《Pest Management Science》：Susceptibility of Phthorimaea absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae) to novel and established insecticides in Brazil: resistance survey, baseline, and implications for management
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本文針對(duì)全球性番茄害蟲番茄潛葉蛾（Phthorimaea absoluta），系統(tǒng)評(píng)估了巴西田間種群對(duì)兩種新型作用模式殺蟲劑——異環(huán)戊螨酯（isocycloseram， IRAC Group 30）和吡唑蟲酰胺（tolfenpyrad， IRAC Group 21A）的基線敏感性，并建立了診斷濃度。研究發(fā)現(xiàn)，盡管害蟲對(duì)這兩種新藥仍保持高敏感性，但對(duì)阿維菌素（abamectin）、氟蟲腈（fipronil）和茚蟲威（indoxacarb）已普遍產(chǎn)生抗性。研究揭示了代謝解毒酶（酯酶、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）、細(xì)胞色素P450）在耐受性中的作用，并提示了氯離子通道調(diào)節(jié)劑間潛在的交叉抗性模式。這項(xiàng)工作為新型殺蟲劑的合理應(yīng)用與抗性綜合治理（IRM）提供了關(guān)鍵的科學(xué)依據(jù)。
文章內(nèi)容歸納總結(jié)
1 引言
番茄潛葉蛾（Phthorimaea absoluta）是一種全球性分布的主要番茄害蟲，因其繁殖周期短、隱蔽取食習(xí)性以及對(duì)多種類型殺蟲劑快速產(chǎn)生抗性的非凡能力，對(duì)包括番茄在內(nèi)的茄科作物構(gòu)成持續(xù)性威脅。在巴西，番茄生產(chǎn)高度依賴化學(xué)防治，該害蟲仍然是核心障礙。歷史上，有機(jī)磷類、擬除蟲菊酯類、沙蠶毒素衍生物、幾丁質(zhì)合成抑制劑、阿維菌素類、多殺菌素類和雙酰胺類曾是主要的防治工具。然而，高強(qiáng)度、高頻次的應(yīng)用，加之害蟲世代周轉(zhuǎn)快，導(dǎo)致了抗性的廣泛出現(xiàn)，削弱了產(chǎn)品效力，并加速了對(duì)新型化合物的選擇壓力。
盡管有多種殺蟲劑類別可用于支持不同作用模式（MoA）之間的輪換，但巴西的種群已經(jīng)出現(xiàn)了多重抗性譜系，涵蓋了擬除蟲菊酯類、雙酰胺類和阿維菌素類。這表明在實(shí)踐中，輪換方案并未得到有效實(shí)施。田間報(bào)告證實(shí)了苯甲酰脲類、多殺菌素類和雙酰胺類藥效的下降，并且不加選擇地交替使用不相關(guān)作用模式的殺蟲劑，很可能選擇了同時(shí)攜帶對(duì)幾種殺蟲劑類別抗性等位基因的種群。
認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，近期的抗性綜合治理（IRM）倡議強(qiáng)調(diào)了“為何”要監(jiān)測：延緩抗性進(jìn)化和恢復(fù)可持續(xù)控制依賴于化學(xué)藥劑的多樣化以及對(duì)敏感性基線的理解。在巴西引入的用于防治番茄潛葉蛾的新型殺蟲劑中，包括吡唑蟲酰胺（一種線粒體復(fù)合物I電子傳遞抑制劑，IRAC Group 21A）和異環(huán)戊螨酯（一種靶向GABA門控氯離子通道的異噁唑啉類化合物，IRAC Group 30）。這些分子為阿維菌素（一種谷氨酸門控氯離子通道激動(dòng)劑，IRAC Group 6）、茚蟲威（一種電壓門控鈉通道阻斷劑，IRAC Group 22A）和氟蟲腈（一種苯基吡唑類GABA拮抗劑，IRAC Group 2B）等較老的化合物提供了新的替代選擇。
然而，這些新藥的成功取決于“如何”部署它們，其基礎(chǔ)在于對(duì)基線敏感性、與現(xiàn)有化學(xué)藥劑潛在的交叉抗性以及驅(qū)動(dòng)解毒的酶學(xué)機(jī)制的清晰理解。建立這樣的基線是一種預(yù)防行為，是早期抗性檢測和合理產(chǎn)品使用的基礎(chǔ)。除了對(duì)敏感性的定量評(píng)估外，增效試驗(yàn)提供了理解抗性背后生物學(xué)機(jī)制所需的信息。通過將殺蟲劑與酶抑制劑配對(duì)，這些試驗(yàn)可以確定哪些解毒系統(tǒng)——細(xì)胞色素P450、酯酶或谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）——介導(dǎo)了耐受性。這種代謝維度加深了我們對(duì)交叉抗性的理解，并揭示了可以在IRM計(jì)劃中加以利用的潛在脆弱性。
本研究調(diào)查了來自巴西主要番茄產(chǎn)區(qū)田間和實(shí)驗(yàn)室種群的番茄潛葉蛾對(duì)兩種新引入殺蟲劑的敏感性。主要目標(biāo)是建立穩(wěn)健的基線數(shù)據(jù)，以支持未來的監(jiān)測和抗性管理計(jì)劃。具體目標(biāo)包括：（i）估算兩種化合物在不同地理種群中的濃度-死亡率關(guān)系；（ii）確定能夠檢測田間監(jiān)測中低頻抗性等位基因的診斷濃度；（iii）評(píng)估異環(huán)戊螨酯與其他不同作用模式（但同樣作用于氯離子通道）的殺蟲劑之間潛在的交叉抗性模式；（iv）利用酶抑制劑的增效生物測定探索耐受性的代謝基礎(chǔ)。研究假設(shè)，盡管這兩種化合物都是新型的，但巴西種群間敏感性的變異將揭示出可能由先前被較老化學(xué)藥劑選擇出的解毒酶介導(dǎo)的早期耐受跡象。
2 材料與方法
2.1 昆蟲采集與飼養(yǎng)
番茄潛葉蛾種群采集自巴西東南部、中西部和東北部受侵染的番茄田。將田間采集的幼蟲運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室并在飼養(yǎng)籠中維持。成蟲羽化后轉(zhuǎn)移至產(chǎn)卵籠，并提供補(bǔ)充了酵母作為蛋白質(zhì)來源的10%蜂蜜溶液。飼養(yǎng)在可控環(huán)境條件下進(jìn)行。使用‘Santa Clara’（IC 5500）品種的番茄葉用于產(chǎn)卵和幼蟲取食。
2.2 殺蟲劑與化學(xué)品
生物測定中使用的殺蟲劑包括：異環(huán)戊螨酯（Joiner? 200 g L-1EC）、吡唑蟲酰胺（Ohkami? 100 g L-1EW）、阿維菌素（Vertimec? 84 g L-1EC）、氟蟲腈（Regent? 80% m/m GR）和茚蟲威（Avatar? 150 g L-1EC）。代謝增效劑包括胡椒基丁醚（PBO， 90%）、S， S， S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF， 98%）和二乙基馬來酸酯（DEM， 97%）。
2.3 浸葉法生物測定
于2024年對(duì)11個(gè)田間種群和6個(gè)實(shí)驗(yàn)室維持種群使用新型殺蟲劑異環(huán)戊螨酯（IRAC MoA 30）和吡唑蟲酰胺（IRAC MoA 21A）進(jìn)行了劑量-反應(yīng)生物測定。采用標(biāo)準(zhǔn)的浸葉法。將番茄小葉浸入含有0.01%助劑Break-Thru?的殺蟲劑溶液中，風(fēng)干后置于鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中。每個(gè)培養(yǎng)皿放置10頭二齡幼蟲，密封并在標(biāo)準(zhǔn)條件下培養(yǎng)。分別在48小時(shí)（異環(huán)戊螨酯）和96小時(shí)（吡唑蟲酰胺）后評(píng)估死亡率。
2.4 診斷劑量監(jiān)測與控制失敗可能性（CFL）
使用阿維菌素（5 mg L-1）、氟蟲腈（10 mg L-1）和茚蟲威（10 mg L-1）的診斷劑量對(duì)2023年和2024年收集的22個(gè)種群進(jìn)行評(píng)估。診斷劑量測定采用與浸葉法生物測定相同的程序。還包括了易感參考品系（JDR1-Sus）。還測試了阿維菌素（18 mg L-1）和茚蟲威（48 mg L-1）的商品標(biāo)簽推薦劑量，以評(píng)估控制失敗可能性（CFL）。
2.5 對(duì)氯離子通道調(diào)節(jié)劑的交叉抗性
鑒于異環(huán)戊螨酯作為GABA門控氯離子通道調(diào)節(jié)劑的作用模式，研究了其與阿維菌素和氟蟲腈的潛在交叉抗性。使用阿維菌素抗性和易感品系生成了濃度-死亡率曲線。估算并比較了概率回歸模型的參數(shù)以確定交叉抗性模式。
2.6 增效生物測定
初步試驗(yàn)確定了每種增效劑的適當(dāng)濃度，該濃度不會(huì)導(dǎo)致幼蟲死亡或可見行為影響。隨后，讓來自抗性和易感品系的二齡幼蟲接觸阿維菌素或異環(huán)戊螨酯，或與代謝抑制劑胡椒基丁醚（PBO，細(xì)胞色素P450單加氧酶抑制劑）、S， S， S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF，酯酶抑制劑）和二乙基馬來酸酯（DEM，谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶抑制劑）組合使用。增效劑溶解于丙酮中，每頭幼蟲使用微量注射器進(jìn)行2 μL的局部處理。處理后約30分鐘，將幼蟲轉(zhuǎn)移到先前經(jīng)殺蟲劑處理的番茄小葉上。
2.7 數(shù)據(jù)分析
使用POLO Plus軟件進(jìn)行概率分析，以估算LC50、LC90和LC99值、斜率參數(shù)以及95%置信區(qū)間。使用Abbott公式校正死亡率。相對(duì)于易感品系計(jì)算抗性比（RR），當(dāng)RR的95%置信區(qū)間不包含1.0時(shí)推斷為顯著。使用單側(cè)Z檢驗(yàn)評(píng)估在診斷濃度下的存活率。計(jì)算皮爾遜相關(guān)系數(shù)以評(píng)估LC50值和不同殺蟲劑間死亡率百分比之間的關(guān)聯(lián)。使用公式CFL = 100 - [觀察死亡率（%）× 100] / 預(yù)期死亡率（%）計(jì)算控制失敗可能性，假設(shè)80%為田間藥效閾值。
3 結(jié)果
3.1 番茄潛葉蛾對(duì)異環(huán)戊螨酯和吡唑蟲酰胺的基線敏感性
對(duì)異環(huán)戊螨酯和吡唑蟲酰胺的致死中濃度（LC50）進(jìn)行了估算。對(duì)于吡唑蟲酰胺，PTY-2024種群最為敏感（LC50= 0.48 mg L-1）。在PIE-2024、IRE-2023等種群中觀察到較低的變異性。CNB-2024、ARA-2024和GVT-Aba表現(xiàn)出中度耐受性，而GOI-2024顯示出最高的LC50（6.86 mg L-1）。相對(duì)于最敏感種群（PTY-2024）的抗性比從PIE-2024的2.15倍到GOI-2024的14.13倍不等。
對(duì)異環(huán)戊螨酯的最高敏感性在JUA-2024種群中觀察到（LC50= 0.00047 mg L-1）。JDR1-Sus、SUM-2024等種群記錄了中等LC50值。阿維菌素篩選種群GVT-Aba發(fā)現(xiàn)了更高的耐受水平（LC50= 0.0143 mg L-1）�？剐员葟腖GD-Clo的1.06倍到GVT-Aba的30.19倍不等。
研究提出了異環(huán)戊螨酯0.3 mg L-1和吡唑蟲酰胺47 mg L-1的診斷劑量，這些劑量是從實(shí)驗(yàn)室和田間種群數(shù)據(jù)合并得出的LC99估計(jì)值定義的，從而確保了捕獲敏感性中的自然變異。
3.2 診斷劑量監(jiān)測與控制失敗可能性
使用阿維菌素、氟蟲腈和茚蟲威的診斷劑量對(duì)2023年和2024年收集的田間種群進(jìn)行了評(píng)估。這些種群中的大多數(shù)顯示出達(dá)到或超過1%閾值的抗性頻率，表明對(duì)這些殺蟲劑的抗性已經(jīng)廣泛存在。進(jìn)一步評(píng)估了阿維菌素（18 mg L-1）和茚蟲威（48 mg L-1）的標(biāo)簽推薦劑量。假設(shè)最低預(yù)期藥效為80%死亡率，阿維菌素在所有測試種群中表現(xiàn)出較低的控制失敗可能性。相比之下，茚蟲威在10個(gè)測試種群中顯示出較高的控制失敗可能性。
3.3 增效生物測定揭示的代謝耐受機(jī)制
增效試驗(yàn)用于探索對(duì)阿維菌素和異環(huán)戊螨酯耐受性的代謝基礎(chǔ)。在阿維菌素抗性種群（GVT-Aba）中，與胡椒基丁醚（PBO）、S， S， S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF）和二乙基馬來酸酯（DEM）的預(yù)暴露顯著提高了阿維菌素的毒性，增效比分別為1.9、1.7和1.8倍。這表明細(xì)胞色素P450、酯酶和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）都參與了阿維菌素的代謝解毒。
對(duì)于異環(huán)戊螨酯，在GVT-Aba種群中，與胡椒基丁醚（PBO）和S， S， S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF）的預(yù)暴露導(dǎo)致了適度的增效作用（增效比分別為1.3和1.2倍），但與二乙基馬來酸酯（DEM）的預(yù)暴露沒有顯著增效作用。這表明細(xì)胞色素P450和酯酶可能部分參與了對(duì)異環(huán)戊螨酯的耐受性，而谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）的作用較小。
3.4 殺蟲劑敏感性間的相關(guān)性分析
殺蟲劑LC50值之間的相關(guān)性分析揭示了顯著的關(guān)聯(lián)模式。異環(huán)戊螨酯和吡唑蟲酰胺的敏感性之間存在強(qiáng)正相關(guān)，皮爾遜相關(guān)系數(shù)rp= 0.732。同樣，氟蟲腈和茚蟲威的敏感性之間也存在強(qiáng)正相關(guān)，rp= 0.807。這些相關(guān)性暗示了共同的代謝途徑或并發(fā)的敏感性模式。相反，阿維菌素與其他被測殺蟲劑之間的相關(guān)性較弱或不顯著。
4 結(jié)論
巴西番茄潛葉蛾種群對(duì)新型殺蟲劑異環(huán)戊螨酯和吡唑蟲酰胺總體上仍保持高敏感性。然而，種群間觀察到的敏感性變異，特別是在阿維菌素篩選品系（GVT-Aba）中，揭示了可能由先前被較老殺蟲劑選擇出的解毒酶系統(tǒng)介導(dǎo)的早期適應(yīng)性反應(yīng)信號(hào)。建立的診斷劑量（異環(huán)戊螨酯0.3 mg L-1，吡唑蟲酰胺47 mg L-1）為早期檢測田間種群中出現(xiàn)的低水平耐受性或抗性提供了實(shí)用工具。
監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，對(duì)阿維菌素、氟蟲腈和茚蟲威的抗性在巴西番茄潛葉蛾種群中已普遍存在，這強(qiáng)調(diào)了在抗性治理計(jì)劃中需要謹(jǐn)慎使用和密切監(jiān)測這些化合物。增效試驗(yàn)結(jié)果突出了代謝解毒在塑造對(duì)阿維菌素和異環(huán)戊螨酯的耐受性中的核心作用，涉及細(xì)胞色素P450、酯酶和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）。異環(huán)戊螨酯與吡唑蟲酰胺之間以及氟蟲腈與茚蟲威之間觀察到的強(qiáng)相關(guān)性，暗示了共同的解毒機(jī)制或選擇壓力，這對(duì)于預(yù)測潛在的交叉抗性和設(shè)計(jì)有效的殺蟲劑輪換策略具有重要意義。
總體而言，這些新化學(xué)物質(zhì)仍然是控制番茄潛葉蛾的有用選擇，但它們的長效性取決于對(duì)敏感性變化的早期識(shí)別，并將代謝見解納入抗性管理策略。未來的抗性治理工作應(yīng)整合基線監(jiān)測、診斷劑量篩選和對(duì)解毒機(jī)制的深入了解，以制定可持續(xù)的、基于科學(xué)的害蟲管理方案，保護(hù)這些寶貴的新型殺蟲劑的作用壽命。
