草地貪夜蛾抗藥性現狀及化學防治策略

李永平 張帥 王曉軍 解曉平 梁沛 張雷 谷少華 高希武

摘要 本文就草地貪夜蛾抗藥性研究的歷史、現狀以及如何進行化學防治進行了比較系統的分析。針對國內外草地貪夜蛾發生的現狀，從抗藥性程度及交互抗性、種群遺傳、抗藥性機制以及化學防治的關鍵技術等方面進行了討論。提出了化學防治要盡量做到藥劑品種、時間和空間的配合;掌握好藥劑防治的兩個窗口期，一是害蟲本身敏感的窗口期即從孵化到3齡初，二是孵化后到鉆蛀前;分階段選擇適宜藥劑類型用于化學防治。除了考慮殺蟲劑作用機制類別外，作用方式也要考慮。卵高峰期施用具有觸殺活性的藥劑配合具有殺卵活性的藥劑添加具有滲透功能的助劑，孵化高峰期施用觸殺藥劑配合胃毒藥劑，后期大齡幼蟲可以考慮胃毒藥劑為主的化學防治策略。

關鍵詞 草地貪夜蛾;?殺蟲劑;?抗藥性;?化學防治

中圖分類號： S 48

文獻標識碼：?A

DOI：?10.16688/j.zwbh.2019315

Abstract The history， current status of insecticide resistance in fall armyworm， Spodoptera frugiperda and the strategies for its chemical control were systematically analyzed in this review. According to the occurrence status of the fall armyworm abroad， the resistance level， cross resistance， genetic basis and mechanisms of resistance， as well as the key techniques for its chemical control were discussed. For the chemical control of the pest， the insecticide varieties should coordinate with the application timing and location. There are two window phases for insecticide application， one is from the hatch to the early 3rd instar， when the larvae are more susceptible to insecticides， and the other is between hatch and before drilling into the plant. Suitable insecticides for different phases should be selected and applied. Except the mechanisms of action， the mode of action of insecticides should also be considered. Insecticides with contact toxicity and ovicidal activity should be used during the egg peak， and during the hatch peak， insecticides with contact toxicity and oral toxicity are recommended. For the elder larvae， application of insecticides with strong oral toxicity would control the pest insect more efficiently.

Key words Spodoptera frugiperda;?insecticide;?resistance;?chemical control

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda （J.E.Smith）是與我們熟悉的甜菜夜蛾S.exigua （Hübner）、斜紋夜蛾S.litura （Fabricius）同屬的害蟲，具有雜食性和遷飛性等特點，對玉米、花生、大豆、麥類、水稻、蔬菜等均有可能造成危害。美國、巴西在轉Bt玉米種植前多以化學防治為主，其中，美國用化學藥劑防治該蟲的歷史較長。南非、印度等國家也均是使用化學農藥控制其危害。該蟲的化學防治歷史悠久，從過去使用有機磷類（例如甲基對硫磷）、氨基甲酸酯類（例如甲萘威）、擬除蟲菊酯類到近些年的阿維菌素類、酰胺類、多殺霉素類等多種藥劑均被用于草地貪夜蛾的防治。目前許多國家的田間種群對多數傳統藥劑產生了不同程度抗性，對近年研發的一些藥劑也有抗性進化的趨勢。甚至對轉Bt玉米也產生了較高抗性。本文就草地貪夜蛾抗藥性研究的歷史、現狀以及如何進行化學防治進行了比較系統的分析，不涉及轉Bt基因作物的抗蟲性喪失問題。

1?草地貪夜蛾化學防治用藥歷史

草地貪夜蛾于1797年首次記載，1856年報道其為害棉花，1917年報道了其防治方法。美國農業部在1928年、1929年和1979年三次出版了控制草地貪夜蛾的技術手冊（口頭報告）。美國、巴西等在種植轉Bt基因玉米前對草地貪夜蛾均是以化學防治為主，由于化學防治在玉米產區時空上的連續性，導致草地貪夜蛾對使用過的藥劑產生了抗性，甚至對沒有大量使用過的藥劑也產生了嚴重的交互抗性。McCord等[1]報道，1981年從美國佐治亞州采集的草地貪夜蛾種群經過室內幾代選育后對甲萘威產生了90倍的抗性，但是該種群對滅多威、對硫磷、二嗪農、氯氰菊酯、氯菊酯等沒有表現出突出的交互抗性。2007年，Yu和McCord[2]從佛羅里達州北部玉米田采集到的兩個種群，對甲萘威分別產生了626倍和1 159倍的抗性，對甲基對硫磷僅有30倍和39倍的抗性，對茚蟲威并沒有顯示出交互抗性。同樣是在佛羅里達州北部玉米田，Yu[3]1991年采集到的草地貪夜蛾種群顯示出了多種抗藥性機制，表現出廣譜的抗藥性，對有機磷產生了12～217倍的抗性，對氨基甲酸酯類農藥產生了14～192倍抗性，對菊酯類藥劑產生了2～216倍抗性。一般認為，玉米型草地貪夜蛾的抗藥性比水稻型草地貪夜蛾的要高。Rios-Diez和Saldamando-Benjumea發現，這兩種類型對滅多威的抗性沒有差異，而對高效氯氟氰菊酯的抗性，玉米型比水稻型要高[4]。Zhu等2015年從波多黎各采集到的草地貪夜蛾種群中得到了一個對Bt殺蟲蛋白Cry1Fa抗性達7 717倍品系，發現其對乙酰甲胺磷具有19倍的交互抗性[5]。Okuma等[6]在2012年和2013年從經常使用多殺霉素的玉米田采集的草地貪夜蛾種群中，通過F2代選育的方法獲得了對多殺霉素具有890倍抗性的品系。

在巴西，噴施殺蟲藥劑和種植轉Bt玉米是控制玉米田草地貪夜蛾的主要手段。多殺霉素是巴西玉米田防治草地貪夜蛾的首選藥劑，在巴西一個生長季要施用3次。目前，巴西的草地貪夜蛾對高效氯氟氰菊酯、毒死蜱、虱螨脲和多殺霉素等均產生了抗性，甚至對轉Cry1F和Cry1Ab的玉米也產生了抗性。在巴西草地貪夜蛾田間種群中對毒死蜱抗藥性個體頻率超過了40%、對高效氯氟氰菊酯抗性頻率已經超過了50%、對多殺霉素抗性頻率超過了40%、對虱螨脲抗性頻率達到了70%。引入Bt玉米后，抗藥性水平有所下降，但是對多殺霉素抗性個體頻率仍在20%左右，對虱螨脲抗性個體頻率也在40%以上。

2?草地貪夜蛾抗藥性現狀及其機制

草地貪夜蛾化學防治歷史比較長，因此多樣性的抗藥性機制也隨之進化（表1）。McCord和Yu[1]在草地貪夜蛾對甲萘威抗性研究中發現，抗性品系中腸勻漿液對甲萘威的代謝能力比敏感品系高5倍，通過增效醚（PBO）處理可使抗性從90倍降低到6倍。幼蟲表皮穿透性試驗表明，用14C同位素標記的甲萘威點滴處理24 h后仍有55%的甲萘威殘留在抗性品系幼蟲表皮，而敏感品系幼蟲表皮僅有3%的殘留。對甲萘威的抗性似乎和靶標敏感性無關，也說明了對甲萘威的高水平抗性主要是由于P450羥基化和環氧化等氧化代謝導致的，同時穿透性降低也起著一定作用。P450活性增加和藥劑對體壁的穿透性降低這兩類機制都屬于廣譜性交互抗性的機制，但是這個品系對其他氨基甲酸酯類如滅多威并沒有交互抗性，對有機磷類和擬除蟲菊酯類藥劑也沒有交互抗性。Yu等[7]的研究結果顯示，對甲萘威和甲基對硫磷有抗性的草地貪夜蛾田間種群以及實驗室抗性品系的多功能氧化酶（MFO）、谷胱甘肽S-轉移酶（GSTs）、酯酶（ESTs）等各種解毒代謝酶活性明顯高于敏感品系。氨基甲酸酯類和有機磷類殺蟲劑的分子靶標乙酰膽堿酯酶（AChE）對甲萘威的敏感度也顯著降低，同時對沒有大量使用過的藥劑如殘殺威、呋喃丹、噁蟲威、硫雙威、甲基對氧磷、對氧磷和DDVP等的敏感度也降低。其AChE對氨基甲酸酯類和有機磷酸酯類藥劑的敏感度比敏感品系低2～85倍，對甲萘威的敏感度最低。田間種群乙酰膽堿酯酶對底物的米氏常數（Km）值僅為敏感品系的56%。這些都表明草地貪夜蛾田間種群的抗性是由多種機制造成的。Yu和McCord[2]對田間種群的研究表明，草地貪夜蛾對甲基對硫磷和甲萘威抗性種群對茚蟲威沒有交互抗性，盡管其抗藥性機制與MFO、GSTs和ESTs活性增加有關。

Carvalho等[8]對毒死蜱和高效氯氰菊酯抗性草地貪夜蛾品系的研究表明，AChE的A201S、G227A 和 F290V點突變導致了其對毒死蜱的抗性;鈉離子通道的T929I、L932F 和L1014F點突變導致了其對高效氯氟氰菊酯的抗性;P450、GSTs和ESTs表達增加均有可能參與了其對毒死蜱和高效氯氰菊酯的抗性[9]。上述抗藥性機制表明，該抗性種群極有可能對有機磷類和擬除蟲菊酯類的其他殺蟲劑產生交互抗性。關于草地貪夜蛾對酰胺類藥劑的抗性研究發現，魚尼丁受體I4790M點突變是導致抗性的原因之一[10]。草地貪夜蛾對轉Bt基因玉米的抗性也可能導致對傳統藥劑產生交互抗性。如Zhu等[5]發現，一個對Cry1F具有7 717倍抗性的種群對乙酰甲胺磷產生了19倍的交互抗性，且抗性種群的堿性磷酸酯酶、氨肽酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、P450和GSTs等的活性均有所增加，其中解毒酶活性的增加或許是導致其對乙酰甲胺磷產生交互抗性的原因。據報道取食不同寄主植物以及殺蟲藥劑處理，會誘導不同類型的P450表達，有些P450的過表達可能會同時代謝植物次生物和殺蟲藥劑[9]。因此，草地貪夜蛾的雜食性也有可能是促進抗藥性形成的原因之一。

在最新完成的草地貪夜蛾基因組中發現，P450和GST這兩類解毒代謝酶基因家族發生了嚴重擴張，這可能是其寄主范圍廣和容易產生抗藥性的基礎[11]。

3?抗藥性遺傳

了解害蟲抗藥性遺傳學特征是進行害蟲抗藥性治理的基礎，但是這方面能夠參考的數據并不多，表2列出了草地貪夜蛾對一些殺蟲劑抗性的遺傳特征。Rios-Diez和Saldamando-Benjumea在2011年報道了草地貪夜蛾對滅多威和高效氯氟氰菊酯的抗性為常染色體不完全隱性遺傳[4]。實際上早在10年前，Diez-Rodriguez和Omoto就報道了草地貪夜蛾對高效氯氟氰菊酯的抗性為常染色體不完全隱性遺傳，同時證明該抗性為單一主效基因控制[12]。而對虱螨脲的抗性為常染色體不完全隱性遺傳，且由多基因控制[13]。Okuma等[6]2018年對多殺霉素的抗性研究表明，草地貪夜蛾對該藥劑的抗性為常染色體不完全隱性遺傳，多基因控制。同時，抗性品系伴隨著明顯的適合度降低，這對抗性治理是非常有意義的。Bolzan等[14]2019年報道了巴西草地貪夜蛾對氯蟲苯甲酰胺的抗性為常染色體不完全隱性遺傳，單基因控制（表2）。在巴西，田間種群對氯蟲苯甲酰胺的抗性等位基因頻率已經超過了10%，并且對溴氰蟲酰胺、氟苯蟲酰胺有明顯的交互抗性。Okuma等[6]對巴西玉米田采集的草地貪夜蛾利用F2篩選的方法連續三代獲得了1個對多殺霉素890倍的抗性品系。正反交試驗表明該蟲對多殺霉素抗性為常染色體不完全隱性遺傳。正反交的F1代和母本回交結果顯示出可能是多基因遺傳，但是抗性品系具有明顯的適合度代價，成蟲存活率比敏感品系低41%，繁殖率低49%。

Rios-Diez和Saldamando-Benjumea[4]對草地貪夜蛾玉米型和水稻型進行研究發現，水稻型對滅多威和高效氯氟氰菊酯的抗性發展更快。選育過程中發現滅多威的毒力回歸曲線斜率明顯低于高效氯氟氰菊酯的毒力回歸曲線的斜率，說明草地貪夜蛾對滅多威的反應在遺傳學上異質性更大。兩型在現實遺傳力上也表現出不同，無論是對滅多威還是高效氯氟氰菊酯，水稻型草地貪夜蛾現實遺傳力更大。產生10倍抗性需要的選育代數也明顯不同，對滅多威產生10倍抗性，玉米型需要33代，而水稻型僅需要15代;對高效氯氟氰菊酯產生10倍抗性，玉米型需要19代，而水稻型僅需要7代（表3）。說明水稻型草地貪夜蛾抗藥性風險更高。

綜上所述，草地貪夜蛾對殺蟲藥劑抗性均為常染色體不完全隱性遺傳，抗性形成的速度比顯性遺傳要慢一些，但是抗性一旦形成，抗性種群衰退速度也比較慢。單基因控制的抗藥性容易形成，特別是顯性基因控制。但是抗性形成后在選擇壓力缺失的情況下，抗藥性也容易衰退。因此，了解抗藥性的遺傳特性對于抗藥性治理尤為重要。

4?化學防治技術與抗藥性治理展望

Belay等[15]測定了氯蟲苯甲酰胺、氟苯蟲酰胺、多殺霉素、乙基多殺菌素、茚蟲威、氯氟氰菊酯、甲氧蟲酰肼、乙酰甲胺磷、硫雙威、二氯苯醚菊酯對草地貪夜蛾田間種群的室內活性。多殺霉素、乙基多殺菌素、乙酰甲胺磷和硫雙威的致死速度相對較快，在16 h活性最高。在96 h，除了甲氧蟲酰肼和聯苯菊酯處理外，草地貪夜蛾死亡率均在80%以上。茚蟲威、氟苯蟲酰胺和氯氟氰菊酯致死速度稍慢一些，要96 h以上。這個試驗還顯示出在推薦用藥量和兩倍的推薦用藥量下，這些藥劑對3齡幼蟲致死率沒有顯著差異。

馬里蘭大學的Galen Dively教授演講報告顯示出，在2018年對非洲草地貪夜蛾防治時，把藥劑分為高風險和低風險莖葉噴霧用藥劑兩類。第一類以傳統藥劑為主，認為風險較高，包括滅多威、毒死蜱、高效氰戊菊酯、氯菊酯、高效氟氯氰菊酯、精高效氯氟氰菊酯、聯苯菊酯、zeta-氯氰菊酯、zeta-氯氰菊酯和聯苯菊酯混劑、高效氯氟氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和氯蟲苯甲酰胺混劑、氟氯氰菊酯、茚蟲威。第二類是近些年研發的一些對環境、天敵等非靶標生物相對較安全的藥劑（或者稱為環境相容性藥劑），包括氯蟲苯甲酰胺、氯蟲苯甲酰胺和阿維菌素混劑、溴氰蟲酰胺、氟苯蟲酰胺、多殺霉素、乙基多殺菌素、虱螨脲、甲氧蟲酰肼、氟酰脲、氟蟲脲、印楝素、蘇云金桿菌（Bt）等。對于草地貪夜蛾幼蟲持效期長的劑型也會提高防治效果，例如具有緩釋作用的顆粒劑[16]。

聯合國糧農組織（FAO）2018年針對非洲草地貪夜蛾防治用藥的說明中，強調了傳統化學農藥使用的安全性問題，包括非靶標生物、生態環境以及施藥人員的安全。這些傳統藥劑包括滅多威、甲萘威、丙硫克百威、丁硫克百威、甲基對硫磷、乙酰甲胺磷、毒死蜱、二嗪農、氟氯氰菊酯、硫丹等。同時也提出了鼓勵使用的微生物農藥名單，包括球孢白僵菌、蘇云金桿菌、桿狀病毒等（表4）。

Busato等[17]對比了玉米型和水稻型草地貪夜蛾幼蟲對毒死蜱、高效氯氟氰菊酯、虱螨脲、甲氧蟲酰肼和多殺霉素的敏感度，發現玉米型幼蟲對高效氯氟氰菊酯、虱螨脲和甲氧蟲酰肼敏感度比水稻型的更低。毒死蜱和多殺霉素防治水稻型和玉米型草地貪夜蛾均有效，兩者沒有明顯差異。

在草地貪夜蛾的治理中化學防治起到了非常重要的作用，即使種植轉Bt玉米，仍然需要化學防治的補充。Burtet等[17]報道在2015年/2016年早期種植的Bt玉米和非Bt玉米，需要用藥3次;不用殺蟲劑Bt玉米田被害率為37%～45%，非Bt玉米田大于52%。

導致化學防治失敗的重要原因是害蟲抗藥性的產生，因此抗藥性的治理在化學防治中顯得尤為重要。針對草地貪夜蛾的生物學特性以及國外對該蟲化學防治的實踐，我國對草地貪夜蛾的化學防治應注重以下幾點。

1）要采取全國一盤棋的防治策略，也就是說不同的省份盡量不要選擇同一種類型的藥劑防治，盡量做到藥劑品種、施用時間和空間的配合;2）許多鱗翅目害蟲幼蟲3齡前的防御能力較弱，對藥劑的敏感度相對較高;3）掌握好藥劑施用的兩個窗口期，一是害蟲本身敏感的窗口期即孵化到3齡初，二是孵化后到鉆蛀前;4）分階段選擇適宜藥劑類型用于化學防治。除了考慮殺蟲劑作用機制類型（表5）外，作用方式也要考慮。卵高峰期施用具有觸殺活性的藥劑配合具有殺卵活性的藥劑，孵化高峰期施用觸殺劑配合胃毒藥劑，后期大齡幼蟲可以考慮以胃毒藥劑為主的化學防治策略。

1） 3齡幼蟲（30～45 mg/頭）培養基混藥法，檢查96 h死亡率（Hardke等[19]）。

3rd instar larvae （30-45 mg/individual） were tested using drug-admixed food， and the mortalities were recorded 96 h after treatment （Hardke， et al[19]）.

參考文獻

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（責任編輯：楊明麗）