关文章： 桃蚜 抗药性监测 抗性机制 氟啶虫胺腈 亚致死效应 微卫星 遗传分化

【摘要】：桃蚜Myzus persicae (Sulzer)属半翅目(Hemiptera),蚜科(Aphididae),是世界性的重要经济作物害虫,主要通过直接取食植物汁液或传播多种植物病毒,给农业生产造成严重损失。长期以来,桃蚜的防治一直以化学防治为主,由于频繁使用农药,桃蚜对有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、新烟碱类等多种杀虫剂已产生了不同程度的抗药性。本文以田间桃蚜为研究对象,通过生物测定方法系统监测了2011-2014年我国桃蚜田间种群对10种杀虫剂的抗药性水平,并通过增效剂实验、生物化学和分子生物学方法对我国桃蚜田间种群的抗药性机制进行了研究,通过氯氰菊酯或啶虫脒处理田间试验区桃蚜,研究了10个田间试验区桃蚜对9种杀虫剂的敏感性变化,并通过构建桃蚜种群生命表,研究了桃蚜对氟啶虫胺腈的亚致死效应及其抗性风险评估,最后,通过微卫星标记对我国桃蚜地理种群的遗传多样性和遗传变异进行了分析,主要结果如下：1.采用叶片药膜法系统监测了2011-2014年我国11省市62个桃蚜田间种群对高效氯氰菊酯等10种杀虫剂抗性水平,并与室内敏感品系毒力基线进行比较。结果表明：桃蚜田间种群对高效氯氰菊酯产生了多种水平的抗性(RF=2.69-472),其中62.9%和22.6%种群对效氯氰菊酯分别产生了高水平抗性和极高水平抗性；对氯氰菊酯产生了中等至高水平抗性(RF=15.3-123),其中72.1%种群产生了高水平抗性；对溴氰菊酯产生了低水平至高等水平抗性(RF=4.1-139.3),其中55.2%种群为高抗水平；对联苯菊酯的敏感性不同(RF=1.0-306.5),其中19.1%种群产生了高水平抗性；对抗蚜威产生了不同程度的抗性(RF=0.09-102),其中50%种群产生了高水平抗性；对氧化乐果产生了由低到极高水平抗性(RF=6.6-279),其中30%种群产生了高水平抗；21.7%种群对灭多威产生了高水平抗性；对毗虫啉(RF=0.3-2853),32.8%种群对吡虫啉敏感,34.4%种群对吡虫啉产生了中等水平抗性,6.6%种群对吡虫啉产生了高或极高水平抗性,河北隆尧种群抗性倍数最高为2853；对啶虫脒产生了各种水平抗性(RF=0.03-168.7),其中41.9%种群对啶虫脒处于敏感水平,24.2%种群对啶虫脒产生了中等水平抗性,11.3%种群产生了高或极高水平抗性；100%种群对氟啶虫胺腈处于敏感水平(RF1)。2011-2014年,我国桃蚜田间种群对9种杀虫剂总体产生了中高等水平抗性,但不同地区间存在一定的差异,总体上江苏、上海、山东和河北等华东华北地区桃蚜对杀虫剂的抗性水平高于贵州、四川和青海等西南西北地区。2.通过增效剂实验、酶活性测定、酯酶扩增和L1014F kdr突变检测等方法,对我国田间桃蚜抗药性机理进一步研究,结果表明：(1)在田间桃蚜种群中PBO对高效氯氰菊酯、氯氰菊酯、氧乐果、抗蚜威和吡虫啉具有增效作用,最高增效比为1.82-23.3,DEM对抗蚜威增效1.38倍,DEF对高效氯氰菊酯增效1.34倍。(2)2011-2014年32个桃蚜田间种群中,其中有30个种群的平均羧酸酯酶活性(16.83-50.72 mOD/min/头)显著大于敏感种群(11.39 mOD/min/头),只有2013年的北京种群(16.12 mOD/min/头)和河北故城种群(16.11 mOD/min/头)的羧酸酯酶活性与敏感品系没有显著性差异。(3)45个桃蚜田间种群的单头酯酶扩增频率都显著高于室内敏感种群(5%),其中有29个桃蚜田间种群中单头酯酶扩增频率为100%,其余16个种群中单头酯酶扩增频率为25-97.5%,且全部为FE4酯酶扩增,暂未发现E4酯酶扩增。(4)45个桃蚜田间种群中有10个种群未发生L1014F突变,为敏感纯合基因型,有30个种群发生杂合突变,基因型突变频率为2.7-96.73%,还有5个种群所检测的个体全部发生杂合突变,RS基因型频率为100%,暂未发现RR纯合抗性突变。以上结果表明多功能氧化酶和羧酸酯酶活性的提高、FE4酯酶扩增、L1014F(kdr)突变等多种抗性机制联合作用导致了我国桃蚜田间种群对拟除虫菊酯、有机磷和氨基甲酸酯类等多种类型杀虫剂产生不同程度的抗性。3.通过叶片药膜法测定2011-2012年10个田间试验区氯氰菊酯或啶虫脒药剂处理后桃蚜对9种常用杀虫剂的敏感性变化,研究了田间药剂处理对试验区桃蚜抗性发展的影响。结果表明,氯氰菊酯田间处理对2011年河北宽城、辽宁大连、辽宁绥中和2012年四川青神4个试验区桃蚜种群对9种杀虫剂的抗性水平几乎没有影响,但对2012年其余6个试验区药后桃蚜对9种药剂中的1-2种药剂的抗性水平有所提高。4.氟啶虫胺腈LC25处理桃蚜后,对F0代成虫寿命和繁殖率均无显著影响,对F1代各若虫历期、成虫寿命和成虫产蚜前期也没有显著影响,但能显著延长F1代成虫前期和繁殖期,从而增加总产蚜量,F1代的内禀增长率r和周限增长率λ都显著降低,但净生殖率R0和总繁殖率GRR却显著增加,且平均世代时间T和总产蚜前期TPOP显著延长。表明氟啶虫胺腈LC25处理桃蚜对当代生殖没有刺激作用,但对其子代的生殖有一定的刺激作用,能够产生跨代亚致死效应,能够产生毒物兴奋效应,存在产生再猖獗和抗性的风险。5.利用微卫星标记技术,设计10对微卫星引物,对采自我国7个省市的8个桃蚜地理种群进行遗传变异分析。结果表明8个桃蚜地理种群遗传多样性都较高,其中河北宽城、山东青岛、天津西青种群多样性最高,其次为福建宁德、江苏宜兴、贵州贵阳、江苏盐城种群,四川成都种群遗传多样性最低。我国桃蚜8个地理种群间存在较高水平的遗传变异,河北宽城和江苏宜兴种群间分化程度最低,FST为0.0714；山东青岛和河北宽城种群(FST=0.1061),山东青岛和江苏宜兴种群(FST=0.1090)之间为中度分化；四川成都和江苏盐城种群间达到极度分化(FST=0.4271),8个地理种群间的遗传变异主要存在于个体间(95.71%),且各位点的平均基因流Nm=0.73431,不足以抵抗遗传漂变等因素,从而导致了遗传分化。8个桃蚜地理种群中,最大的奈氏遗传距离(DA)出现在四川成都和江苏盐城种群之间(DA=0.6257),这可能是高山导致四川成都和江苏盐城种群间的遗传分化和地理隔离,当最小遗传距离出现在河北宽城和江苏宜兴种群之间(DA=0.1563)。
【关键词】：桃蚜 抗药性监测 抗性机制 氟啶虫胺腈 亚致死效应 微卫星 遗传分化
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S433.3
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 文献综述12-33
• 1.1 桃蚜的生物学特性12-13
• 1.2 桃蚜的抗药性研究现状13-17
• 1.2.1 桃蚜对有机氯和环戊二烯类杀虫剂的抗性13-14
• 1.2.2 桃蚜对有机磷类杀虫剂的抗性14-15
• 1.2.3 桃蚜对氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性15-16
• 1.2.4 桃蚜对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性16
• 1.2.5 桃蚜对新烟碱类杀虫剂的抗性16-17
• 1.3 桃蚜抗药性的生理生化和分子机制17-26
• 1.3.1 酯酶(E4/FE4)扩增18-19
• 1.3.2 变构的乙酰胆碱酯酶(MACE)19-21
• 1.3.3 电压门控钠离子通道突变(kdr/super-kdr)21-23
• 1.3.4 γ-氨基丁酸(GABA)受体亚基基因的复制和突变(rdl)23-24
• 1.4.5 细胞色素P450 CYP6CY3过表达24-25
• 1.3.6 乙酰胆碱受体(nAChR)基因突变25
• 1.3.7 药剂对表皮穿透能力降低25-26
• 1.4 桃蚜抗性监测方法及抗性治理策略26-28
• 1.4.1 桃蚜的抗性监测方法26-27
• 1.4.2 抗性治理策略27-28
• 1.5 蚜虫种群遗传学及微卫星分子标记技术28-32
• 1.5.1 害虫种群遗传多样性研究的意义28-29
• 1.5.2 分子标记技术在害虫种群遗传学研究中的应用29-32
• 1.6 本文的研究目的和意义32-33
• 第二章 我国桃蚜田间种群的抗药性监测33-78
• 2.1 材料与方法33-36
• 2.1.1 供试虫源33-35
• 2.1.2 供试药剂与耗材35
• 2.1.3 仪器设备35
• 2.1.4 桃蚜的饲养35
• 2.1.5 生物测定方法35-36
• 2.1.6 数据处理与统计分析36
• 2.2 结果与分析36-75
• 2.2.1 桃蚜敏感品系对9种杀虫剂的敏感性36
• 2.2.2 2011年桃蚜田间种群对9种杀虫剂的抗性监测36-46
• 2.2.3 2012年桃蚜田间种群对9种杀虫剂的抗性监测46-56
• 2.2.4 2013年桃蚜田间种群对9种杀虫剂的抗性监测56-66
• 2.2.5 2014年桃蚜田间种群对9种常用杀虫剂的抗性监测66-68
• 2.2.6 2011-2014年田间桃蚜种群对9种杀虫剂的抗性发展趋势68-75
• 2.3 小结与讨论75-78
• 第三章 田间药剂处理对桃蚜抗性发展的影响78-90
• 3.1 材料与方法78-80
• 3.1.1 供试桃蚜的采集与饲养78-79
• 3.1.2 供试药剂79
• 3.1.3 仪器设备79-80
• 3.1.4 饲养方法80
• 3.1.5 生物测定方法80
• 3.1.6 数据处理与统计分析80
• 3.2 结果与分析80-89
• 3.3 小结与讨论89-90
• 第四章 我国桃蚜田间种群抗药性生理生化与分子机制90-115
• 4.1 材料与方法90-95
• 4.1.1 供试虫源91
• 4.1.2 供试药剂与试剂耗材91
• 4.1.3 仪器设备91
• 4.1.4 增效剂实验方法91-92
• 4.1.5 单头桃蚜羧酸酯酶活性测定92
• 4.1.6 桃蚜酯酶扩增基因E4/FE4的检测92-94
• 4.1.7 钠离子通道基因突变位点L1014F检测94
• 4.1.8 数据分析94-95
• 4.2 结果与分析95-113
• 4.2.1 增效剂95-99
• 4.2.2 桃蚜个体羧酸酯酶活性99-103
• 4.2.3 E4/FE4酯酶基因扩增检测结果103-108
• 4.2.4 钠离子通道基因突变位点L1014F检测108-113
• 4.3 讨论113-115
• 第五章 氟啶虫胺腈对桃蚜的亚致死效应及其抗药性风险评估115-125
• 5.1 材料和方法115-117
• 5.1.1 供试虫源115
• 5.1.2 饲养条件115-116
• 5.1.3 化学试剂及耗材116
• 5.1.4 氟啶虫胺腈对桃蚜亚致死剂量的确定116
• 5.1.5 氟啶虫胺腈LC_(25)亚致死剂量对桃蚜的处理与生命表的构建116
• 5.1.6 生命表数据统计与分析116-117
• 5.2 结果与分析117-123
• 5.2.1 氟啶虫胺腈对桃蚜LC_(25)浓度的确定117
• 5.2.2 氟啶虫胺腈LC_(25)对桃蚜F_0代的影响117-118
• 5.2.3 氟啶虫胺腈亚致死剂量处理桃蚜后对其F_I代生长发育的影响118-123
• 5.3 小结与讨论123-125
• 第六章 桃蚜不同地理种群遗传多样性与遗传分化125-144
• 6.1 实验材料125-126
• 6.1.1 样品的采集125-126
• 6.1.2 实验仪器、试剂126
• 6.2 实验方法126-129
• 6.2.1 基因组DNA提取126-127
• 6.2.2 微卫星标记体系的建立127-129
• 6.3 数据统计分析129-130
• 6.3.1 遗传多样性检测129
• 6.3.2 无义等位基因(Null alleles)129
• 6.3.3 Hardy-Weinberg平衡检测129-130
• 6.3.4 连锁不平衡分析130
• 6.3.5 近交系数130
• 6.3.6 分子方差分析130
• 6.3.7 种群结构分析130
• 6.4 结果与分析130-142
• 6.4.1 基因组DNA提取130-131
• 6.4.2 微卫星引物筛选及PCR扩增131
• 6.4.3 毛细管电泳分型检测131-135
• 6.4.4 桃蚜地理种群的遗传多样性135-139
• 6.4.5 桃蚜地理种群结构139-142
• 6.5 讨论142-144
• 结论与展望144-147
• 结论144-146
• 创新点146
• 展望146-147
• 参考文献147-162
• 致谢162-163
• 作者简介163

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 宫亚军;王泽华;石宝才;康总江;朱亮;郭晓军;刘建华;魏书军;;北京地区不同桃蚜种群的抗药性研究[J];中国农业科学;2011年21期

2 唐平华;陈国平;朱明库;任丽军;胡宗利;;蚜虫防治技术研究进展[J];植物保护;2013年02期

，

本文编号：711489