植物病原菌的抗药性

概念：是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剂出现敏感性下降的现象。抗药性包含的函义病原物遗传物质发生变化，抗药性状可以稳定遗传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第二章植物病原菌的抗药性20世纪40年代，美国JamesG.Horsfall提出病原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抗药性的系统研究，第一节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（FRAC），开辟了植物病理学和植物化学保护学新的研究领域。在20世纪40年代就有微生物对化学药剂的抗药性报道。1940年，一年后就出现了抗药性的青霉菌和色孢霉菌---杀菌剂历史上首例病原菌产生的抗药性。20世纪60年代初期，五氯硝基苯和多果定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20世纪60年代中后期大量使用内吸杀菌剂以后，最典型的实例是苯并咪唑类内吸杀菌剂。1967年大量生产并广泛使用苯来特，1969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。1956年，Horsfall(J.G)--《杀菌剂作用原理》提出警告：“不要等待抗药性在田间的出现!”抗药性发生类群目前已发现的有植物病原真菌、细菌和线虫；其他病原物如当前类菌原体、病毒和寄生性种子植物等，都没有抗药性问题。已知植物病原真菌产生抗药性的有鞭毛菌亚门、子囊菌亚门和半知菌亚门等数百种真菌。中国小麦，瓜类白粉病三唑酮稻瘟病异稻瘟净和富士一号植物病原细菌容易产生抗药性:繁殖速度快数量大，容易发生变异少数线虫产生抗药性化学防治水平很低线虫繁殖速率一般较慢传播方式的局限性对病原物特殊生化位点发生作用农药对病原物的毒理生化位点由单基因调节药剂化学防治完全失效表现抗药性病原物群体中存在抗药个体或抗药基因抗性个体少，继续生长繁殖、侵染寄主提高抗药病原物在群体中的比例，药剂防治效果下降导致抗药性病害流行用户加大用药剂量和用药频率抗药性病害流行，药剂化学防治完全失效一、病原物抗药性发生原理第二节、病原物抗药性发生机制（一）遗传机制（二）生化机制（一）遗传机制单基因抗药性（主效基因抗药性）：病原物对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。寡基因抗药性：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，其中任何一个基因发生突变即可表达抗药性。聚基因抗药性：有少数抗药性是由微效基因的突变引起的，可产生。病原物可以表现多重或多基因（multi-gene）抗药性。如灰葡萄孢霉（Botrytiscinerea）可以对苯并咪唑类、二甲酰亚胺类、苯胺基嘧啶类等不同类型的杀菌剂产生多重抗药性。（二）生化机制补偿作用或改变代谢途径增加解毒或降低致死合成作用减少吸收或增加排泄降低亲和性在相应的作用靶点如β-微管蛋白、核糖体等发生构象改变，降低药剂与靶点的亲和性而表现抗药性。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，或者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。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。三、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。方法：最常用的是测定病原物生长量与药剂的效应关系。常见方法有菌落直径法，干重法测定。当病菌以孢子繁殖生长时，亦可采用浊度法测定细胞生长量与药剂的效应。临界剂量或鉴别剂量：是检测和测量抗药性广度的常用方法。孢子萌发法：可测定药剂对不同菌株孢子萌发的抑制来鉴别抗药性，还应该考虑对芽管形态和菌体发育的作用。活体测定法：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发病程度间的效应关系的方法。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。生化测定法：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。病原物对农药的敏感性还常随着个体的遗传差异、培养基组分、温度、pH值等条件和方法的不一致而改变。因此，必须有合适的对照。在测定某种病原物各个个体对农药不同浓度的效应后，如何进一步鉴别和评估它们的抗药性?常用的标准有3种：测定产生相同效应的浓度，如平均EC50之比来评估某一地区病原群体的抗药性水平。测定最低抑制浓度，缺点是抗药性水平很高的菌株不能采用这种分析标准。用同一浓度测定各个体对药剂的反应；缺点是常常会过高地评估抗药性水平或抗药程度四、影响病原物抗药群体形成的因素病害循环病原群体中潜在的抗药性基因农业栽培措施和气候条件抗药性遗传特征药剂作用机制适合度1.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和繁殖，危害寄主植物。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，最终导致药剂防治彻底失败。2.抗药性遗传特征质量遗传性状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为不连续分布。数量遗传性状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布。3.药剂作用机制作用靶点单一的农药，极易表现抗药性。传统的保护性杀菌剂作用位点较多，产生既可遗传又可生存的抗药性突变体，但是抗药群体形成慢，抗药水平低。4.适合度抗药性病原物的适合度高低对抗药病原群体的形成具有重要影响。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，判定合理的用药策略，延缓或阻止抗药群体的形成。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。5.病害循环植物地上部位发生病害，病部常能产生大量的分生孢子，通过气流或雨水传播。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药群体。而在植物地下部位发生病害，及以初侵染为主的单循环病害，抗药群体则不易形成或形成较慢。6.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培措施和气候条件，均易使抗药病原群体形成。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实验室抗药性田间抗药性实际抗药性通过农药在生产上应用的选择压下，在田间监测抗药性生产上一般所讲的抗药性在室内通过药剂筛选、物理或化学等方法诱变和基因转导等技术获得的抗药性五、病原物抗药性治理（一）抗药性治理策略及其要点杀菌剂抗性治理策略的实质，是以科学的方法，最大限度地阻止或延缓病原物对相应农药抗性的发生和抗药病原群体的形成，达到维护药剂产品的信誉，延长其使用寿命，确保化学防治效果的目的。我们有何对策？基本原则根据抗药病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要点。①可能降低药剂对病原物的选择压力②考虑所有与抗药性发生的相关因子③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技术要点①了解农药的作用机制和病原物产生抗药性机制②药剂推广应用之前，评估产生抗药性的潜在危险③建立每一防治对象的敏感性基线和监测方法④建立药剂、寄主和寄生物间相互作用的参数⑤实施药剂应用期间的抗药性监测最重要，是抗药性鉴别和监测的基础管理要点①完善农药推荐使用方法②符合综合防治策略③达到生产上可行，包括药剂品种资源，生产和需求平衡④为生产、销售部门和用户所接受⑤生产厂家和推销部门之间相互协调⑥治理策略在实践中进行自身完善和补充（二）抗药性治理的短期策略（1）建立重要防治对象的敏感性基线和技术资料数据库。（2）测量或检测重要病害抗药性发生的现状和发生趋势。（3）监测主要病菌抗性发生动态，建立抗性流行测报系统。（4）研究还未发现抗药性的病原物——药剂组合产生抗药性的潜在危险，及早采取合理用药措施。但应防止试验中获得的抗药突变体释放到自然界中去。；；。基本措施包括（5）合理用药①使用最低有效剂量②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③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）；④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，防止多重抗药性发生（6）加强对杀菌剂生产、混配、销售的管理，防止盲目生产、乱混乱配、乱售乱用。⑤在抗性发生严重的地区回收药剂，停止用药（三）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5点：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建立有实用价值的病原物抗药性治理策略模型。•思考题•1、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？•3、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？