杀虫剂及Cry/Vip Bt玉米杂交种在巴西控制秋粘虫田间种群时存在失效风险

《Crop Protection》：Risk of failure of insecticides and Cry/Vip Bt maize hybrids control field populations of fall armyworm in Brazil

巴西玉米田草地贪夜蛾种群对Bt毒蛋白及合成杀虫剂的抗性评估显示，Cry1A.105+Cry2Ab技术存在0.08-0.43相对适应度，引发生长抑制92-97%；而Vip3A型Bt玉米无适应性降低，叶组织致虫幼期死亡率达100%。λ-氯氟苯虫酰胺在6个种群中控制效果最佳（幼期死亡率>80%），但氯氟氰菊酯在早龄幼虫中仅19%死亡率。地理分布、虫期阶段和药剂类型显著影响防控有效性，需构建动态抗性管理策略。

　　

Josélia C.O. Fran?a|Hugo M. Monteiro|Rafael M. Pitta|Simone M. Mendes|Jo?o G.T. Moraes|Arleide F. Neto|Royner J. Ortiz-Rojas|Rodrigo J.S. Satolo|Leidiana M. Ribeiro|Yann J.M. Campos|Thadeu C. Souza|Eliseu J.G. Pereira

巴西米纳斯吉拉斯州维索萨联邦大学昆虫学系及植物-害虫相互作用国家科学技术研究所，邮编36570-900

摘要

转基因苏云金芽孢杆菌（Bt）作物和合成杀虫剂被广泛用于防治草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda，鳞翅目：夜蛾科），但抗性的产生会增加防治失败的风险。我们研究了过去十年中巴西常用的含有Cry蛋白和Vip蛋白的Bt玉米技术对杀虫剂的反应。在代表性地点的玉米田中收集草地贪夜蛾种群，并在实验室进行检测。通过叶浸法生物测定发现，λ-氰氯氰菊酯、氟苯胺酰胺、氯吡硫磷和氯虫腈在推荐使用浓度下分别杀死了6个、3个和1个种群中80%的幼虫，而氯氟氰菊酯和斯皮诺萨德在所有种群中均杀死了超过80%的幼虫。防治失败的风险因种群、杀虫剂和幼虫发育阶段而异：在某个重点种群中，λ-氰氯氰菊酯仅杀死了20%的早期龄期幼虫。含有Cry1Ab+Vip3Aa的玉米叶片在2天内导致100%的幼虫死亡；而含有Cry1A.105+Cry2Ab的玉米在7天暴露后杀死了80-95%的幼虫，并抑制了92-97%的幼虫生长。所有调查的种群对Cry1A.105+Cry2Ab玉米的抗性都有所下降，其相对适应度值为0.08-0.43，相对于同基因非Bt叶片上的敏感昆虫，其适应度成本存在差异。研究表明，巴西草地贪夜蛾的防治失败风险会受到地理、杀虫剂和幼虫发育阶段的影响。与对Cry1A.105+Cry2Ab玉米的部分抗性不同，含有Vip3A的Bt玉米对草地贪夜蛾的防治效果并未下降，这可能伴随着适应度成本的增加。本文讨论了这些发现对抗性管理的影响。

章节摘要

引言

杀虫剂化合物在现代农业中被广泛使用，包括合成制剂中的小分子化合物以及转基因植物中产生的苏云金芽孢杆菌毒素（Casida和Durkin, 2013; ISAAA, 2019）。在集约化种植系统中，人们对外部施用和植物内源化合物的依赖性较高，这些化合物用于害虫管理，以减少害虫造成的损失，从而促使人们广泛采用Bt作物来降低风险。

昆虫种群与饲养方法

本研究中使用的草地贪夜蛾幼虫来自2017/18作物季节在巴西三个州的七个地点采集的野外样本（图S1）。五个地点分别位于马托格罗索州（巴西主要的谷物和纤维生产州），包括Tangará da Serra（代码：TGS）、Sapezal（SPZ）、Nova Mutum（NVM）和Rondonópolis（RND）的Bt和非Bt玉米田。另外还纳入了两个野外种群作为对比。

常用杀虫剂的防治失败风险

在没有杀虫剂的阴性对照组中，所有种群的幼虫自然死亡率均低于10%（图S2A）。标准敏感性的实验室种群（LAB）在接触制造商推荐的使用浓度下的任何杀虫剂时，幼虫死亡率均达到100%（图1A，表S2）。在这些浓度下，氯氟氰菊酯在所有种群中均导致100%的幼虫死亡，而λ-氰氯氰菊酯则杀死了超过80%的幼虫。

讨论

由于巴西草地贪夜蛾种群密度较高，以及人们对Bt技术抗性丧失的担忧，我们记录了野外种群对杀虫剂的反应，以获取可靠且有用的信息，为抗性管理提供决策依据（Orozco-Restrepo等，2024；Silva等，2024）。我们在存在和不存在Bt毒素的情况下记录了关键昆虫生活史特征，并使用综合适应度指数进行了总结，该指数与种群增长相关。

CRediT作者贡献声明

Simone M. Mendes：撰写、审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、方法论设计、资金获取、概念构思。Rafael M. Pitta：撰写、审稿与编辑、资源协调、项目管理、资金获取、概念构思。Jo?o G. T. Moraes：撰写、审稿与编辑、数据可视化、监督、软件应用。Royner J. Ortiz-Rojas：撰写、审稿与编辑、监督、软件应用。Arleide F. Neto：撰写、审稿与编辑、数据验证、监督。

未引用的参考文献

ffrench-Constant, 2013; IRAC-BR, 2015; SAS Institute Inc, 2014.

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢本科生和研究生研究助理在昆虫种群饲养和维护方面的协助。以下巴西资助机构为我们的团队提供了财务支持：CNPq（科学技术创新部）、CAPES（教育部，财政代码001）和FAPEMIG（米纳斯吉拉斯州研究援助基金会）。我们还要感谢两位匿名审稿人和负责编辑的工作人员的建设性评论和建议。