抗性檢測技術(shù)
在多年應(yīng)用有機(jī)合成殺蟲劑防治后,醫(yī)學(xué)昆蟲對多種殺蟲劑亦普遍產(chǎn)生了抗性(resistance),而且還在不斷的增強(qiáng)。昆蟲抗性也稱為抗藥性,通??梢苑譃樯砜剐院托袨榭剐浴MǔUf的抗性主要為前者,是指昆蟲反復(fù)和大量接觸同種殺蟲劑后對原本敏感的殺蟲劑的敏感性下降的特性。昆蟲對殺蟲劑的抗藥性是昆蟲作為生物體的一種基本的防御特征。醫(yī)學(xué)昆蟲的抗藥性與用藥量、用藥頻度和它們的自身特性有關(guān)。抗藥性的產(chǎn)生,會導(dǎo)致作物保護(hù)和疾病傳媒防治工作的失敗,從而侵害人類的利益,甚至威脅到人類的生存。
抗性檢測有三個目的:①控制計劃實施前檢測為選擇殺蟲劑和防治計劃提供基本的資料;②抗性的早期檢測可及時的執(zhí)行某一有效措施,晚期檢測可闡明疾病控制失敗的原因及時更換殺蟲劑;③定期檢測可了解抗性治理的效果。
常見的抗性檢測技術(shù)有:
(一)生物檢測法
抗性檢測中的經(jīng)典方法。此方法衍生于傳統(tǒng)的殺蟲劑毒力測定方法,根據(jù)昆蟲不同齡期以及在不同處理天數(shù)下,對不同殺蟲劑的敏感性差異確定抗性。殺蟲劑的給藥方法主要有點滴法、藥膜法和浸液法等。
其中檢測的幾個重要指標(biāo)為:LC50(半數(shù)致死濃度)、LC99、斜率(b)和半數(shù)擊倒時間(KT50)??剐韵禂?shù)(RR)=抗性昆蟲LC50/敏感昆蟲LC50亦有RR=抗性昆蟲KT50/敏感昆蟲KT50的算法。WTO(1976)提出以敏感品系LC99×2的劑量作為區(qū)分劑量,確定死亡率98%~100%為敏感(S級),80%~98%為初級抗性(M級),80%以下為抗性(R級)。此法雖簡便、成本低、重復(fù)性好,但用時長、需要大量活蟲、難以檢測個體的抗性頻率且易漏檢低頻率抗性。
曾曉芃(2004)對分別采用點滴法和藥膜法檢測了德國小蠊抗藥性檢測方法。具體方法是:
1.點滴法 設(shè)置含不同濃度原藥的丙酮液,將1μl的丙酮液點滴于經(jīng)乙醚麻醉的雄性德國小蠊的第2、第3對足基節(jié)間的胸腹板上,蟲齡為羽化后7~15d,對照點滴丙酮。各級劑量及對照各滴l0只,受藥后轉(zhuǎn)入清潔容器內(nèi),供水、供食,24、72h后檢查死亡率,重復(fù)3次。如對照組死亡率>20%,則用Abbott公式校正。用Finney的概率值分析法編制的軟件進(jìn)行結(jié)果統(tǒng)計分析,求出毒力回歸線、LD50和抗性系數(shù)。
2.藥膜法 用丙酮將各種殺蟲原液配制成0.05%稀釋液。取2.5ml稀釋液于500ml錐形瓶中,勻速轉(zhuǎn)動瓶子,使藥液均勻于瓶底和瓶壁,放置過夜,使丙酮全部揮發(fā)。各瓶頸處均涂液狀石蠟和凡士林的等量混合物。每瓶放試蟲10只,在規(guī)定時間觀察其擊倒數(shù),直至全部擊倒,并觀察24、48、72h死亡率。每種殺蟲劑均做3次重復(fù)實驗,設(shè)立丙酮為無藥對照組。求出KT50和95%可信限及抗性系數(shù)。
(二)細(xì)胞電生理檢測法
殺蟲劑擾亂了昆蟲正常的生理活動,中毒作用中受影響最大的是神經(jīng)信息傳導(dǎo)系統(tǒng)。在這一過程中,必然涉及信息傳遞、神經(jīng)電興奮性和相關(guān)物質(zhì)的分泌等生理活動。這些活動與細(xì)胞膜上各種離子通道密切相關(guān),電壓鉗和膜片鉗技術(shù)等細(xì)胞電生理技術(shù)是研究細(xì)胞膜離子通道最基本和最直接的實驗方法。電壓鉗技術(shù)研究天然毒素及合成殺蟲劑的基本作用靶—離子通道;膜片鉗技術(shù)是建立在電壓鉗基礎(chǔ)上的一種新技術(shù),可在很小膜面積上進(jìn)行電壓鉗制,可將細(xì)胞膜上一個通道的電位固定在一定水平,觀察流過通道的離子電流,可對單個細(xì)胞的電生理和藥理特性進(jìn)行詳盡分析。
(三)生化檢測法
生物化學(xué)檢測法是通過檢測單個昆蟲的生化抗性來檢測昆蟲抗藥性,目前主要檢測昆蟲體內(nèi)與抗性有關(guān)的酯酶、不敏感乙酰膽堿酯酶和谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶等。
1.酯酶(EST)測定 酯酶活力可用α-乙酸萘酯(α-NA)或β-乙酸萘酯(β-NA)作底物測出。李士根等(2002)采用微量滴定板法測定蚊蟲非特異性酯酶檢測抗藥性,具體方法是:將單個淡色庫蚊Ⅳ齡幼蟲放在Eppendorf離心管中,加入100μl PBS(pH 6.8),碾碎勻漿后,再加入900μl同樣PBS混勻,10 000r/min離心10min,取上清液作酶源。將90μl酶液加至96孔微量滴定板孔中,每孔再加90μlβ-NA溶液,25℃下10min,每孔再加90μl堅固藍(lán)B鹽溶液,反應(yīng)5min,即刻將微量滴定板置于MB-Ⅲ型酶標(biāo)儀上,在550nm波長下讀取OD值。PBS作為空白對照。
2.不敏感乙酰膽堿酯酶(AChE)測定 乙酰膽堿酯酶(AChE)是有機(jī)磷和氨基甲酸酯的共同靶標(biāo)。AChE敏感性降低是蚊蟲對有機(jī)磷和氨基甲酸酯產(chǎn)生抗性的重要機(jī)制之一。測定不敏感AChE可檢測有機(jī)磷和氨基甲酸酯兩類殺蟲劑的抗藥性。
不敏感AChE的測定要依據(jù)AChE的測定,多用Ellman(1961)提出的乙酰硫代膽堿-二硫雙硝基苯甲酸法(ATch-DTNB法)。原理是:以ATch為底物,在膽堿酯酶的作用下可水解為硫代膽堿及乙酸,然后以DTNB為顯色劑反應(yīng)而生成黃色產(chǎn)物??刹捎梦宸y定,反應(yīng)結(jié)束后用酶標(biāo)儀讀取OD值。汪中明(2001)檢測家蠅種群不敏感AChE所采用的方法是以敏感品系A(chǔ)ChE的I90值作為抑制劑濃度檢測單個AChE被抑制殘存活性,每個種群測定100頭,綜合考慮實驗誤差和對敏感種群的具體檢測情況,初步確定AChE殘存活性>20%的個體為具有不敏感AChE的個體。
3.谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)測定 昆蟲體內(nèi)谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性增高在昆蟲對DDT和有機(jī)磷的抗性中起作用。GST活力測定可用谷胱甘肽和1-氯-2,4-二硝基苯(CDNB)作底物,反應(yīng)后在340nm波長下測光密度值??捎梦⒘堪蹇诇y定法測定單個蚊蟲的GST活力。
(四)免疫學(xué)檢測法
抗性的免疫學(xué)檢測是從昆蟲高抗性品系提取解毒酶,制備單克隆抗體或多克隆抗體,以ELISA法檢測相關(guān)酶。其適用于解毒酶活性增強(qiáng)產(chǎn)生的抗性。
(五)分子生物學(xué)檢測法
分子生物學(xué)檢測法敏感性高,尤其在樣本同時存在幾種抗性機(jī)制時,可準(zhǔn)確檢測,并可同時從DNA水平進(jìn)行抗性機(jī)制研究。
目前主要采用核酸探針技術(shù)和PCR等方法。馬磊等(2002)用淡色庫蚊溴氰菊酯抗性相關(guān)胰蛋白酶核酸探針檢測淡色庫蚊溴氰菊酯抗性。采用逆Northern鑒定抗藥性品系和敏感品系中胰蛋白酶的表達(dá)差異,用隨機(jī)引物法標(biāo)記鑒定后的胰蛋白酶cDNA片段為探針Northern blot檢測淡色庫蚊的抗藥性。逆Northern顯示胰蛋白酶在抗藥性品系中的表達(dá)量是敏感品系的4.33倍。以其為探針Northern blot檢測顯示,胰蛋白酶基因在抗藥性品系中高表達(dá),抗藥性品系中胰蛋白酶的表達(dá)量是敏感品系的3.90倍。細(xì)胞色素P450是擬除蟲菊酯類殺蟲劑的代謝酶,然而從昆蟲中純化、鑒定P450的技術(shù)難度大,研究證實核酸探針可作為一種新的抗藥性檢測的分子生物學(xué)方法且胰蛋白酶核酸探針可用于區(qū)分抗藥性品系和敏感品系。另外,馬磊(2005)用熒光RT-PCR檢測蚊溴氰菊酯抗性的研究。用熒光半定量RTPCR檢測NYD-Tr基因在淡色庫蚊對溴氰菊酯抗性品系與敏感兩品系中的表達(dá)差異,證明此法可達(dá)到檢測蚊蟲抗性的目的。
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