吡虫啉抗性筛选对绿色草蛃种群生命表参数的影响及抗性稳定性研究

《Bulletin of Entomological Research》：Two-sex life tables?of bifenthrin-selected and unselected strains of Chrysoperla carnea : stability of resistance

为解决化学防治与生物防治在害虫综合治理(IPM)中的兼容性问题，研究人员通过连续44代筛选获得了对拟除虫菊酯类杀虫剂——联苯菊酯（bifenthrin）具有9.55倍抗性的绿色草蛃（Chrysoperla carnea）品系（Bifen-Sel），并利用两性生命表（two-sex life table）方法评估了其抗性稳定性和适合度成本。结果表明，Bifen-Sel品系的抗性稳定，且在多项关键生物学参数上（如幼虫期、总产卵前期、雌性比例和繁殖力）与未筛选（Unsel）品系无显著差异，即无明显的适合度代价。这为在田间条件下协同使用该抗性天敌与联苯菊酯进行害虫防控提供了理论基础。

　　

在农业生产中，化学农药和天敌昆虫是害虫治理的两大利器，但如何让它们“和睦相处”而非“自相残杀”，一直是困扰植保工作者的难题。一方面，大量使用广谱杀虫剂在杀死害虫的同时，也可能误伤那些我们依赖的、能自然控制害虫的“友军”——捕食性或寄生性天敌昆虫，导致害虫再生猖獗或次生害虫暴发。另一方面，过度依赖单一化学防治还加速了害虫抗药性的产生，使得防治效果大打折扣。为了破解这个困境，科学家们将目光投向了“增强友军战力”的策略：即通过筛选或利用那些天然具备或后天获得杀虫剂抗性的天敌昆虫品系，让它们能够在施用农药的田间环境中存活并高效工作，从而实现化学防治与生物防治的“强强联合”。绿色草蛃（Chrysoperla carnea）是一种全球分布的重要捕食性天敌，其幼虫能贪婪地捕食蚜虫、粉虱、蓟马等多种软体害虫，被誉为“蚜狮”，是许多农作物害虫综合治理（Integrated Pest Management, IPM）体系中的关键角色。此前的研究已发现，绿色草蛃有潜力对包括拟除虫菊酯类在内的多种杀虫剂产生抗性。然而，一个抗性品系能否在实际应用中发挥作用，关键在于其抗性是否稳定，以及获得抗性是否会付出“适合度代价”（fitness cost）——即抗性个体在生长发育、繁殖力等方面是否比敏感个体更差。如果代价高昂，抗性品系在田间竞争中可能处于劣势，难以建立稳定种群。为了探究这些问题，一组研究人员以联苯菊酯（一种常用的拟除虫菊酯类杀虫剂）为筛选药剂，对绿色草蛃进行了深入研究，相关成果发表在《Bulletin of Entomological Research》上。

研究人员开展这项研究主要运用了以下几项关键技术方法：首先，建立了实验种群，从田间（巴基斯坦木尔坦的Bahauddin Zakariya大学高粱田）采集绿色草蛃，并在实验室标准化条件下（25±2°C, 60±5% RH, 14:10 L:D）用人工饲料和麦蛾（Sitotroga cerealella）卵进行饲养。其次，进行了长期的抗性筛选与生物测定，将初始田间种群分为两组，一组（Bifen-Sel）用浓度递增的联苯菊酯对其三龄幼虫进行连续44代的点滴法（topical application）筛选；另一组（Unsel）则不作任何药剂处理作为对照。同时，还设置了Bifen-Sel与Unsel之间的正反交杂交群体（C₁和C₂）。通过点滴法生物测定计算半数致死浓度（LC₅₀）和抗性倍数（RR）。第三，核心研究工具是年龄-阶段两性生命表（Age-stage, two-sex life table）分析，该方法能综合考虑不同性别、不同发育阶段的差异，系统评估Bifen-Sel、Unsel、C₁和C₂四个品系从卵到成虫各个阶段的发育历期、存活率、繁殖力等生物学参数，并计算内禀增长率（r_m）、净增殖率（R₀）、 finite增长率（λ）等关键种群参数。第四，评估了抗性稳定性，将筛选至第44代的Bifen-Sel品系在无药条件下连续饲养五代（G₅₅-G₅₉），比较其LC₅₀变化，并计算抗性衰退率（DR）。最后，使用Polo Plus软件进行毒力回归分析，并利用基于Bootstrap重抽样技术的TWOSEX-MSChart程序对生命表数据进行统计分析。

研究结果

Toxicity of bifenthrin on different strains of C. carnea

经过44代连续筛选，Bifen-Sel品系对联苯菊酯产生了9.55倍的抗性（与Unsel品系相比）。在停止药剂选择压力饲养五代（G₅₅至G₅₉）后，其LC₅₀值从49,025 ppm略微非显著地下降至46,147 ppm，抗性衰退率（DR）为-0.006，且两代LC₅₀的95%置信区间重叠，表明对联苯菊酯的抗性是稳定的。而杂交品系C₁和C₂的抗性倍数（分别为3.79和5.38倍）显著低于Bifen-Sel品系。

Two-sex life table parameters of Bifen-Sel, Unsel, C1, and C2 strains

对关键生物学参数的比较发现，Bifen-Sel品系的蛹期、成虫前期、雄性和雌性成虫寿命、产卵前期（APOP）和产卵期与Unsel品系及其杂交后代存在显著差异。然而，在幼虫期、总产卵前期（TPOP）、雌性比例、可育雌性比例和繁殖力（单雌产卵量）这几个关键参数上，Bifen-Sel与Unsel品系之间没有显著差异。Bifen-Sel的繁殖力与Unsel相似，但显著高于其杂交后代C₁和C₂。

Demographic parameters of Bifen-Sel, Unsel, C1, and C2

在种群统计学参数方面，Bifen-Sel品系的内禀增长率（r）、 finite增长率（λ）、净增殖率（R₀）、平均世代周期（T）和总繁殖率（GRR）与Unsel品系相似，但显著高于杂交品系C₁和C₂。这表明Bifen-Sel品系在种群增长潜力上并未因抗性而受损。

Age-stage survival rate

年龄-阶段存活率（S_xj）曲线显示，各品系不同虫态的存活率随日龄增加而下降。Unsel品系在各虫态（幼虫、蛹、雌雄成虫）的峰值存活率普遍最高或较高，而Bifen-Sel品系的存活率在某些阶段（如蛹和雌成虫）相对较低。

Age-stage life expectancy

年龄-阶段生命期望（e_xj）分析表明，Unsel品系在卵、幼虫、蛹和雌成虫阶段的峰值生命期望最高，显示出更长的预期存活时间。Bifen-Sel品系在这些指标上低于Unsel，但与杂交后代相比互有高低。

Age-stage reproductive value

年龄-阶段生殖价值（v_xj）反映了特定年龄和阶段的个体对未来种群增长的贡献。有趣的是，Bifen-Sel品系在蛹期和雌成虫期达到了最高的峰值生殖价值（分别为32.0和40.7），超过了Unsel品系（16.9和32.0），表明其抗性个体在关键繁殖阶段的生殖潜力更强。

Age-specific maternity

年龄特异性生育力分析显示，Bifen-Sel品系的最大年龄特异性产卵率（m_x，3.54粒/天）和年龄特异性 maternity（l_xm_x，1.60后代/天）峰值均高于Unsel品系（2.35粒/天和1.50后代/天），且峰值出现时间更早（53天和23天 vs 71天和23天）。这说明Bifen-Sel品系具有更早、更高的繁殖输出潜力。

研究结论与讨论

本研究通过长期筛选获得了对联苯菊酯具有稳定抗性（9.55倍）的绿色草蛃品系（Bifen-Sel）。核心结论是：该抗性品系未表现出显著的适合度代价。尽管在蛹期、成虫寿命等部分生物学参数上与敏感品系有差异，但在幼虫期、总产卵前期、雌性比例和繁殖力等关乎种群建立和增长的关键参数上，二者无显著差异。更重要的是，其种群增长参数（如r、R₀、λ）与敏感品系相似，甚至在某些生殖价值指标上表现更优。此外，该抗性在无药条件下连续五代保持稳定，衰退率极低。

这项研究的意义重大。首先，它证实了通过实验室筛选获得具有实用潜力的抗性天敌品系是可行的。Bifen-Sel品系对联苯菊酯的高LC₅₀值意味着它很可能能够耐受田间推荐剂量的该药剂，从而在喷洒联苯菊酯的农田中存活并发挥控害作用。其次，研究明确了“无适合度代价”是此抗性得以稳定的关键原因之一，避免了抗性个体在田间竞争中处于劣势的问题，增加了其实际应用的成功率。这为害虫综合治理提供了一种创新策略：即主动培育或利用抗性天敌品系，将其作为“特洛伊木马”释放到施用特定农药的生态系统中，从而实现化学防治与生物防治的真正协同，减少对非靶标生物的伤害，降低害虫抗药性发展风险，并有望遏制次要害虫的暴发。当然，作者也指出了研究的局限性，例如所有实验均在受控的实验室条件下完成，田间复杂的生态环境、猎物动态、多种胁迫因子并存的情况可能使结果有所不同。因此，后续研究需要评估该抗性品系在田间的实际捕食效能和生态适应性，以最终验证其应用价值。总体而言，这项工作为开发和利用抗性天敌、优化IPM策略提供了重要的理论依据和颇有前景的候选品系。