褐飞虱(brown planthopper,BPH)Nilaparvata lugens(St?l)(Hemeptera:Delphacidae)是世界性的、危害水稻的害虫。由于褐飞虱的生物学特性,容易暴发成灾,给水稻产量与品质带来严重影响,因此,对褐飞虱防治主要依赖化学杀虫剂。然而主要的水稻生产国对化学杀虫剂长期过度使用,已经导致褐飞虱田间种群对有机氯类杀虫剂、有机磷类杀虫剂、氨基甲酸酯类杀虫剂、拟除虫菊酯类杀虫剂、新烟碱类杀虫剂、苯基吡唑类杀虫剂、昆虫生长调节剂类杀虫剂及吡啶甲亚胺类杀虫剂产生了不同水平的抗性。抗性产生不仅使得褐飞虱难以治理而且增加了褐飞虱的危害面积与爆发频率。烯啶虫胺是目前水稻上防治褐飞虱的首选药剂之一。为延缓褐飞虱对烯啶虫胺抗性发展,延长烯啶虫胺在褐飞虱防治上的使用寿命,本文通过对我国褐飞虱田间种群抗性水平、抗性诊断剂量、抗性遗传方式、交互抗性谱、适合度代价、抗性风险及生化、分子机理进行了研究。1褐飞虱田间种群抗性监测2011-2015年采用稻茎浸渍法对我国广西、广东、湖南、江西、江苏、浙江、湖北及安徽等地的褐飞虱田间种群进行抗性监测。结果表明,褐飞虱田间种群已对烯啶虫胺产生不同程度的抗性(Resistance Ratio,RR=2.4-33.9倍),其中20.7%田间种群仍然对烯啶虫胺保持敏感性,36.2%田间种群发展了低水平抗性,43.1%田间种群产生了中等水平抗性;通过对褐飞虱种群每年抗性变化比例分析表明,敏感性种群所占的比例逐年下降,中等水平抗性的种群所占比例逐年上升;另外,诊断剂量监测结果也表明烯啶虫胺对褐飞虱2011-2015年田间种群的毒力逐年下降,暗示褐飞虱田间种群对烯啶虫胺抗性呈上升趋势。通过解毒酶活力测定试验、增效剂试验及相关性分析对褐飞虱田间种群抗性机理进行研究。结果表明:三种解毒酶活力差异较大,其中褐飞虱田间种群酯酶活力分布从1.29±0.24(WX-2013)到9.08±1.41(TC-2012)μmol/min/mg protein,变异倍数为7.0倍;谷胱甘肽S-转移酶活力分布从4.42±0.39(JS-2013)到19.94±1.72(ZJ-2015)n mol/min/mg protein,变异倍数为4.5倍;细胞色素P450多功能氧化酶活力分布从0.37±0.03(TM-2013)到1.41±0.35(FY-2015)n mol/min/mg protein,变异倍数为3.8倍。相关性分析表明酯酶(r=0.274,P=0.037)、细胞色素P450多功能氧化酶活力(r=0.394,P=0.002)与烯啶虫胺对褐飞虱田间种群的毒力存在显著相关性。同时,5个田间抗性种群增效剂试验表明,增效剂PBO对全部5个烯啶虫胺田间种群的增效作用为1.6-2.1倍,增效TPP对5个烯啶虫胺田间种群的增效作用为1.3-1.8倍,增效剂DEM对全部5个烯啶虫胺田间种群的增效作用为1.2-1.4倍。以上结果暗示细胞色素P450多功能氧化酶活力升高可能是褐飞虱田间种群对烯啶虫胺产生抗性的主要机制。2褐飞虱对烯啶虫胺抗性筛选及相关生物学特性研究本研究采用喷雾法对烯啶虫胺抗性进行筛选,经过27代筛选,褐飞虱对烯啶虫胺抗性上升到144.7倍。除去选择压,17代后褐飞虱对烯啶虫胺抗性从144.7倍下降到10.6倍,表明褐飞虱对烯啶虫胺抗性不稳定。对烯啶虫胺抗性品系进行抗性现实遗传力h2评估及抗性风险预测表明,褐飞虱对烯啶虫胺的抗性现实遗传力h2为0.12。在标准差σp为0.53,抗性现实遗传力h2为0.12,选择压力为50%-90%时,褐飞虱对烯啶虫胺产生10倍和100倍抗性所需代数分别为21代、17代、15代、12代、10代和42代、35代、29代、24代、19代。结果表明褐飞虱对烯啶虫胺有一定的抗性风险。交互抗性测定结果表明:烯啶虫胺抗性品系对啶虫脒、噻虫胺、呋虫胺、毒死蜱及氟啶虫胺腈展示出较低的交互抗性。对噻虫啉、噻虫嗪、醚菊酯、乙虫腈、吡虫啉及噻嗪酮不存在交互抗性。本研究通过比较褐飞虱烯啶虫胺高抗品系、中抗品系、初筛品系及敏感品系生命表对其生长发育及生殖特性进行研究。结果表明,高抗品系的产卵量、卵的存活率、卵孵化期、1龄若虫历期、3龄若虫历期、4龄若虫历期、产卵前期、总产卵前期及总寿命、净增值率(Ro)、内禀增长率(r)、周限增长率(λ)及平均时代周期与敏感品系存在显著性差异;中抗品系与初筛品系的卵和若虫(L1、L2、L3、L4、L5)发育历期(中抗品系的3龄若虫历期除外)及存活率、产卵前期、总产卵前期、产卵量、产卵期、净增值率(Ro)、内禀增长率(r)、周限增长率(λ)及平均世代周期与敏感品系无显著性差异。结果表明,褐飞虱抗性品系对烯啶虫胺存在抗性适合度代价。本研究通过对烯啶虫胺抗性遗传方式分析发现,褐飞虱对烯啶虫胺抗性与敏感品系正交与反交后代(F1、F1’)的LC50值(95%置信区间)分别为2.62(2.12-3.29)与2.94(2.37-3.63)mg/L,两者置信区间基本重叠,不存在显著性差异,说明为常染色体遗传;正交与反交后代(F1、F1’)显性度分别为0.06与0.10,表明抗性为不完全显性;自交F2代、F2’代及回交BC代实际剂量反应曲线与各自期望的单基因抗性遗传剂量反应曲线间存在较大差异,实测与期望剂量反应曲线间适合性检验不符合单基因抗性遗传方式的假设,说明抗性为多基因遗传。因此,上述结果表明褐飞虱对烯啶虫胺抗性为常染色体、多基因控制的不完全显性遗传。3褐飞虱烯啶虫胺抗、敏品系转录组数据库建立及数据分析为寻找褐飞虱敏感品系与抗性品系之间的差异表达基因,以褐飞虱抗性与敏感品系3龄若虫为测试材料,通过Illumina HiSeq 2500测序仪对样品进行测序,得到316469538个clean reads,再经组装得到122619个unigenes基因,平均长度为756bp。其中获得细胞色素P450多功能氧化酶unigenes基因146个,最终得到52个P450基因,其中上调基因20个,下调基因22个;烟碱型乙酰胆碱受体亚基unigenes基因31个,通过数据比对获得3个nAChR亚基(α6、α8、β1),其中1个nAChRα6亚基基因表达量下调。4烯啶虫胺抗性相关细胞色素P450基因筛选本研究通过对烯啶虫胺抗性与敏感品系酶活力测定表明,抗性品系酯酶、谷胱甘肽S-转移酶与细胞色素P450多功能氧化酶酶活力是敏感品系的2倍、2倍、4.2倍;增效剂对烯啶虫胺增效试验表明,磷酸三苯酯TPP、顺丁烯二酸二乙酯DEM及增效醚PBO对抗性与敏感品系的增效倍数分别为1.9倍、1.6倍、2.8倍与0.8倍、0.7倍、1.0倍。酶活力测定试验与增效剂对烯啶虫胺增效试验表明细胞色素P450多功能氧化酶是褐飞虱对烯啶虫胺产生抗性的主要机制之一。通过定量PCR对烯啶虫胺抗性与敏感品系的细胞色素P450多功能氧化酶基因表达量进行分析,发现CYP 6FL4、CYP 6CW1、CYP 439A1、CYP 4C78与CYP 4DC1基因的表达量明显上调,分别是敏感品系的10.1倍、21.5倍、10.9倍、100.8倍与24.4倍。结果表明这些基因可能与烯啶虫胺抗性相关。