在中印度主要棉花种植区监测棉叶蝉的杀虫剂抗性及其与酶活性的关系

为何这种微小害虫对棉花与我们至关重要

棉花常被称为印度的“白色黄金”，支撑着数百万农户和庞大的纺织业。但这一珍贵作物不断受到一种叫棉叶蝉的小型吸汁昆虫的袭扰。长期以来，农民主要依赖化学喷雾来控制该害虫。本研究摘要说明，在马哈拉施特拉邦五个主要棉区中，这些叶蝉对常用杀虫剂的致死性正在稳步下降——以及为什么理解它们体内的化学机制对应保护收成和环境至关重要。

田间日益严重的问题

研究人员在五个主要棉区——昌德拉普尔（Chandrapur）、瓦尔达（Wardha）、亚瓦特马尔（Yavatmal）、纳格浦尔（Nagpur）和阿姆拉瓦蒂（Amravati）——追踪了从2015–16到2019–20的五个季节的叶蝉种群。他们测试了样本中可杀死一半个体所需的每种杀虫剂剂量，采用的标准指标为LC50。几乎对所有测试的化学药剂，LC50值都逐年上升。这意味着农民为达到相同的防治效果需要越来越高的剂量。在棉花种植强度高、杀虫剂使用频繁的地区，如亚瓦特马尔和阿姆拉瓦蒂，这一趋势尤其明显。

旧有农药失去效力

研究团队关注了来自不同化学类别的八种常用杀虫剂，包括现代的新烟碱类与较早的有机磷类化合物。若干新烟碱类药剂——如噻虫啉（thiamethoxam）、吡虫啉（imidacloprid）、氯氟虫腈（clothianidin）和乙酰甲胺磷（acetamiprid）——的抗性显著上升。在像亚瓦特马尔和昌德拉普尔这样的地区，杀死叶蝉所需的药剂量在短短几年内增加了数倍，表明这些曾经可靠的产品正在丧失效果。长期作为棉花防治主力的有机磷类杀虫剂，如敌敌畏（monocrotophos）和乙酰甲胺磷（acephate），在所有药剂中显示出部分最高的抗性水平，尤以亚瓦特马尔、瓦尔达和阿姆拉瓦蒂为甚。较新的选择如氟尼卡胺（flonicamid）和螺虫酰肟（spiromesifen）也开始出现早期警示信号：在使用强度高的地区，其致死能力明显下降，这提示对任何“新”产品的过度依赖都会迅速削弱其有效性。

是什么让叶蝉如此难对付

为了解昆虫的存活机制，科学家们从生化层面深入研究了叶蝉。他们测量了昆虫用来分解有害化合物的关键“解毒”酶的活性。在整个研究期间，四大主要酶系——两类酯酶、与细胞色素P450相关的混合功能氧化酶（MFO）以及谷胱甘肽S-转移酶（GST）——在大多数叶蝉种群中活性有所增强。阿姆拉瓦蒂在许多酶类活性上显著偏高，这与其对多种杀虫剂的强抗性高度吻合。即使是起初酶活性相对较低的地区，如昌德拉普尔，也显示出稳步上升的趋势。酶活性与存活率之间的紧密关联表明，代谢性抗性——害虫在杀虫剂发挥作用前通过化学方式将其解毒——已成为棉叶蝉的主要防御策略。

局部压力与更广泛的教训

抗性模式在各区间有所差异，反映出种植方式与喷药习惯的不同。在单一种植且经常反复使用相同或相关杀虫剂的地区，抗性和酶活性的上升最为陡峭。本研究的发现与印度其他地区及邻国的报告相呼应：一旦某种化学药剂被广泛采纳并反复使用，叶蝉种群通过进化出更强的解毒体系来应对。由于这些生化改变可以遗传给后代，抗性会传播并根深蒂固，随时间推移使害虫防控变得更困难且成本更高。

重新思考害虫管理

对非专业读者而言，核心信息很直接：我们越依赖相同的杀虫剂，叶蝉就越能适应并抵抗这些药剂。作者认为，单纯提高剂量或在相近化学物之间轮换并非长久之计。他们主张采用综合害虫管理（IPM）——一套可能包括交替使用真正具有不同作用方式的杀虫剂、种植对叶蝉不那么具有吸引力或不适宜的棉花品种、保护与利用天敌以及调整耕作方法以使田间对害虫不那么友好等策略。定期的抗性监测和酶谱分析可以作为早期预警系统，提醒农艺师和决策者某一产品何时开始失效。借助这些生物学见解，棉区可以在保障产量的同时减少环境化学负荷，减缓农民与这一小而强悍害虫之间的军备竞赛。

引用: Chinna Babu Naik, V., Chowdary, L.R., Nagaharish, G. et al. Monitoring insecticide resistance in cotton leafhopper in relation to enzymatic activity in major cotton growing areas of central India. Sci Rep 16, 9251 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36055-7

关键词: 棉叶蝉, 杀虫剂抗性, 代谢解毒, 综合害虫管理, 新烟碱类