CN110959626B - 用于防治褐飞虱的生物杀虫剂及防治方法 - Google Patents

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    • A01N47/44—Guanidine; Derivatives thereof

Abstract

本发明提供了一种用于防治褐飞虱的生物杀虫剂，包括吡虫啉以及水，所述生物杀虫剂进一步包括瓜氨酸以及精氨酸中的至少一种。本发明还进一步提供一种褐飞虱的防治方法，包括以下步骤：用生物杀虫剂喷洒大米植物，其中，所述生物杀虫剂包括吡虫啉；水；以及瓜氨酸和精氨酸中的至少一种。本发明通过外源精氨酸和瓜氨酸添加，从而可以增加抗药性昆虫(褐飞虱)体内一氧化氮(NO)合成酶的活性和一氧化氮的产生，从而抑制主要脱毒细胞色素P450的活性，进而增加昆虫对吡虫啉的敏感性。

Description

用于防治褐飞虱的生物杀虫剂及防治方法
技术领域
本发明涉及一种用于防治褐飞虱的生物杀虫剂及防治方法。
背景技术
害虫大大降低了作物的产量和质量。在全球变暖的许多地区，它们的影响将增加。虫害不仅是由个直接虫害引起的，也是由间接植物病害传播引起的。更糟糕的是，一些昆虫，如蚊子、跳蚤、虱子和采采蝇，是许多人和动物种疾病的主要传播媒介。目前，化学合成杀虫剂是主要的害虫防治方法和种媒介生物防治方法。然而，它们的过度使用造成了一系列的环境和健康问题。更糟糕的是，在强大的选择压力下，害虫种群可以迅速进化出种抗药性。据报道，全世界有超过550种昆虫和相关节肢动物对330 多种杀虫剂产生了抗药性。
褐飞虱(bph)是世界上危害最严重的水稻害虫，造成严重的经济损失。新烟碱类杀虫剂吡虫啉(杀虫剂)是目前世界上防治bph最重要的杀虫剂。不幸的是，bph对吡虫啉(杀虫剂)产生了抗药性，田间种群达到 135.3-301.3倍，而实验室达到1424倍。
发明内容
本发明提供了一种用于防治褐飞虱的生物杀虫剂及防治方法，可以有效解决上述问题。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种用于防治褐飞虱的生物杀虫剂，包括吡虫啉以及水，其特征在于，进一步包括瓜氨酸以及精氨酸中的至少一种。
作为进一步改进，所述瓜氨酸或所述精氨酸在所述生物杀虫剂中的浓度均为0.1～1mM。
作为进一步改进，所述瓜氨酸或所述精氨酸在所述生物杀虫剂中的浓度均为0.5～1mM。
本发明进一步提供一种褐飞虱的防治方法，包括以下步骤：
用生物杀虫剂喷洒大米植物，其中，所述生物杀虫剂包括吡虫啉；水；以及瓜氨酸和精氨酸中的至少一种。
作为进一步改进，所述瓜氨酸或所述精氨酸在所述生物杀虫剂中的浓度均为0.1～1mM。
本发明的有益效果是：本发明通过外源精氨酸和瓜氨酸添加，从而可以增加抗药性昆虫(褐飞虱)体内一氧化氮(NO)合成酶的活性和一氧化氮的产生，从而抑制主要脱毒细胞色素P450的活性，进而增加昆虫对吡虫啉的敏感性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例将敏感虫及抗病虫用不同瓜氨酸人工喂养，然后暴露于吡虫啉中的存活率图。
图2是本发明实施例将敏感虫及抗病虫用不同精氨酸人工喂养，然后暴露于吡虫啉中的存活率图。
图3-9是本发明实施例将敏感虫及抗病虫用的不同代谢产物含量。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
吡虫啉(纯度＞95％)购自英威腾生物技术有限公司(上海，中国)。
L-瓜氨酸(纯度大于99％)购自北京索拉博奥科技有限公司(北京，中国)。
L-精氨酸(纯度大于98％)购自Sigma(圣路易斯，穆村，美国)。
褐飞虱(Nilaparvata lugens)的抗病虫和敏感虫由中国江苏省省南京市江苏农业研究院植物保护研究所提供。在12:12h光照下，在26(±2)℃的(无土)塑料箱上培育水稻秧苗。用亲本LC50喷洒昆虫菌落，连续选择抗性菌株，对吡虫啉进行一代又一代的抗性试验。将存活的昆虫转移到没有杀虫剂的水稻新秧苗，并定期饲养繁殖和进一步选择。
所有溶剂和化学品均为分析级或色谱级。
实施例1：将抗病虫用0.1mM瓜氨酸人工喂养4小时，然后暴露于吡虫啉24小时，测试其存活率如图1所示。
实施例2：将抗病虫用0.5mM瓜氨酸人工喂养4小时，然后暴露于吡虫啉24小时，测试其存活率如图1所示。
实施例3：将抗病虫用1mM瓜氨酸人工喂养4小时，然后暴露于吡虫啉24小时，测试其存活率如图1所示。
实施例4：将抗病虫用0.1mM精氨酸人工喂养4小时，然后暴露于吡虫啉24小时，测试其存活率如图2所示。
实施例5：将抗病虫用0.5mM精氨酸人工喂养4小时，然后暴露于吡虫啉24小时，测试存活率如图2所示。
实施例6：将抗病虫用1mM精氨酸人工喂养4小时，然后暴露于吡虫啉24小时，测试其存活率如图2所示。
对比例1：与实施例1相同，不同之处在于未使用瓜氨酸或精氨酸进行人工喂养，直接暴露于吡虫啉24小时，测试其存活率如图1及2所示。
从图1-2中可以看出，随着瓜氨酸或精氨酸的浓度(0.1～1mM)的提高，具有抗病虫的存活率显著降低。另外，实验证明，随着瓜氨酸和精氨酸的浓度增加，其超过1mM时，其存活率与在1mM左右的相当，未明显下降。
请参照图3，细胞色素P450单加氧酶(P450)增加代谢解毒是杀虫剂抗性进化的最常见机制。P450组成型过表达赋予了不同害虫几种杀虫剂的抗性。因此，我们进一步研究了在有或没有补充1mM瓜氨酸和精氨酸的两个菌株中的酶活性和转录水平。抗病虫(柱状图a)P450活性明显升高，外源瓜氨酸(柱状图c)或精氨酸(柱状图d)的添加降低了P450水平，与敏感虫(柱状图b)相似。
请参照图4，同时，与吡虫啉抗性密切相关的两个p450s cyp6ay1和 cyp6er1在抗病虫(柱状图a)中的转录水平分别是敏感虫(柱状图b)的 61.3倍和3.23倍。外源瓜氨酸(柱状图c)和精氨酸(柱状图d)对抗病虫的转录水平有明显的抑制作用，与敏感虫无明显差异。
请参照图5，为了确定外源瓜氨酸和精氨酸对P450S的抑制是否影响杀虫剂的降解，用高效液相色谱(HPLC)检测吡虫啉处理的敏感虫(柱状图b) 和抗病虫(柱状图a)中残留的吡虫啉。无氨基酸的抗病虫中吡虫啉水平仅为敏感虫的39.7％，表明抗病虫比敏感虫显著地降低了吡虫啉含量。然而，瓜氨酸(柱状图c)或精氨酸(柱状图d)的添加显著降低了杀虫剂的降解，导致吡虫啉与抗病虫保持相似水平，证实瓜氨酸和精氨酸抑制P450并减少杀虫剂降解。从而提高了抗病虫对吡虫啉的敏感性。
请参考图6-9，柱状图a代表抗病虫且为添加氨基酸，柱状图b代表敏感虫且为添加氨基酸；柱状图c代表抗病虫且为添加瓜氨酸；柱状图d代表抗病虫且为添加精氨酸。在动物体内精氨酸可以转化为瓜氨酸和一氧化氮(NO)，这是一种重要的膜渗透信号分子，它通过一氧化氮合酶(NOS) 来调节细胞色素P450酶的活性和/或表达。我们推测瓜氨酸和精氨酸通过增强NO信号转导抑制BPH中吡虫啉的浓度，抑制P450，并测定NO水平和一氧化氮合酶(NOS)活性。抗病虫中的精氨琥珀酸合成酶(ASS)和精氨琥珀酸裂解酶(ASL)在含有1mM瓜氨酸或精氨酸的饲料中的NO循环，以及两种菌株在无瓜氨酸和精氨酸的饮食中喂养。值得注意的是，抗病虫的 NO水平和三种酶的活性显著低于敏感虫。有趣的是，在补充瓜氨酸或精氨酸后，抗病虫的NO水平和酶活性显著增加。抗病虫中的酶活性达到与敏感菌株相似的水平。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于防治褐飞虱的生物杀虫剂，包括吡虫啉以及水，其特征在于，进一步包括瓜氨酸以及精氨酸中的至少一种；
所述瓜氨酸或所述精氨酸在所述生物杀虫剂中的浓度均为0.1～1mM。
2.如权利要求1所述的生物杀虫剂，其特征在于，所述瓜氨酸或所述精氨酸在所述生物杀虫剂中的浓度均为0.5～1mM。
3.一种褐飞虱的防治方法，其特征在于，包括以下步骤：
用生物杀虫剂喷洒大米植物，其中，所述生物杀虫剂包括吡虫啉；水；以及瓜氨酸和精氨酸中的至少一种；
所述瓜氨酸或所述精氨酸在所述生物杀虫剂中的浓度均为0.1～1mM。
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