病原物抗药性pathogens resistance to xenobiotics

敏感的野生型植物病原物个体或群体，由于遗传变异而对农药敏感性下降的现象。病原物在药剂选择压力下发生的抗药性可以稳定遗传；抗药突变体对环境有一定的适合度，与同种敏感群体具有生存竞争能力。
简史 20世纪50年代中期，美国J.G.霍斯福尔(James G.Horsfall)提出病菌对杀菌剂敏感性下降的问题，由于当时长期使用的是非选择性保护剂，病原菌不易同时发生多位点抗药遗传突变，因此没有成为生产上的重要问题。60年代末广泛使用选择性内吸杀菌剂，病原物普遍出现抗药性，同时，荷兰J.迪克尔(J.Dekker)和希腊S.G.乔克帕劳斯(S.G.Georgo-poulos)等开展了对病原物抗药性的生物学、遗传学、流行学及其治理等方面的研究，促成国际上成立了杀菌剂抗性行动委员会(FRAC,Fungicide ResistanceAction Committee)，开辟了植物病理学新的研究领域。
病原物抗药性类型 最常见的是病原真菌对杀菌剂的抗性。已知植物病原真菌产生抗药性的有各类真菌近数百种。使真菌产生抗药性的药剂有苯并咪唑类、有机磷类、苯酰胺类、羧酰替苯胺类、羟基嘧啶类、仲丁胺和麦角甾酸生物合成抑制类等专化内吸性杀菌剂，和多果定、取代苯类、二甲酰亚胺类等保护性杀菌剂，以及春日霉素、灭瘟素S、抗霉素A、多氧霉素类、匹马霉素和放线菌酮等抗菌素化合物。细菌繁殖速度快、数量大，容易发生变异。如链霉素和土霉素使用不久，梨火疫病菌(Erwinia amylovora)就产生了抗药性。由于防治细菌病害的药剂种类少，用药水平低，杀细菌剂抗性产生也少。线虫病害化学防治水平目前还很低，且线虫繁殖速率一般较真菌和细菌慢，以及受传播方式的局限，至今只发现少数线虫产生抗药性。如使用呋喃丹4～5年后，玉米地的一种线虫(Paratylenchus seribneri)种群降低了对呋喃丹杀线剂的敏感性。
实验室抗药性 病原物在室内通过药剂筛选，诱变和质粒转移等生物技术获得的抗药性。病原物细胞群体正常情况下存在着10^-4至10^-10的抗药性变异频率，通过诱变处理，突变频率提高。药剂存在时大部分敏感菌生长受抑，少数抗性突变体得以选择。有的药剂本身具有诱变剂的作用。杀菌剂商品化之前，掌握病原物在实验室对该药剂发生抗药突变的难易程度和抗药水平等，有利于早期评估该药剂发生抗性的潜在危险并可及早采取治理策略。但实验室研究结果有时不能完全反映生产实际。
田间抗药性 病原物抗药性在自然界发生并达到能监测或检测到的抗药性频率。此时抗药病原物群体比例还很低，化学防治仍然有效。如果继续保持高的药剂选择压力，抗药病原物迅速形成优势群体或对药剂的群体敏感性下降，导致防治失败或防效下降。
实际抗药性 自然界病原物抗药亚群体已成为主体或群体，抗药水平已相当高，使正常的化学防治效果显著下降。
当病原物获得一个可以同时调节对两种或两种以上药剂的抗药基因，病原物对其中一种药剂发生抗性则会对另一种或几种药剂同时表现抗药性的现象称为（正）交互抗性。当病原物对某一药剂发生抗药性的基因变异时，增加了对其它药剂的敏感性现象称为负交互抗性。若同一病原物先后或同时获得几个独立调节降低对两种或两种以上药剂的敏感性基因，病原物则会对这些药剂表现多重抗性。
病原物抗药性生化机制 已知一些杀菌剂是干扰真菌生物合成过程(如核酸、蛋白质、麦角甾醇、几丁质等的合成)、呼吸作用、生物膜结构和细胞核动能的专化作用位点化合物。真菌只要单基因或少数基因突变就可导致靶点的轻微改变而降低对专化性药剂的亲和性。虽然真菌不可能多基因同时发生突变而降低与多作用点化合物的亲和性，但菌体代谢可以发生某种变化阻止药剂到达作用位点，或者将药剂转化成非毒性化合物；或者降低菌体本身对药剂的活化作用；或者减少对药剂的吸收，或增加排泄减少药剂在细胞内的积累，增加靶点产物或改变代谢途径，避开药剂的作用等而表现抗药性。这些生化机理远不如降低亲和性重要。不同“病原物——杀菌剂”组合抗药性发生的生化机制主要取决于化合物类型，如黑曲霉、灰葡萄孢和黑麦喙孢等对苯并咪唑类杀菌剂的抗性都是由于菌体内β-微管蛋白与药剂亲和性下降。但掷孢酵母对这类药剂的抗性机理则是因菌体减少了对药剂的吸收。
病原物抗药性遗传性状 病原物抗药性表达是在药效选择压力下，病原物通过本身存在的基因变异或重新调节，或者通过外源抗药基因的导入，改变生理生化过程达到降低或消除药剂对自身的毒害作用。大多数子囊菌、担子菌和半知菌的致病阶段是单倍体阶段，控制抗药性的基因无论是显性、半显性、还是隐性基因都能正常表达。卵菌及其它以双倍体阶段致病的真菌，只有当控制抗药性的基因是显性时或隐性基因纯合体，抗药性才能表达。控制病原物抗药性的基因数目虽与病原物种类有关，但常取决于不同作用机理的化合物类型。病原物抗药性的遗传性状，可分为由单个主基因控制的质量遗传和由多个微效基因控制的数量遗传。
表现质量遗传的抗药性抗药水平往往很高抗、感菌株杂交后代对药剂的敏感度分布表现为不连续的孟德尔遗传分离规律。尽管不能排除其它涉及抗药性的少数基因存在，但这些基因变异不会作用于抗药水平的提高。主基因具有上位显性作用。当药剂使用有利于选择抗药病原物时，抗药群体迅速形成，表现化学防治失效的突然性。即使增加用药量和用药次数也不能改善防治效果。使病原物表现质量遗传抗性反应的杀菌剂有苯并咪唑类、苯酰胺类、羧酰替苯胺类、二甲酰亚胺类、春雷霉素、链霉素及有关含铜化合物。
表现数量遗传的抗药性，病原物群体中不同基因型组别重叠，对药剂的敏感性呈连续性的单峰频率分布。当一种药剂长期用于目标生物之后，敏感性仍然保持连续分布，只是整个分布向降低敏感性方向的数量移动。通过对群体敏感性监测，可对这种变化进行定量分析。药剂防效随病原物敏感性下降而受影响，但很少表现完全失效，增加用药量或缩短用药周期可提高防效。使病原物表现数量遗传抗药性反应的化合物有多果定、甾醇脱甲基抑制剂、放线菌酮等。
病原物抗药群体的建立 因抗药性而导致病害化学防治失败，取决于病原物抗药性个体在群体中所占的比例和绝对数量，及其抗药性水平，即抗药性病原物个体或群体与野生敏感病原物对同种药剂反应程度之比。表示这种反应程度的参数有三种：一是对相同药剂浓度的反应；二是最低抑制浓度(MIC)；三是对病原物产生相同效应的药剂浓度，常用有效中剂量ED₅₀或有效中浓度EC₅₀表示。影响病原物抗药群体建立的主要因素是：❶适合度。包括抗药突变体在对寄主的致病力、繁殖力和对自然环境条件适应能力方面与同种敏感群体的竞争能力。适合度与病原物抗药机理有关，若遗传基因发生抗药性变异，对病菌生命活动没有影响或影响甚微，突变体适合度则高，反之则低。
❷病原物和病害特征。在寄主上能大量繁殖和藉气流传播的病原物比繁殖量小、传播慢的病原物(如土传、根腐病原物)容易形成抗药群体；多循环病害比单循环病害的病原物更容易形成抗药群体；当控制抗药性的基因是隐性时，以单倍体阶段致病的病原物比双倍体、双核体或多核体阶段致病的病原物更容易形成抗药群体。
❸药剂选择压力和交互抗药性类型。不适当地增加施药次数、剂量、防治面积和防效及延长药剂持效期，长期使用单一或具有正交互抗性的同种类型杀菌剂，会减少敏感病原物与抗药性病原物竞争的数量，有利于抗药病原群体的形成。此外，一切有利于增加抗药性菌株比例和暴发病害流行的栽培措施及气候条件都会加快抗药性的病原群体形成。
抗药性治理策略 指能够阻止或延缓病原物抗药群体建立的系统方法和措施。包括短期和长期治理策略。
短期策略 主要包括以下内容。❶在药剂推广前或田间抗药性发生前进行室内抗性诱变选择、基因重组和田间模拟试验等，对抗药性发生潜在可能性进行风险评估，及早实施合理的病害防治策略和药剂使用策略。
❷避免不必要的用药和过量用药，在病害流行前病原物数量较少时用药以及注意不同作用方式药剂间的混配和轮用，减少药剂选择压力，同时应避免虽作用机理不同但均易使病原物产生抗药性药剂间的混用或轮用，防止病原物发生多重抗药性。
❸采用轮作和能减轻病害的栽培措施，如避免在较大区域内种植同一感病品种和使用相同类型的药剂等综合治理措施。
❹开展连续的定点抗药性监测和对防治失效地点的临时检测，掌握抗药性发生状况和发展规律，预测可能的抗药性病害流行，对实施的策略效应进行评估，并及时加以修改和补充。
长期策略 主要内容包括寻找具有新作用位点的化合物，开发不易产生抗药性的位点专化性杀菌剂，特别是化学免疫剂，开发和利用具有增效作用或负交互抗性化合物，保留或重新使用一些传统保护剂，保证可用于病害防治的杀菌剂品种多样性；实施抗药性治理的宏观控制，建立和维持农药生产、推广、销售、应用、科研、教育和政府管理部门之间的协作交流系统。以法律形式保证各种治理措施实施。