印度不同地理区域的褐飞虱（Nilaparvata lugens）种群中的杀虫剂抗性及其代谢解毒机制

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Insecticide resistance and metabolic detoxification patterns in geographically distinct populations of the brown planthopper, Nilaparvata lugens from India

【字体：大中小】 时间：2026年05月22日 来源：Pesticide Biochemistry and Physiology 4

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印度泰伦加纳邦海得拉巴ICAR-印度水稻研究所作物保护部门，邮编500030

摘要

褐飞虱是印度的主要水稻害虫，大量使用杀虫剂导致了其抗性的广泛出现。为了评估当前的抗性状况，我们在2024-2025年间使用水稻茎浸法，在印度海得拉巴的ICAR-印度水稻研究所收集了来自八个州的14个Nilaparvata lugens种群，对其对五种常用杀虫剂（吡虫啉、啶虫脒、吡虫啉酯、氟氯氰菊酯和噻虫嗪）的抗性进行了检测。研究结果显示，不同种群之间的抗性水平存在显著差异。吡虫啉和噻虫嗪的抗性为中等到高水平（抗性比分别为24.81-63.61和11.85-56.53），尤其是在Maruteru、Nalgonda和Gangavathi种群中。啶虫脒和吡虫啉酯的抗性为低到中等水平（抗性比分别为6.82-21.99和4.17-25.96），而氟氯氰菊酯仍有效，其抗性比较低（3.28-13.13倍）。生化检测发现，这些种群中的解毒酶活性显著增强。细胞色素P450单加氧酶活性与对吡虫啉、啶虫脒和噻虫嗪的抗性有很强的相关性，表明细胞色素P450单加氧酶在代谢抗性中起关键作用。酯酶活性与对吡虫啉和氟氯氰菊酯的抗性有中等程度的关联，而谷胱甘肽S-转移酶活性仅与对吡虫啉的抗性有显著关联。聚类分析将种群分为不同的生化组，表明不同地区的代谢抗性模式存在差异。这些发现突显了N. lugens种群抗性的增加，并强调了持续抗性监测和综合抗性管理策略对可持续水稻生产的重要性。

引言

褐飞虱Nilaparvata lugens（半翅目：飞虱科）是亚洲包括中国、印度、日本、韩国、孟加拉国、菲律宾和印度支那半岛最具破坏性的水稻害虫之一（Hereward等人，2020年）。作为专性害虫，它仅以水稻为食，通过吸取韧皮部汁液造成直接损害，并在叶鞘中产卵，还会引发“飞虱灼伤”症状；同时，它还是多种病毒性疾病（如草状矮缩病、皱缩病和萎蔫病）的传播媒介（Heong等人，2016年）。N. lugens的长距离迁徙行为加剧了其危害，促进了病毒病的传播，导致水稻产量大幅下降（Wang等人，2008年；Bottrell和Schoenly，2012年）。近年来，该害虫在亚洲和东南亚国家的爆发频率增加，每年造成的经济损失估计超过3亿美元（Min等人，2014年；Surmaini等人，2024年）。由于N. lugens的高繁殖力、迁徙行为以及对抗性水稻品种的快速适应，其管理尤为困难（Su等人，2013年）。虽然历史上化学杀虫剂一直是主要控制手段（Endo和Tsurumachi，2001年），但过度依赖杀虫剂导致了包括有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、新烟碱类、苯吡唑类、昆虫生长调节剂和神经传导调节剂在内的多种杀虫剂类别的广泛抗性（Basanth等人，2013年；Zhang等人，2014年；Malathi等人，2015年；Garrood等人，2016年；Wu等人，2018年；Datta等人，2021年）。全球范围内，已有35种活性成分记录到抗性，超过450例田间进化抗性案例（Sanchez和Wise，2024年），这使得N. lugens的可持续管理成为水稻生态系统中的一个重大挑战。

引言

褐飞虱Nilaparvata lugens（半翅目：飞虱科）是亚洲地区最具破坏性的水稻害虫之一，包括中国、印度、日本、韩国、孟加拉国、菲律宾和印度支那半岛（Hereward等人，2020年）。作为专性害虫，它仅以水稻为食，通过吸取韧皮部汁液造成直接损害，并在叶鞘中产卵，还会引发“飞虱灼伤”症状；同时，它还是多种病毒性疾病（如草状矮缩病、皱缩病和萎蔫病）的传播媒介（Heong等人，2016年）。N. lugens的长距离迁徙行为加剧了其危害，促进了病毒病的传播，导致水稻产量大幅下降（Wang等人，2008年；Bottrell和Schoenly，2012年）。近年来，该害虫在亚洲和东南亚国家的爆发频率增加，每年造成的经济损失估计超过3亿美元（Min等人，2014年；Surmaini等人，2024年）。由于N. lugens的高繁殖力、迁徙行为以及对抗性水稻品种的快速适应，其管理尤为困难（Su等人，2013年）。尽管历史上化学杀虫剂一直是主要控制手段（Endo和Tsurumachi，2001年），但过度依赖杀虫剂导致了包括有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、新烟碱类、苯吡唑类、昆虫生长调节剂和神经传导调节剂在内的多种杀虫剂类别的广泛抗性（Basanth等人，2013年；Zhang等人，2014年；Malathi等人，2015年；Garrood等人，2016年；Wu等人，2018年；Datta等人，2021年）。全球范围内，已有35种活性成分记录到抗性，超过450例田间进化抗性案例（Sanchez和Wise，2024年），这使得N. lugens的可持续管理成为水稻生态系统中的一个重大挑战。

害虫的抗性通过多种机制发展，包括作用位点的改变、杀虫剂渗透性的降低以及杀虫剂的解毒或消除能力的增强（Denholm和Rowland，1992年；Whalon等人，2008年）。其中，代谢抗性最为常见，主要由关键解毒酶（如谷胱甘肽S-转移酶（GST）、酯酶（EST）和细胞色素P450单加氧酶（P450）活性的增强驱动（Li等人，2007年；Zhou等人，2013年；Zhou等人，2018年）。在N. lugens中，酯酶活性的增强与对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性相关，而GST的过表达与拟除虫菊酯抗性相关（Small和Hemingway，2000年；Vontas等人，2002年）。此外，田间收集的种群中P450活性在抗新烟碱类杀虫剂的过程中发挥了关键作用（Zhang等人，2016年；Puinean等人，2010年；Bass等人，2011年）。抗性的程度和性质受到各地区化学物质使用历史和应用频率的显著影响，这些因素对害虫种群产生了不同的选择压力。因此，抗性监测已成为综合害虫管理（IPM）的重要组成部分，为设计有效和可持续的控制策略提供了必要的抗性水平信息（Tang等人，2017年）。

来自印度主要水稻种植区的田间观察表明，飞虱的管理主要依赖于频繁和大量的杀虫剂施用，往往没有严格遵循推荐指南。在所有采样地点进行的调查显示，农民经常依赖重复施用杀虫剂和混合使用杀虫剂来控制害虫。对于褐飞虱和白背飞虱的管理，氟氯氰菊酯和吡虫啉酯是最常用的杀虫剂，其次是啶虫脒、吡虫啉和噻虫嗪。然而，由于N. lugens种群中已存在抗性，继续使用噻虫嗪令人担忧，而氟虫腈、氟虫胺和乙酰甲胺磷的使用频率较低。除了飞虱外，农民还使用多种杀虫剂来控制其他主要的水稻害虫，如茎蛀虫、叶卷虫和瘿蚊。常用的有机磷杀虫剂包括氯吡硫磷、丙硫磷、乙酰甲胺磷和 monocrotophos，以及氨基甲酸酯类杀虫剂如卡巴呋喃颗粒和fenobucarb和nereistoxin类似物如cartap盐酸盐。在新型化学杀虫剂中，氯虫腈、氟苯尼酰胺和氟虫胺被广泛采用。值得注意的是，杀虫剂的施用大多不是基于阈值，大多数农民根据可见症状而不是经济阈值开始喷洒，并经常混合使用多种杀虫剂，表明存在无差别的使用模式。通过田间调查收集的农民关于飞虱管理的杀虫剂使用模式信息总结在表S1中。

N. lugens由于其独特的生物学和行为特征（包括较短的发育时间、高繁殖力和强大的扩散能力），具有很高的抗药性发展潜力。因此，监测和了解其抗性状况对于有效管理至关重要。本研究旨在评估从印度主要水稻种植区收集的N. lugens种群对常用杀虫剂的抗性水平和解毒酶活性。

章节片段

害虫种群

从印度八个州的14个地理位置收集了N. lugens的田间种群（表1和图1）。使用吸虫器从受感染的稻田中收集害虫，并将每个种群分开以防止交叉污染。然后将它们转移到装有通风Mylar和网罩的TN1水稻植株上，并运输到温室中。在受控条件下（27±1°C），这些害虫在40-50天的TN1植株上维持生长。

N. lugens田间种群对选定杀虫剂的敏感性

生物测定结果显示，印度各地N. lugens田间种群的抗性水平广泛且存在差异。在新烟碱类杀虫剂中，大多数种群对吡虫啉表现出高抗性，LC₅₀值介于77.83至199.55 mg a.i./L之间，抗性比（RR）在24.81至63.61倍之间。特别是在Maruteru（RR=63.61）、Nalgonda（RR=59.10）和Gangavathi（RR=58.27）中，抗性非常高；而在K.R. Nagara中观察到中等抗性。

讨论

化学杀虫剂仍然是主要的、最合理的害虫控制工具（Fouad等人，2016年）；因此，监测杀虫剂抗性和了解其背后的生化机制是综合害虫管理（IPM）的关键组成部分（Sparks等人，2020年）。本研究提供了2024-2025年间印度八个州N. lugens对五种杀虫剂抗性的最新评估，为抗性监测和害虫管理策略提供了宝贵见解。

结论

本研究显示，印度主要水稻种植区的N. lugens种群中存在广泛且多变的杀虫剂抗性水平。对吡虫啉和噻虫嗪的高抗性，以及对啶虫脒和吡虫啉酯的中等抗性，凸显了有效化学控制这一害虫所面临的日益严峻的挑战。尽管氟氯氰菊酯仍具有较高的有效性，但如果持续受到选择压力，其效果可能会受到影响。

作者贡献

VCBN：设计并规划实验；KA：样本收集、手稿准备和数据分析；CP：工作期间的支持；RS：数据分析；DSR：协助生化分析；JK：工作期间的支持；RMS：手稿编辑。所有作者均审阅了手稿。

CRediT作者贡献声明

V. Chinna Babu Naik：监督、方法学、调查、概念化。Kokkula Akhilesh：写作——审阅与编辑、初稿撰写、验证、软件使用、数据管理。S. Rakhesh：验证、正式分析。Ch. Padmavathi：正式分析。D. Sanjeeva Rao：正式分析。Jeya Kumar：正式分析。R.M. Sundaram：写作——审阅与编辑。

伦理批准

作者确认遵守了国家关于动物保护的法律。

资助

本研究得到了科学技术部项目（DST）的资助，该项目由

未引用的参考文献

Sun等人，2018年

Wen等人，2009年

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

作者感谢科学技术部项目（DST），该项目由

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引言

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