农药毒理学：第五章 -2植物病原菌的抗药性

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1、第二部分第二部分 植物病原菌的抗药性植物病原菌的抗药性一、植物病原菌抗药性基本概况一、植物病原菌抗药性基本概况二、病原物抗药性发生机制二、病原物抗药性发生机制三、病原物抗药性监测三、病原物抗药性监测 四、影响病原物抗药群体形成的因素四、影响病原物抗药群体形成的因素五、病原物抗药性治理五、病原物抗药性治理 第五章第五章 病虫草抗药性原理及其治理病虫草抗药性原理及其治理p 基本基本概念：概念：植物病原菌抗药性：是植物病原菌抗药性：是指本来对农药敏感的野生指本来对农药敏感的野生型植物病原物个体或群体，由于遗传变异而对药型植物病原物个体或群体，由于遗传变异而对药剂出现敏感性下降的现象。剂出现敏感性下降

2、的现象。 抗抗药药性性包包含含的的函函义义病原物遗传物质发生变化，抗药病原物遗传物质发生变化，抗药性状可以稳定遗传性状可以稳定遗传 抗药突变体对环境有一定的适合度，抗药突变体对环境有一定的适合度，即与敏感野生群体具有生存竞争力即与敏感野生群体具有生存竞争力一、基本概况一、基本概况20世纪世纪40年代，美国年代，美国James G. Horsfall提出病原提出病原菌对杀菌剂敏感性下降的问题菌对杀菌剂敏感性下降的问题60年代末，高效、选择性强的苯并咪唑类内吸性杀菌年代末，高效、选择性强的苯并咪唑类内吸性杀菌剂被开发和广泛用于植物病害防治剂被开发和广泛用于植物病害防治70年代初，开展了对植物病原物

3、抗药性的系统研究，年代初，开展了对植物病原物抗药性的系统研究，第一节第一节 病原物抗性发展历史病原物抗性发展历史80年代初成立了杀菌剂抗性行动委员会（年代初成立了杀菌剂抗性行动委员会（FRAC），），开辟了植物病理学和植物化学保护学新的研究领域。开辟了植物病理学和植物化学保护学新的研究领域。 在在2020世纪世纪4040年代年代就有微生物对化学药剂的就有微生物对化学药剂的抗药性报道。抗药性报道。首例病原菌产生的抗药性首例病原菌产生的抗药性: :19411941年年出现出现了抗药性的了抗药性的青霉菌和色孢霉菌青霉菌和色孢霉菌。 2020世纪世纪6060年代初期，五氯硝基苯和多果定年代初期，五氯硝

4、基苯和多果定的抗性菌系的陆续出现。的抗性菌系的陆续出现。 抗药性真正成为病害防治的突出问题是抗药性真正成为病害防治的突出问题是2020世纪世纪6060年代中后期年代中后期大量使用内吸杀菌剂以大量使用内吸杀菌剂以后，最典型实例是后，最典型实例是苯并咪唑类苯并咪唑类内吸杀菌剂。内吸杀菌剂。 19671967年大量生产并广泛使用苯来特年大量生产并广泛使用苯来特, ,到到19691969年就有报道用于防治黄瓜白粉病时出年就有报道用于防治黄瓜白粉病时出现抗性菌，随后出现的抗性菌有十几种。现抗性菌，随后出现的抗性菌有十几种。 19561956年，年，Horsfall(J.GHorsfall(J.G) )-

5、 -杀菌剂作用原杀菌剂作用原理理提出警告：提出警告： “不要等待抗药性在田间的出现不要等待抗药性在田间的出现! !” p 抗药性发生类群抗药性发生类群抗药性：抗药性：植物病原真菌、细菌和线虫植物病原真菌、细菌和线虫l 已知植物病原真菌产生抗药性：已知植物病原真菌产生抗药性：鞭毛菌鞭毛菌亚门亚门( (MastigomycotinaMastigomycotina) )、子囊菌子囊菌亚门亚门( (ascomycotinaascomycotina) )、半知菌半知菌亚门亚门( (basidiomycotinabasidiomycotina) )等等数百种数百种真菌。真菌。 中国小麦、瓜类白粉病中国小麦

6、、瓜类白粉病三唑酮三唑酮稻瘟病稻瘟病异稻瘟净和富士一号异稻瘟净和富士一号鞭毛菌亚门真菌孢子鞭毛菌亚门真菌孢子无抗性：无抗性：类菌原体、病毒和寄生性种子植物类菌原体、病毒和寄生性种子植物 l 植物病原细菌容易产生抗药性植物病原细菌容易产生抗药性:繁殖速度快繁殖速度快数量大数量大容易发生变异容易发生变异l 少数线虫产生抗药性少数线虫产生抗药性化学防治水平很低化学防治水平很低线虫繁殖速率一般较慢线虫繁殖速率一般较慢传播方式的局限性传播方式的局限性p 抗药性发生类群抗药性发生类群对病原物对病原物特特殊生化位点殊生化位点发生作用发生作用农药对病原物的毒理农药对病原物的毒理生化生化位点位点由单由单基因基因

7、调节调节药剂化学防治完全失效药剂化学防治完全失效表现抗药性表现抗药性病原物群病原物群体中存在体中存在抗药个体抗药个体或抗药或抗药基因基因抗性个体少，抗性个体少，继续生长繁继续生长繁殖、侵染寄主殖、侵染寄主提高抗药病原物在提高抗药病原物在群体中的比例群体中的比例，药剂防治效果下降药剂防治效果下降导致抗药性病害导致抗药性病害流行流行用户加大用药剂量用户加大用药剂量和用药频率和用药频率抗药性病害流行，药抗药性病害流行，药剂化学防治完全失效剂化学防治完全失效p 病原物抗药性发生原理病原物抗药性发生原理二、病原物抗药性发生机制二、病原物抗药性发生机制 （一）遗传机制（一）遗传机制 （二）生化机制（二）生

8、化机制 （一）遗传机制（一）遗传机制 p单基因抗药性（主效基因抗药性）：单基因抗药性（主效基因抗药性）：病原物对病原物对某种农药的抗药性由一个主基因控制。目前大某种农药的抗药性由一个主基因控制。目前大多数都属于单基因突变。多数都属于单基因突变。p寡基因抗药性：寡基因抗药性：病原物细胞中可能存在几个主病原物细胞中可能存在几个主效基因决定某一种药剂的抗性，其中任何一个效基因决定某一种药剂的抗性，其中任何一个基因发生突变即可表达抗药性。基因发生突变即可表达抗药性。（一）遗传机制（一）遗传机制 p聚基因抗药性：聚基因抗药性：有少数抗药性是由微效基因的有少数抗药性是由微效基因的突变引起的，可产生。突变引

9、起的，可产生。如：灰葡萄孢霉（如：灰葡萄孢霉（Botrytis cinereaBotrytis cinerea）- -苯并咪唑类、苯并咪唑类、二甲酰亚胺类、苯胺基嘧啶类二甲酰亚胺类、苯胺基嘧啶类等不同类型的杀菌剂产生等不同类型的杀菌剂产生多重抗药性多重抗药性。 Botrytis cinereaBotrytis cinerea（二）生化机制（二）生化机制 补偿作用或改变代谢途径补偿作用或改变代谢途径增加解毒或降低致死合成作用增加解毒或降低致死合成作用 减少吸收或增加排泄减少吸收或增加排泄 降低亲和性降低亲和性在相应的作用靶点如在相应的作用靶点如-微管蛋白、核糖微管蛋白、核糖体等发生构象改变，降低

10、药剂与靶点的体等发生构象改变，降低药剂与靶点的亲和性而表现抗药性。亲和性而表现抗药性。通过代谢变化，阻碍药剂到达作用靶点，通过代谢变化，阻碍药剂到达作用靶点，或利用生物能量通过载体将细胞内的药剂或利用生物能量通过载体将细胞内的药剂排出体外，阻止药剂积累而表现抗药性。排出体外，阻止药剂积累而表现抗药性。将有毒的农药转化成无毒化合物，将有毒的农药转化成无毒化合物，或在药剂到达作用位点之前就与或在药剂到达作用位点之前就与细胞内其他生化成分结合而钝化。细胞内其他生化成分结合而钝化。病原物可以改变某些生理代谢，病原物可以改变某些生理代谢，使药剂的抑制作用得到补偿。使药剂的抑制作用得到补偿。三、病原物抗药

11、性监测三、病原物抗药性监测 病原物抗药性监测病原物抗药性监测: 是指测定自然界病原物群体对使用是指测定自然界病原物群体对使用药剂敏感性的变化。包括在各地定点连年系统测定和药剂敏感性的变化。包括在各地定点连年系统测定和对有抗药性怀疑的地方临时采集标本测定。对有抗药性怀疑的地方临时采集标本测定。 方法：方法：l 最常用的是最常用的是测定病原物生长量与药测定病原物生长量与药剂的效应关系剂的效应关系。常见方法有。常见方法有菌落直径菌落直径法法 ，干重法测定。干重法测定。l 当病菌以孢子繁殖生长时，亦可采用当病菌以孢子繁殖生长时，亦可采用浊度法测定浊度法测定细细胞生长量与药剂的效应。胞生长量与药剂的效应

12、。 p临界剂量或鉴别剂量临界剂量或鉴别剂量：是检测和测量抗药性是检测和测量抗药性广度的常用方法广度的常用方法。p孢子萌发法孢子萌发法 ：可测定药剂对不同菌株孢子萌可测定药剂对不同菌株孢子萌发的抑制来鉴别抗药性，还应该考虑对芽管发的抑制来鉴别抗药性，还应该考虑对芽管形态和菌体发育的作用。形态和菌体发育的作用。 不仅是测定专性寄生菌抗药性的唯不仅是测定专性寄生菌抗药性的唯一方法，也是验证病菌在培养基上一方法，也是验证病菌在培养基上对药剂敏感性差异是否与在寄主上对药剂敏感性差异是否与在寄主上的反应差异一致必不可少的方法。的反应差异一致必不可少的方法。三、病原物抗药性监测三、病原物抗药性监测 p生化测

13、定法：生化测定法：测定不同杀菌剂浓度对这些过测定不同杀菌剂浓度对这些过程影响程度的差异来比较不同菌株的敏感性。程影响程度的差异来比较不同菌株的敏感性。l病原物对农药的敏感性还常随着病原物对农药的敏感性还常随着个体的个体的遗传差异、培养基组分、遗传差异、培养基组分、温度、温度、pHpH值值等条件和方法的不一等条件和方法的不一致而改变。因此，必须有合适的致而改变。因此，必须有合适的对照。对照。三、病原物抗药性监测三、病原物抗药性监测 p活体测定法：活体测定法：把病菌接种到经杀菌剂处理过把病菌接种到经杀菌剂处理过的植株或部分组织上，评估药剂处理剂量与的植株或部分组织上，评估药剂处理剂量与发病程度间的

14、效应关系的方法。发病程度间的效应关系的方法。l在测定某种病原物个体对农药浓度的效应后，在测定某种病原物个体对农药浓度的效应后，如何进一步鉴别和评估它们的抗药性如何进一步鉴别和评估它们的抗药性? ? 常用的常用的标准有标准有3 3种：种：3)3) 测定测定产生相同效应的浓度：产生相同效应的浓度：平均平均EC50EC50之比之比来评估某一病原群体抗药性水平来评估某一病原群体抗药性水平2) 测定测定最低抑制浓度最低抑制浓度缺点缺点：抗药性水平很高的菌株不能采用：抗药性水平很高的菌株不能采用1) 用同一浓度测定用同一浓度测定各个体对药剂的反应，各个体对药剂的反应，缺点缺点常常过高地评估抗药性水平或抗药

15、程度常常过高地评估抗药性水平或抗药程度三、病原物抗药性监测三、病原物抗药性监测 p生化测定法：生化测定法：根据病原物抗药群体形成的广度根据病原物抗药群体形成的广度或不同阶段将抗药性可分为三类或不同阶段将抗药性可分为三类实验室抗药性实验室抗药性田间抗药性田间抗药性实际抗药性实际抗药性通过农药在生产上应通过农药在生产上应用的选择压下，在田用的选择压下，在田间监测抗药性间监测抗药性生产上一般生产上一般讲的抗药性讲的抗药性在室内通过药剂筛选、在室内通过药剂筛选、物理或化学等方法诱变物理或化学等方法诱变和基因转导等技术获得和基因转导等技术获得的抗药性的抗药性四、影响病原物抗药群体形成的因素四、影响病原物

16、抗药群体形成的因素 病害循环病害循环病原群体中潜在病原群体中潜在的抗药性基因的抗药性基因农业栽培措施农业栽培措施和气候条件和气候条件抗药性遗传特征抗药性遗传特征 药剂作用机制药剂作用机制适合度适合度 四、影响病原物抗药群体形成的因素四、影响病原物抗药群体形成的因素 1.1.病原群体中潜在的抗药性基因病原群体中潜在的抗药性基因 长期使用同种或作用机理相同的一类高效杀长期使用同种或作用机理相同的一类高效杀菌剂，会使病原群体中比较敏感的部分被抑菌剂，会使病原群体中比较敏感的部分被抑制或杀死而淘汰，而抗药性的部分则能生存制或杀死而淘汰，而抗药性的部分则能生存和繁殖，危害寄主植物。和繁殖，危害寄主植物。

17、 随着药效下降，选择压力增加，加速抗药性随着药效下降，选择压力增加，加速抗药性病原群体的形成，由量变至质变，最终导致病原群体的形成，由量变至质变，最终导致药剂防治彻底失败。药剂防治彻底失败。 四、影响病原物抗药群体形成的因素四、影响病原物抗药群体形成的因素 2.2.抗药性遗传特征抗药性遗传特征 数量遗传性状数量遗传性状的抗药性是由许多基因控制的抗药性是由许多基因控制的，病原群体对药剂敏感性表现为连续分的，病原群体对药剂敏感性表现为连续分布。布。 质量遗传性状质量遗传性状的抗药性是单个或几个主基的抗药性是单个或几个主基因控制的，病原群体对药剂的敏感性表现因控制的，病原群体对药剂的敏感性表现为不连

18、续分布。为不连续分布。四、影响病原物抗药群体形成的因素四、影响病原物抗药群体形成的因素 3.药剂作用机制药剂作用机制 作用靶点单一的农药，作用靶点单一的农药，极易表极易表现抗药性。现抗药性。 传统的传统的保护性杀菌剂保护性杀菌剂作用位点作用位点较多较多，产生既可遗传又可生存，产生既可遗传又可生存四、影响病原物抗药群体形成的因素四、影响病原物抗药群体形成的因素 的抗药性突变体，但是抗药群体形成慢，抗药水平的抗药性突变体，但是抗药群体形成慢，抗药水平低。低。4. 适合度适合度 抗药性病原物的适合度抗药性病原物的适合度高低对抗药病原群体高低对抗药病原群体的形成具有重要影响。的形成具有重要影响。 当抗

19、药病原物适合度较低时，不易形成抗药当抗药病原物适合度较低时，不易形成抗药群体。人们可以根据适合度改变的特点，判群体。人们可以根据适合度改变的特点，判定合理的用药策略，延缓或阻止抗药群体的定合理的用药策略，延缓或阻止抗药群体的形成。形成。 适合度高低与病原物所存在的抗药基因突变适合度高低与病原物所存在的抗药基因突变数目及其多效性有关。数目及其多效性有关。 四、影响病原物抗药群体形成的因素四、影响病原物抗药群体形成的因素 5. 5. 病害循环病害循环 植物地上部位发生病害植物地上部位发生病害，病部常能产生大量，病部常能产生大量的分生孢子，通过气流或雨水传播。的分生孢子，通过气流或雨水传播。 这种多

20、循环病害在药剂选择压力下抗药病原这种多循环病害在药剂选择压力下抗药病原物可以继续侵染繁殖，在较短时间内形成抗物可以继续侵染繁殖，在较短时间内形成抗药群体。药群体。 而在植物地下部位发生病害而在植物地下部位发生病害，及以初侵染为及以初侵染为主的单循环病害主的单循环病害，抗药群体则不易形成或形，抗药群体则不易形成或形成较慢。成较慢。四、影响病原物抗药群体形成的因素四、影响病原物抗药群体形成的因素 6. 6. 农业栽培措施和气候条件农业栽培措施和气候条件 有利于病害发生和流行的作物栽措施和气候条件，有利于病害发生和流行的作物栽措施和气候条件，均易使抗药病原群体形成。均易使抗药病原群体形成。四、影响病

21、原物抗药群体形成的因素四、影响病原物抗药群体形成的因素 五、病原物抗药性治理五、病原物抗药性治理 （一）抗药性治理策略（一）抗药性治理策略 及其要点及其要点 杀菌剂抗性治理策略的实质，是以杀菌剂抗性治理策略的实质，是以科学的方法科学的方法，最大限度地最大限度地阻止或延缓阻止或延缓病原物对相应农药病原物对相应农药抗性抗性的发生的发生和和抗药病原群体的形成抗药病原群体的形成，达到维护药剂，达到维护药剂产品的信誉，延长其使用寿命，确保化学防治产品的信誉，延长其使用寿命，确保化学防治效果的目的。效果的目的。我们有何我们有何对策？对策？基基本本原原则则 根据抗药病原群体形成的内外因素和具有突发根据抗药病

22、原群体形成的内外因素和具有突发性的特点，设计抗药性治理策略时应考虑如下性的特点，设计抗药性治理策略时应考虑如下要点：要点： 可能降低药剂对病原物的选择压力可能降低药剂对病原物的选择压力考虑所有与抗药性发生的相关因子考虑所有与抗药性发生的相关因子在田间出现实际抗药性导致防效下在田间出现实际抗药性导致防效下降以前，及早采用抗药性治理策略。降以前，及早采用抗药性治理策略。技技术术要要点点 了解农药的作用机制和病原物产生抗药性机制了解农药的作用机制和病原物产生抗药性机制药剂推广应用前，评估产生抗药性的潜在危险药剂推广应用前，评估产生抗药性的潜在危险建立每一防治对象的建立每一防治对象的敏感性基线敏感性基

23、线和监测方法和监测方法建立药剂、寄主和寄生物间相互作用的参数建立药剂、寄主和寄生物间相互作用的参数实施药剂应用期间的抗药性监测实施药剂应用期间的抗药性监测最重要，是抗药性鉴最重要，是抗药性鉴别和监测的基础别和监测的基础管管理理要要点点 完善农药推荐使用方法完善农药推荐使用方法符合综合防治策略符合综合防治策略达到生产上可行，包括药剂品种资源，达到生产上可行，包括药剂品种资源， 生产和需求平衡生产和需求平衡为生产、销售部门和用户所接受为生产、销售部门和用户所接受生产厂家和推销部门之间相互协调生产厂家和推销部门之间相互协调治理策略在实践中进行自身完善和补充治理策略在实践中进行自身完善和补充（二）（二

24、） 抗药性治理的短期策略抗药性治理的短期策略 （1 1）建立重要防治对象的敏感性基线和技术资料数据库。）建立重要防治对象的敏感性基线和技术资料数据库。（2 2）测量或检测重要病害抗药性发生现状和发生趋势。）测量或检测重要病害抗药性发生现状和发生趋势。（3 3）监测主要病菌抗性发生动态，建立抗性流行测报系）监测主要病菌抗性发生动态，建立抗性流行测报系统。统。（4 4）研究还未发现抗药性的病原物）研究还未发现抗药性的病原物药剂组合产生药剂组合产生抗药性的潜在危险，及早采取合理用抗药性的潜在危险，及早采取合理用药措施。但应防止试验中获得的抗药药措施。但应防止试验中获得的抗药突变体释放到自然界中去。突

25、变体释放到自然界中去。基基本本措措施施包包括括（5 5）合理用药）合理用药使用最低有效剂量使用最低有效剂量在病害发生和流行的关键时期用药，以化学在病害发生和流行的关键时期用药，以化学保护代替化学治疗保护代替化学治疗避免在较大范围内使用同种或同类药剂（防避免在较大范围内使用同种或同类药剂（防止产生交互抗性）；止产生交互抗性）；不同作用机制的杀菌剂混用或交替使用，但不同作用机制的杀菌剂混用或交替使用，但应避免两种高度危险性的药剂混用或轮用，防应避免两种高度危险性的药剂混用或轮用，防止多重抗药性发生止多重抗药性发生（6 6）加强对杀菌剂生产、混配、销售的管理，）加强对杀菌剂生产、混配、销售的管理，防

26、止盲目生产、乱混乱配、乱售乱用。防止盲目生产、乱混乱配、乱售乱用。在抗性发生严重的地区回收药剂，停止用药在抗性发生严重的地区回收药剂，停止用药（三）（三） 抗药性治理的长期策略抗药性治理的长期策略 杀菌剂抗性治理的长期策略有下列杀菌剂抗性治理的长期策略有下列5点：点： 贮备较多的有效药剂品种贮备较多的有效药剂品种 开发具有负交互抗药性的杀菌剂开发具有负交互抗药性的杀菌剂 研制混配药剂，选用科学的混剂配方研制混配药剂，选用科学的混剂配方在病害防治中采用综合防治措施在病害防治中采用综合防治措施 建立有实用价值的病原物抗药性治理策略建立有实用价值的病原物抗药性治理策略模型。模型。思考题思考题1、病菌产生抗药性的生化机制有那些？、病菌产生抗药性的生化机制有那些？2、监测杀菌剂抗性的目的？、监测杀菌剂抗性的目的？3、杀菌剂抗药性监测有那些主要方法？、杀菌剂抗药性监测有那些主要方法？4、杀菌剂抗药性治理的原则和策略？、杀菌剂抗药性治理的原则和策略？