巴西番茄潜叶蛾对新引入及已登记杀虫剂的敏感性：抗性调查、基线建立与防控管理启示

《Pest Management Science》：Susceptibility of Phthorimaea absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae) to novel and established insecticides in Brazil: resistance survey, baseline, and implications for management

本文针对全球性番茄害虫番茄潜叶蛾（Phthorimaea absoluta），系统评估了巴西田间种群对两种新型作用模式杀虫剂——异环戊螨酯（isocycloseram， IRAC Group 30）和吡唑虫酰胺（tolfenpyrad， IRAC Group 21A）的基线敏感性，并建立了诊断浓度。研究发现，尽管害虫对这两种新药仍保持高敏感性，但对阿维菌素（abamectin）、氟虫腈（fipronil）和茚虫威（indoxacarb）已普遍产生抗性。研究揭示了代谢解毒酶（酯酶、谷胱甘肽S-转移酶（GST）、细胞色素P450）在耐受性中的作用，并提示了氯离子通道调节剂间潜在的交叉抗性模式。这项工作为新型杀虫剂的合理应用与抗性综合治理（IRM）提供了关键的科学依据。

　　

文章内容归纳总结

1 引言

番茄潜叶蛾（Phthorimaea absoluta）是一种全球性分布的主要番茄害虫，因其繁殖周期短、隐蔽取食习性以及对多种类型杀虫剂快速产生抗性的非凡能力，对包括番茄在内的茄科作物构成持续性威胁。在巴西，番茄生产高度依赖化学防治，该害虫仍然是核心障碍。历史上，有机磷类、拟除虫菊酯类、沙蚕毒素衍生物、几丁质合成抑制剂、阿维菌素类、多杀菌素类和双酰胺类曾是主要的防治工具。然而，高强度、高频次的应用，加之害虫世代周转快，导致了抗性的广泛出现，削弱了产品效力，并加速了对新型化合物的选择压力。

尽管有多种杀虫剂类别可用于支持不同作用模式（MoA）之间的轮换，但巴西的种群已经出现了多重抗性谱系，涵盖了拟除虫菊酯类、双酰胺类和阿维菌素类。这表明在实践中，轮换方案并未得到有效实施。田间报告证实了苯甲酰脲类、多杀菌素类和双酰胺类药效的下降，并且不加选择地交替使用不相关作用模式的杀虫剂，很可能选择了同时携带对几种杀虫剂类别抗性等位基因的种群。

认识到这一点，近期的抗性综合治理（IRM）倡议强调了“为何”要监测：延缓抗性进化和恢复可持续控制依赖于化学药剂的多样化以及对敏感性基线的理解。在巴西引入的用于防治番茄潜叶蛾的新型杀虫剂中，包括吡唑虫酰胺（一种线粒体复合物I电子传递抑制剂，IRAC Group 21A）和异环戊螨酯（一种靶向GABA门控氯离子通道的异噁唑啉类化合物，IRAC Group 30）。这些分子为阿维菌素（一种谷氨酸门控氯离子通道激动剂，IRAC Group 6）、茚虫威（一种电压门控钠通道阻断剂，IRAC Group 22A）和氟虫腈（一种苯基吡唑类GABA拮抗剂，IRAC Group 2B）等较老的化合物提供了新的替代选择。

然而，这些新药的成功取决于“如何”部署它们，其基础在于对基线敏感性、与现有化学药剂潜在的交叉抗性以及驱动解毒的酶学机制的清晰理解。建立这样的基线是一种预防行为，是早期抗性检测和合理产品使用的基础。除了对敏感性的定量评估外，增效试验提供了理解抗性背后生物学机制所需的信息。通过将杀虫剂与酶抑制剂配对，这些试验可以确定哪些解毒系统——细胞色素P450、酯酶或谷胱甘肽S-转移酶（GST）——介导了耐受性。这种代谢维度加深了我们对交叉抗性的理解，并揭示了可以在IRM计划中加以利用的潜在脆弱性。

本研究调查了来自巴西主要番茄产区田间和实验室种群的番茄潜叶蛾对两种新引入杀虫剂的敏感性。主要目标是建立稳健的基线数据，以支持未来的监测和抗性管理计划。具体目标包括：（i）估算两种化合物在不同地理种群中的浓度-死亡率关系；（ii）确定能够检测田间监测中低频抗性等位基因的诊断浓度；（iii）评估异环戊螨酯与其他不同作用模式（但同样作用于氯离子通道）的杀虫剂之间潜在的交叉抗性模式；（iv）利用酶抑制剂的增效生物测定探索耐受性的代谢基础。研究假设，尽管这两种化合物都是新型的，但巴西种群间敏感性的变异将揭示出可能由先前被较老化学药剂选择出的解毒酶介导的早期耐受迹象。

2 材料与方法

2.1 昆虫采集与饲养

番茄潜叶蛾种群采集自巴西东南部、中西部和东北部受侵染的番茄田。将田间采集的幼虫运至实验室并在饲养笼中维持。成虫羽化后转移至产卵笼，并提供补充了酵母作为蛋白质来源的10%蜂蜜溶液。饲养在可控环境条件下进行。使用‘Santa Clara’（IC 5500）品种的番茄叶用于产卵和幼虫取食。

2.2 杀虫剂与化学品

生物测定中使用的杀虫剂包括：异环戊螨酯（Joiner? 200 g L^-1EC）、吡唑虫酰胺（Ohkami? 100 g L^-1EW）、阿维菌素（Vertimec? 84 g L^-1EC）、氟虫腈（Regent? 80% m/m GR）和茚虫威（Avatar? 150 g L^-1EC）。代谢增效剂包括胡椒基丁醚（PBO， 90%）、S， S， S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF， 98%）和二乙基马来酸酯（DEM， 97%）。

2.3 浸叶法生物测定

于2024年对11个田间种群和6个实验室维持种群使用新型杀虫剂异环戊螨酯（IRAC MoA 30）和吡唑虫酰胺（IRAC MoA 21A）进行了剂量-反应生物测定。采用标准的浸叶法。将番茄小叶浸入含有0.01%助剂Break-Thru?的杀虫剂溶液中，风干后置于铺有湿润滤纸的培养皿中。每个培养皿放置10头二龄幼虫，密封并在标准条件下培养。分别在48小时（异环戊螨酯）和96小时（吡唑虫酰胺）后评估死亡率。

2.4 诊断剂量监测与控制失败可能性（CFL）

使用阿维菌素（5 mg L^-1）、氟虫腈（10 mg L^-1）和茚虫威（10 mg L^-1）的诊断剂量对2023年和2024年收集的22个种群进行评估。诊断剂量测定采用与浸叶法生物测定相同的程序。还包括了易感参考品系（JDR1-Sus）。还测试了阿维菌素（18 mg L^-1）和茚虫威（48 mg L^-1）的商品标签推荐剂量，以评估控制失败可能性（CFL）。

2.5 对氯离子通道调节剂的交叉抗性

鉴于异环戊螨酯作为GABA门控氯离子通道调节剂的作用模式，研究了其与阿维菌素和氟虫腈的潜在交叉抗性。使用阿维菌素抗性和易感品系生成了浓度-死亡率曲线。估算并比较了概率回归模型的参数以确定交叉抗性模式。

2.6 增效生物测定

初步试验确定了每种增效剂的适当浓度，该浓度不会导致幼虫死亡或可见行为影响。随后，让来自抗性和易感品系的二龄幼虫接触阿维菌素或异环戊螨酯，或与代谢抑制剂胡椒基丁醚（PBO，细胞色素P450单加氧酶抑制剂）、S， S， S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF，酯酶抑制剂）和二乙基马来酸酯（DEM，谷胱甘肽S-转移酶抑制剂）组合使用。增效剂溶解于丙酮中，每头幼虫使用微量注射器进行2 μL的局部处理。处理后约30分钟，将幼虫转移到先前经杀虫剂处理的番茄小叶上。

2.7 数据分析

使用POLO Plus软件进行概率分析，以估算LC₅₀、LC₉₀和LC₉₉值、斜率参数以及95%置信区间。使用Abbott公式校正死亡率。相对于易感品系计算抗性比（RR），当RR的95%置信区间不包含1.0时推断为显著。使用单侧Z检验评估在诊断浓度下的存活率。计算皮尔逊相关系数以评估LC₅₀值和不同杀虫剂间死亡率百分比之间的关联。使用公式CFL = 100 - [观察死亡率（%）× 100] / 预期死亡率（%）计算控制失败可能性，假设80%为田间药效阈值。

3 结果

3.1 番茄潜叶蛾对异环戊螨酯和吡唑虫酰胺的基线敏感性

对异环戊螨酯和吡唑虫酰胺的致死中浓度（LC₅₀）进行了估算。对于吡唑虫酰胺，PTY-2024种群最为敏感（LC₅₀= 0.48 mg L^-1）。在PIE-2024、IRE-2023等种群中观察到较低的变异性。CNB-2024、ARA-2024和GVT-Aba表现出中度耐受性，而GOI-2024显示出最高的LC₅₀（6.86 mg L^-1）。相对于最敏感种群（PTY-2024）的抗性比从PIE-2024的2.15倍到GOI-2024的14.13倍不等。

对异环戊螨酯的最高敏感性在JUA-2024种群中观察到（LC₅₀= 0.00047 mg L^-1）。JDR1-Sus、SUM-2024等种群记录了中等LC₅₀值。阿维菌素筛选种群GVT-Aba发现了更高的耐受水平（LC₅₀= 0.0143 mg L^-1）。抗性比从LGD-Clo的1.06倍到GVT-Aba的30.19倍不等。

研究提出了异环戊螨酯0.3 mg L^-1和吡唑虫酰胺47 mg L^-1的诊断剂量，这些剂量是从实验室和田间种群数据合并得出的LC₉₉估计值定义的，从而确保了捕获敏感性中的自然变异。

3.2 诊断剂量监测与控制失败可能性

使用阿维菌素、氟虫腈和茚虫威的诊断剂量对2023年和2024年收集的田间种群进行了评估。这些种群中的大多数显示出达到或超过1%阈值的抗性频率，表明对这些杀虫剂的抗性已经广泛存在。进一步评估了阿维菌素（18 mg L^-1）和茚虫威（48 mg L^-1）的标签推荐剂量。假设最低预期药效为80%死亡率，阿维菌素在所有测试种群中表现出较低的控制失败可能性。相比之下，茚虫威在10个测试种群中显示出较高的控制失败可能性。

3.3 增效生物测定揭示的代谢耐受机制

增效试验用于探索对阿维菌素和异环戊螨酯耐受性的代谢基础。在阿维菌素抗性种群（GVT-Aba）中，与胡椒基丁醚（PBO）、S， S， S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF）和二乙基马来酸酯（DEM）的预暴露显著提高了阿维菌素的毒性，增效比分别为1.9、1.7和1.8倍。这表明细胞色素P450、酯酶和谷胱甘肽S-转移酶（GST）都参与了阿维菌素的代谢解毒。

对于异环戊螨酯，在GVT-Aba种群中，与胡椒基丁醚（PBO）和S， S， S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF）的预暴露导致了适度的增效作用（增效比分别为1.3和1.2倍），但与二乙基马来酸酯（DEM）的预暴露没有显著增效作用。这表明细胞色素P450和酯酶可能部分参与了对异环戊螨酯的耐受性，而谷胱甘肽S-转移酶（GST）的作用较小。

3.4 杀虫剂敏感性间的相关性分析

杀虫剂LC₅₀值之间的相关性分析揭示了显著的关联模式。异环戊螨酯和吡唑虫酰胺的敏感性之间存在强正相关，皮尔逊相关系数r_p= 0.732。同样，氟虫腈和茚虫威的敏感性之间也存在强正相关，r_p= 0.807。这些相关性暗示了共同的代谢途径或并发的敏感性模式。相反，阿维菌素与其他被测杀虫剂之间的相关性较弱或不显著。

4 结论

巴西番茄潜叶蛾种群对新型杀虫剂异环戊螨酯和吡唑虫酰胺总体上仍保持高敏感性。然而，种群间观察到的敏感性变异，特别是在阿维菌素筛选品系（GVT-Aba）中，揭示了可能由先前被较老杀虫剂选择出的解毒酶系统介导的早期适应性反应信号。建立的诊断剂量（异环戊螨酯0.3 mg L^-1，吡唑虫酰胺47 mg L^-1）为早期检测田间种群中出现的低水平耐受性或抗性提供了实用工具。

监测数据显示，对阿维菌素、氟虫腈和茚虫威的抗性在巴西番茄潜叶蛾种群中已普遍存在，这强调了在抗性治理计划中需要谨慎使用和密切监测这些化合物。增效试验结果突出了代谢解毒在塑造对阿维菌素和异环戊螨酯的耐受性中的核心作用，涉及细胞色素P450、酯酶和谷胱甘肽S-转移酶（GST）。异环戊螨酯与吡唑虫酰胺之间以及氟虫腈与茚虫威之间观察到的强相关性，暗示了共同的解毒机制或选择压力，这对于预测潜在的交叉抗性和设计有效的杀虫剂轮换策略具有重要意义。

总体而言，这些新化学物质仍然是控制番茄潜叶蛾的有用选择，但它们的长效性取决于对敏感性变化的早期识别，并将代谢见解纳入抗性管理策略。未来的抗性治理工作应整合基线监测、诊断剂量筛选和对解毒机制的深入了解，以制定可持续的、基于科学的害虫管理方案，保护这些宝贵的新型杀虫剂的作用寿命。