توصيفگر ها :
زيست سنجي , اسپيروتترامات , اسپيرومسيفن , فعاليت آنزيمي , جهش A2083V , مقاومت تقاطعي , باكتري همزيست
چكيده فارسي :
سفيدبالكها به عنوان حشرات آفت، از مهمترين عوامل كاهش عملكرد محصولات سبزي و صيفي محسوب ميشوند. سفيدبالك گلخانه Trialeurodes vaporariorum، آفت مهم گلخانهها و مزارع سراسر جهان است و با مكيدن شيره گياهي و انتقال عوامل بيماريزاي گياهي خسارت وارد ميكند. استفاده مكرر و طولاني مدت از تركيبات شيميايي براي مديريت اين آفت، منجر به بروز مقاومت به گروههاي مختلف حشرهكشها از جمله كتوانولها شده است. حشرهكشهاي كتوانول مهاركننده استيل كوآنزيم آ كربوكسيلاز (ACC) هستند. هدف اين مطالعه ارزيابي مقاومت جمعيتهاي سفيدبالك گلخانه جمع آوري شده از استان اصفهان به كتوانولها و بررسي مكانيسمهاي دخيل در مقاومت به اين حشرهكشها بود. زيست سنجي با استفاده از پوره سن دو به روش غوطهوري برگ انجام شد. بر اساس مقادير LC50 ، در برابر اسپيروتترامات، مقاومت 71/8 برابري جمعيت مقاوم (شهرابريشم) نسبت به جمعيت حساس (دانشگاه) مشاهده شد. براي حشرهكش اسپيرومسيفن نرخ مقاومت حدود 10 برابري جمعيت مقاوم نسبت به جمعيت حساس ثبت شد. پيشتيمار با پيپرونيلبوتوكسايد (PBO) به عنوان مهاركننده آنزيمهاي مونواكسيژناز P450 و تريفنيلفسفات ((TPP به عنوان مهاركننده آنزيمهاي استراز، حساسيت به اسپيروتترامات در جمعيت مقاوم را به ترتيب 07/3 و 79/2 برابر افزايش داد. همچنين پيشتيمار با دياتيلمالئات (DEM) به عنوان مهاركننده گلوتاتيون اس-ترانسفرازها، تغييري در سميت اسپيروتترامات ايجاد نكرد. به منظور ارائه شواهد بيشتر براي افزايش سمزدايي كتوانولها، فعاليت آنزيمهاي مونوكسيژناز P450، استرازها و گلوتاتيون اس-ترانسفرازها در جمعيتهاي جمع آوري شده سفيدبالك گلخانه اندازهگيري شد. فعاليت آنزيمهاي مونواكسيژناز P450 و استرازها در جمعيت مقاوم به طور معنيداري نسبت به جمعيت حساس بالاتر بود. با توجه به نتايج به دست آمده از آزمايشات سينرژيستي، به نظر ميرسد اين آنزيمها در بروز مقاومت نقش داشته باشند. با توجه به عدم تاثير كاربرد پيشتيمار DEM در كاهش نرخ مقاومت جمعيت مقاوم، ميتوان نتيجه گرفت گلوتاتيون اس-ترانسفرازها در بروز مقاومت به كتوانولها نقش چنداني ندارند. ارزيابي مقاومت تقاطعي جمعيت مقاوم به اسپيروتترامات در برابر حشرهكشهاي اسپيرومسيفن و اسپيروپيديون حاكي از مقاومت تقاطعي بالاي اين جمعيت دربرابر اسپيرومسيفن و مقاومت تقاطعي كم در برابر اسپيروپيديون بود. بررسي كروماتوگرامهاي حاصل از توالييابي بخشي از ژن ACC، در موقعيت 2083، وجود جهش A2083V و تبديل آمينواسيد آلانين به والين را در ژن ACC نشان داد. بنظر ميرسد مكانيسم اصلي مقاومت به حشرهكشهاي كتوانول بروز جهش A2083V در محل هدف اين حشرهكشها است. امروزه از باكتريهاي همزيست حشرات به عنوان مكانيسم درگير در بروز مقاومت به حشرهكشها ياد ميشود. در تمام جمعيتهاي سفيدبالك گلخانه همزيست اجباري Portiera و همزيست اختياري Arsenophonus رديابي شدند. بررسي بيان نسبي ژنهاي باكتريهاي همزيست، بيان معني دار و بالاي باكتري Hamiltonella در جمعيت مقاوم شهرابريشم نسبت به ديگر جمعيت ها را نشان داد. درك مكانيسمهاي دخيل در مقاومت سفيدبالك گلخانه به كتوانولها، به تشخيص زودهنگام مقاومت و جلوگيري از بروز مقاومت شديد جمعيتهاي اين آفت به حشرهكشهاي كتوانول، كمك ميكند.
چكيده انگليسي :
Whiteflies, particularly the greenhouse whitefly (Trialeurodes vaporariorum), are significant pests in vegetable and summer crops, contributing to substantial yield losses worldwide. They cause damage both by feeding on plant sap and by transmitting plant pathogens. Continuous and extensive use of chemical insecticides for whitefly management has led to the development of resistance, especially to ketoenols, a class of insecticides that inhibit acetyl coenzyme A carboxylase (ACC). This study aimed to evaluate the resistance of greenhouse whitefly populations from Isfahan province to ketoenols and explore the mechanisms driving this resistance. Bioassays using the leaf dip method on second instar pupae revealed that the Shahrabarishm population exhibited an 8.71-fold resistance to spirotetramat and a 10-fold resistance to spiromesifen compared to the susceptible population (Daneshgah). Synergistic tests showed that pre-treatment with piperonyl butoxide (PBO), a P450 monooxygenase inhibitor, and triphenyl phosphate (TPP), an esterase inhibitor, increased the sensitivity to spirotetramat in the resistant population by 3.07 and 2.79 times, respectively. However, pre-treatment with diethyl maleate (DEM), a glutathione S-transferase inhibitor, did not alter the toxicity of spirotetramat, suggesting glutathione S-transferases play a limited role in resistance development. Further biochemical assays demonstrated significantly higher P450 monooxygenase and esterase activities in the resistant populations, indicating these enzymes are crucial to resistance development. In contrast, glutathione S-transferase activity appeared to have minimal impact, as evidenced by the lack of effect in DEM pre-treatments. Additionally, the study explored cross-resistance, with spirotetramat-resistant populations showing high cross-resistance to spiromesifen but lower cross-resistance to spiropidion. Sequencing of the ACC gene identified an A2083V mutation, where alanine was replaced by valine at position 2083, confirming that this mutation at the target site is likely the primary resistance mechanism. Moreover, symbiotic bacteria have emerged as a significant factor in insecticide resistance. All populations of T. vaporariorum were found to host the obligate symbiont Portiera and the facultative symbiont Arsenophonus. Notably, the resistant population from Shahrabarishm exhibited a significant overexpression of Hamiltonella symbionts, which may play a role in enhancing resistance. Understanding these mechanisms is vital for early detection and mitigation of resistance, thus preventing the escalation of resistance to ketoenol insecticides in greenhouse whitefly populations.
Keywords: Bioassay, spirotetramat, spiromesifen, enzyme activity, A2083V mutation, cross-resistance, symbiotic bacteria