截形葉螨抗噠螨靈種群抗性遺傳方式的研究

宋麗雯,　張君霞,　楊順義,　沈慧敏

(甘肅農業大學草業學院,草業生態系統省部共建教育部重點實驗室, 中-美草地畜牧業可持續發展中心, 蘭州　730070)

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截形葉螨抗噠螨靈種群抗性遺傳方式的研究

宋麗雯,張君霞,楊順義,沈慧敏*

(甘肅農業大學草業學院,草業生態系統省部共建教育部重點實驗室, 中-美草地畜牧業可持續發展中心, 蘭州730070)

通過對室內選育出的截形葉螨敏感品系和抗噠螨靈品系的雜交和回交試驗表明:所測得的截形葉螨正交F1SR(SS♀×RR♂)和反交F1RS(RR♀×SS♂)代的顯性度 DSR和 DRS分別為0.40和0.60,表明抗性由不完全顯性基因控制;兩個D 值(DRS和 DSR)95%置信限有重疊,并且經t檢驗,兩個D 值不存在顯著差異(P >0.05),證明截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳為常染色體控制;回交F2代(BC1RS和BC1SR)的實際死亡率和期望值經χ2檢驗,無顯著性差異(χ2=9.72,df =9, P> 0.05),表明抗性遺傳由單基因控制。

截形葉螨;噠螨靈;抗性;遺傳方式

目前防治截形葉螨仍以化學防治為主。據報道截形葉螨已對許多常用殺蟲殺螨劑產生了抗藥性[3-5],給防治造成了較大的困難。而昆蟲的抗藥性可以遺傳,體現出生物進化過程中對環境的一種適應性。抗性增長的速度在藥劑選擇下會受到抗性基因的顯、隱性程度的影響,而這些基因的形成又受到遺傳學因子、生物學因子等許多因子的影響。因此通過對害螨抗藥性遺傳方式的研究,可判斷出抗性的發展速度和水平,這對抗藥性監測和治理有著十分重要的意義[6]。噠螨靈(pyridaben)是線粒體電子傳遞抑制劑(mitochondrialelectrontransportinhibitorsMETI)類殺螨劑的一種,因其結構新穎、作用機制獨特,殺葉螨高效、廣譜,目前在甘肅玉米制種田應用較為廣泛,本研究探索了截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳方式,以期為合理有效地制定截形葉螨的抗性治理策略、延長噠螨靈制劑的使用壽命提供一定的理論依據。

1　材料與方法

1.1供試螨類

敏感品系(susceptiblestrain,SS):將采自甘肅農業大學玉米試驗田(未接觸過任何農藥)的截形葉螨在實驗室內用盆栽菜豆苗連續飼養約90代,飼養期間不接觸農藥,以保證葉螨相對較高的敏感性。

抗噠螨靈品系(pyridaben-resistantstrain,Py-R):從敏感品系中分出部分截形葉螨個體進行擴繁,然后用噠螨靈藥劑進行汰選,濃度保持在殺死種群70% 左右個體的劑量,選育至第49 代,抗性指數(resistantindex, RI)為951.6倍。

1.2供試藥劑

15%噠螨靈乳油(江蘇藍豐生物化工股份有限公司)。

借用哈羅德·布魯姆在《影響的焦慮》中給出的詩的誤讀的六種“修正比”〔6〕4，《食蓮人》正是對荷馬的一種偏移式“誤讀”。通過對“食蓮人國”這個細節的放大或擴充，史詩中原有的含義發生了某種微妙的變化，尤利西斯的水手從冒險家和思鄉者變成了不愿返鄉的食蓮人。丁尼生巧妙地用第一人稱“我們”虛構了水手們的“合唱曲”，讓讀者將自己認同于古希臘的水手，對人間苦難發出了強烈的指控，對諸神表示了懷疑和反叛，并將它上升到某種哲學高度：

1.3生物測定

參照FAO推薦的玻片浸漬法(slide-dipmethod)[7]。試驗時挑取截形葉螨雌成螨,用雙面膠帶將其背部粘在載玻片一端,每塊玻片粘雌成螨30 頭。根據預試驗結果將15%噠螨靈乳油稀釋成系列濃度梯度,每處理濃度設置3個重復,另以蒸餾水為對照。24h后檢查死亡率,用Finney幾率分析法求出噠螨靈對截形葉螨敏感種群(SS)、抗性種群(Py-R)的毒力回歸方程、坡度、LC50和95%置信限,用χ2進行檢驗。

1.4雜交回交試驗

參照何林等的方法[8],分別挑取抗性和敏感種群的雄成螨和第二雌若螨種群(為保證進行雜交試驗的雌成螨絕對未交配過,在該螨的后期靜伏階段即將雌螨分離,單獨飼養)各200頭,分別進行配對雜交,得F1代,即F1RS(RR♀×SS♂)和F1SR(SS♀×RR♂)。

雖然葉螨可以孤雌產雄,F1代自交產生的后代即為回交個體[9],但為了試驗的準確性,再用F1代與親本進行回交,得到F2代。即挑取F1代的F1RS和F1SR品系的第Ⅱ雌若螨,分別與親本交配,得到F2代,即BC1RS(F1RS♀×RR♂)和BC1SR(F1SR♀×SS♂)。然后測定親本(Py-R和SS),雜交F1代(F1RS和F1SR),回交后代(BC1RS和BC1SR)的劑量對數-死亡率幾率值線,根據毒力回歸線進行統計分析。

1.5顯性度的測定

抗性顯性度主要根據Stone[10]提出的Falconer公式進行測定

其中X1、X2和X3,分別代表親本抗性種群Py-R、雜交F1代和親本敏感種群SS的LC50對數值。D=1時抗性基因為完全顯性;0

1.6細胞質影響確定

雜交F1代,即F1RS或F1SR,除性染色體外,都具有相同的基因型。如果在雜交F1代中抗性顯性度存在差異,表明抗性遺傳基因受細胞質遺傳因子或母體的影響;如果雜交F1代的抗性顯性度無明顯差異,則表明抗性受染色體遺傳因子影響[11]。具體的顯性度方差及t測驗計算方法參照武予清等的方法[12]。

1.7單基因或多基因遺傳的確定

主要依據回交后代(F2代)的劑量-反應曲線來確定截形葉螨對噠螨靈的抗性是由單基因還是多基因控制。若F2代的劑量-反應曲線與F2代的劑量-期望反應曲線(即對一定劑量藥劑下F2代的期望死亡率作圖)沒有顯著差異,可初步確定為單因子抗性遺傳,反之則認為抗性受多基因控制。為了進一步證實初步分析的結果,用卡方(χ2)測驗進行適合性檢驗,具體方法參照Preisler等[13]。

2　結果與分析

2.1截形葉螨敏感品系(SS)、抗性品系(Py-R)、F1代(F1RS和F1SR)及回交后代(BC1RS和BC1SR)的毒力測定結果

本試驗所用截形葉螨敏感種群(SS)的LC50為 17.08mg/L,抗噠螨靈種群(Py-R)第49代的LC50為 16 253.59mg/L,其抗性指數為951.6倍。

從表1可知,截形葉螨雜交F1代(除F1RS外)和回交F2代的斜率(b值)都比敏感品系SS和抗性品系Py-R的小,表明SS與Py-R雜交后,產生了較多雜合子個體;雜交Fl代的抗性指數分別為118.6倍(F1SR)和240.2倍(F1RS),回交后代分別為83.8倍(BC1SR)和98.0倍(BC1RS),說明抗性品系與敏感品系雜交后,其子代及其回交后代的抗性水平與親本抗性品系相比明顯降低,但與親本敏感品系相比,抗性仍然維持在一定的水平。

表1　截形葉螨各品系的抗性水平測定Table 1　Resistance determination of different strains of Tetranychus truncatus

2.2顯性度測定結果

根據Falconer公式計算得出SS和Py-R種群雜交F1代的顯性度D,即DSR=0.396,DRS=0.597,二者均在0

2.3細胞質影響確定

2.4單基因或多基因遺傳的確定

由圖1和圖2可以看出,回交F2代(BC1SR和BC1RS)的實際劑量-反應曲線在死亡率幾率值等于5處有一平坡,而且實測的LD-P線與期望劑量-反應曲線基本重疊,無明顯差異,因此可以初步斷定抗性是由單基因控制。

圖1　截形葉螨回交后代BC1RS的實際劑量-反應曲線 和期望劑量-反應曲線Fig.1　LD-P lines of actual mortality and expected mortality for backcross BC1RS of Tetranychus truncates

圖2　截形葉螨回交后代BC1SR的實際劑量-反應曲線 和期望劑量-反應曲線Fig.2　LD-P lines of actual mortality and expected mortality for backcross BC1SR of Tetranychus truncates

3　討論

一般情況下,若兩個品系雜交后,親本和雜交F1代劑量對數-死亡幾率值回歸線的R2=1時,則證明所用試驗材料是純合子,但回交后代,即F2代的劑量-反應曲線不呈直線關系,而是呈不同的形狀,而這些不同的形狀可用來分析表現型分離的相對比例以及可能涉及的遺傳因子[14]。本試驗中,所測得的截形葉螨親代SS、Py-R和雜交F1代F1SR(SS♀×RR♂)和F1RS(RR♀×SS♂)代的LD-P線都呈直線(R2=1),且親代的LD-P線坡度很陡(即b值很大),說明親代兩個品系在遺傳學上具有同質性(純合子品系),因此本次雜交試驗證明是成功的。

昆蟲抗藥性遺傳方式研究較早,研究難度相對較小,也是目前研究較多的一個方向。但大都集中在棉鈴蟲(Helicoverpa armigera)和小菜蛾(Plutella xylostella)等昆蟲對不同藥劑產生抗性的遺傳方式上[15]。如呂梅等[16]研究發現棉鈴蟲對丙溴磷(profenofos)抗性遺傳方式為常染色體不完全隱性遺傳。關于葉螨及捕食螨類對于不同藥劑的抗性遺傳方式的研究較少,目前主要有捕食螨尼氏鈍綏螨(Amblyseius nicholsi)、擬長毛鈍綏螨(Amblyseius pseudolongispinosus)和農業害螨朱砂葉螨(Tetranychus cinnabarinus)對有機磷和菊酯類的一些藥劑的抗藥性遺傳方式的報道。如吳孔明和劉芹軒[9]通過對朱砂葉螨對氧化樂果的抗性研究發現,其抗性遺傳方式為不完全顯性基因控制的單基因遺傳。何林等[8]研究發現朱砂葉螨對甲氰菊酯的抗性為單基因控制的不完全隱性遺傳方式。

而國內外對截形葉螨抗性遺傳方式研究幾乎為空白。僅vanPottelberge等[17]通過對二斑葉螨敏感品系和抗性品系的正交、反交和回交試驗表明:二斑葉螨對噠螨靈的抗性是常染色體單基因完全顯性遺傳。本研究發現,截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳方式為常染色體控制的單基因遺傳,且為不完全顯性控制。這與vanPottelberge等[17]的結論略有不同,說明了不同害螨對同一殺蟲劑的抗性遺傳方式可能存在一定差異,也反映了抗性機理的復雜性,因此應進一步明確截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳因子,建立抗性近等基因系,從分子角度研究其抗性機制,從而為合理有效地制定害螨的抗性治理策略提供一定的理論依據。

此外，研究害蟲抗藥性的遺傳方式,可對抗性的發展速度和水平做出判斷,有助于找出抗性治理的辦法。如昆蟲的抗性為單因子遺傳,則其抗性譜較窄,在抗性綜合治理中可使用尚未與之發生交互抗性的殺蟲劑來治理;若抗性由多因子遺傳因子控制,其抗性雖發展較緩慢,但抗性譜較寬,所產生的抗性更難以對付。本文研究結果表明,截形葉螨對噠螨靈的抗性遺傳方式屬于單基因不完全顯性遺傳,因此對于已產生噠螨靈抗性的截形葉螨可換用對噠螨靈還未產生交互抗性的殺蟲(螨)劑進行輪換使用或混合使用來治理。

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(責任編輯：楊明麗)

ResistanceinheritancepatternstopyridabeninTetranychus truncatus

SongLiwen,ZhangJunxia,YangShunyi,ShenHuimin

(CollegeofPrataculture,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation,TheSino-U.S.CenterforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China)

Crossandbackcrossbetweenthepyridaben-resistantstrain(Py-R)andsusceptiblestrain(SS)wereusedtoexploretheinheritancepatternofTetranychus truncatusEharatopyridaben.Theestimateddegreesofdominance(D)fortheF1femalesfromSS♀×RR♂crossesandRR♀×SS♂crosseswere0.40and0.60,respectively,illustratinganincompletelydominantinheritanceofresistance.The95%confidencelimitofthetwodegreesofdominancewassuperposed,showingnosignificantdifferencebetweenDSRandDRS.Itrevealedthattheresistanceinheritancewasnotmaternalinheritance.Thechi-square(χ2)goodness-of-fitanalysisindicatedthatthemortalitiesobservedinF2females(F1SR♀×SS♂andF1RS♀×RR♂)werenotsignificantlydifferent(χ2=9.72, df=9, P> 0.05)fromtheexpectedvalues.Itindicatedthattheresistancewasconsistentwithsingle-geneinheritancemodel.

Tetranychus truncatus;pyridaben;resistance;inheritancepatterns

2014-12-26

2015-03-24

公益性行業(農業)科研專項(201103020); 國家自然科學基金(31260442); 甘肅省科技計劃項目(1308RJYA053); 盛彤笙科技創新基金(GSAU-STS-1518)

E-mail:ndshm@gsau.edu.cn

S481.4

ADOI：10.3969/j.issn.0529-1542.2016.01.019