SUPERVISOR
Masoud Bahar,Jahangir Khajehali
مسعود بهار (استاد مشاور) جهانگیر خواجه علی (استاد راهنما)
STUDENT
Abolfazl Nazemi
ابوالفضل ناظمی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Evaluation of Insecticide Resistance in the Onion Thrips, Thrips tabaci (Thys. Thripidae), Populations Collected from Isfahan
Onion thrips, Thrips tabaci is one of the most important pests of onion, garlic and several vegetable crops. Its control relies mainly on frequent spraying that result in quick resistance. Several pesticides from different chemical groups are used against this pest. In this research, onion thrips resistance to four different insecticides was evaluated at 10 onion-growing regions of Isfahan including Harand, Shahre-Abrisham, Borkan, Dorcheh, Ghahdarijan, Heydar-Abad, Daneshgah, Jar, Zazeran and Ziar. The main mechanisms of resistance and possibility of cross resistance were also examined. The pesticides were profenofos and chlorpyrifos-ethyl (organophosphates), imidacloprid (neonicotinoids) and deltamethrin (pyrethroids). Since the population collected from Harand had never been exposed to pesticide spraying, we considered this population as a susceptible reference strain. LC 50 values for this reference strain were 0.63 ppm for profenofos , 13.49 ppm for chlorpyrifos-ethyl, 3.04 ppm for imidacloprid and 0.007 ppm for deltamethrin. Based on the results, all populations showed a range of resistance compared to Harand population. The highest LC 50 value against profenofos was observed in Ziar population (LC 50 =19.49). The resistance against chlorpyrifos-ethyl was low and the highest resistance ratio against this pesticide was 5.67 in Borkan population. Ghahdarijan population showed the highest resistance against imidacloprid in which resistance ratio of 12.56 was estimated. The highest resistance ratio between studied populations was against deltamethrin so that the resistance ratios in Daneshgah, Zazeran, Ziar and Heydar-Abad populations were 209.55, 116.58, 111.82 and 106.04, respectively. To investigate the role of detoxification enzymes involved in resistance, the synergistic effect of PBO (piperonyl butoxide) and DEM (diethyl maleate) in pre-treatment application was measured on the rate of resistance. The most effect of PBO as inhibitors of P 450 monoxygenases in reducing resistance was against profenofo and chlorpyrifos-ethyl so the highest synergistic ratio against profenofos and chlorpyrifos-ethyl was observed in Ghahdarijan (SR=13.33) and Borkan (SR=12.68) populations, respectively. It seems that P 450 cytochrome monoxygenases have a major role in the thrips resistance to organophosphorous pesticides. In imidacloprid toxicity, pretreatment with two mentioned synergists resulted in a synergistic ratio around one. The highest synergistic effect of PBO and DEM on the imidacloprid toxicity was observed in Ghahdarijan (SR=1.87) and Shahre-Abrisham (SR=1.10) populations, respectively, with no significant difference to Harand population. The results revealed that the examined enzymatic mechanisms have not a major role in the resistance against neonicotionoids pesticides. The results of synergists pretreatment against deltamethrin also indicated that the enzymatic mechanisms couldn’t be the main cause of resistance to pyrethroids in the tested populations. Occurrence of pyrethroid target site mutations in T. tabaci populations were also investigated using molecular assays. Thus, the DNA of Harand population as susceptible reference and Ghahdarijan and Zazeran as resistant populations were extracted and the sodium channel IIIS3-IIS5 region was amplified with specific primers. Of the reported mutations in T. tabaci sodium channel-M918T, M918L, L1014F, T929I and V1010A- we found the change from tereonin to isoleucine at position 929 in Ghahdarijan and Zazeran populations resistant to deltamethrin. In four populations with high levels of resistance, susceptibility to diazinon and dicholorvous (organophosphates), permethrin and cypermethrin (pyretroids), acetamiprid (neonicotinoids), spinosad (spinosyns) and azadirachtin (avermectins) were evaluated to determine the cross resistance spectrum. The results showed that the resistant populations to profenofos and chlorpyrifos-ethyl were also resistant to other tested phosphorous insecticides. Those populations, who had high resistance to deltamethrin, were resistant to permethrin and cypermethrin as well. Similarly imidacloprid -resistant Ghahdarijan population showed the highest resistance ratio (RR=2.36) to acetamiprid. No population was resistant to Spinosad and azadirachtin that had never been used against T. tabaci in Iran. Keywords : Thrips tabaci , resistance to pesticides, synergistic ratio, amino acid replacement, cross resistance
تریپس پیاز ( Thrips tabaci ) یکی از اصلی ترین آفات مزارع پیاز، سیر و سایر سبزیجات است. کنترل اصلی این آفت به طور عمده متکی به سمپاشی های مکرر است که منجر به بروز مقاومت سریع می شود. سموم متفاوتی از گروه های مختلف شیمیایی توسط کشاورزان در برابر این آفت به کار می رود. در این پژوهش مقاومت تریپس پیاز نسبت به چهار سم مختلف در 10 منطقه پیازکاری اصفهان شامل هرند، شهر ابریشم، برکان، درچه، قهدریجان، حیدرآباد، دانشگاه، جار، زازران و زیار مورد بررسی قرار گرفت. مکانیزم های اصلی مقاومت و احتمال وجود مقاومت تقاطعی نیز ردیابی گردید. حشره کش های مورد بررسی شامل پروفنفوس و کلرپیریفوس اتیل (ارگانوفسفات ها)، ایمیداکلوپراید (نئونیکوتینوئیدها) و دلتامترین (پایرتروئیدها) بودند. از آنجا که جمعیت هرند هرگز در معرض سمپاشی قرار نگرفته بود، این جمعیت به عنوان سویه مرجع حساس در نظر گرفته شد. میزان LC 50 در این سویه مرجع برابر ppm63/0 برای پروفنفوس، ppm49/13 برای کلرپیریفوس اتیل، ppm04/3 برای ایمیداکلوپراید و ppm007/0 برای دلتامترین محاسبه گردید. بر اساس این نتایج در تمامی جمعیت ها در مقایسه با جمعیت هرند، دامنه ای از مقاومت مشاهده شد. بالاترین میزان LC 50 در برابر سم پروفنفوس در جمعیت زیار (49/19=LC 50 ) مشاهده شد. مقاومت کمی در برابر کلرپیریفوس اتیل مشاهده گردید و بالاترین نسبت مقاومت (Resistance ratio) در برابر این سم برابر 67/5 در جمعیت برکان بود. جمعیت قهدریجان بالاترین مقاومت را در برابر سم ایمیداکلوپرید نشان داد و نسبت مقاومت 56/12 برابری برای این جمعیت ثبت گردید. بیشترین نسبت مقاومت در بین جمعیت های مورد بررسی در برابر سم دلتامترین بود به طوری که نسبت مقاومت در جمعیت های دانشگاه برابر 55/209 بود. به منظور بررسی نقش آنزیمهای تجزیه کننده در ایجاد مقاومت، تاثیر دو سینرژیست PBO (پایپرونیل بوتوکساید) و DEM (دی اتیل مالئات) به صورت پیش تیمار بر میزان مقاومت جمعیت ها بررسی شد. بیشترین تاثیر سینرژیست PBO به عنوان مهارکننده مونواکسیژنازهای P 450 در کاهش مقاومت در برابر دو سم پروفنفوس و کلرپیریفوس اتیل دیده شد. بالاترین نسبت سینرژیستی (Synergistic ratio) در برابر پروفنفوس و کلرپیریفوس اتیل به ترتیب در جمعیت های قهدریجان (33/13=SR) و برکان (68/12=SR) مشاهده گردید. به نظر می رسد که مونواکسیژنازهای P 450 نقش مهمی در مقاومت تریپس به حشره کش های ارگانوفسفره دارد. در سمیت ایمیداکلوپرید، پیش تیمار با دو سینرژیست مذکور، نسبت سینرژیستی حدود 1 به دست آمد. بالاترین نسبت سینرژیستی PBO و DEM در سمیت حشره کش ایمیداکلوپرید به ترتیب در جمعیت های قهدریجان (87/1=SR) و شهر ابریشم (10/1=SR) مشاهده شد که تفاوت معنی داری با نسبت سینرژیستی جمعیت هرند در برابر PBO و DEM نداشت. این نتایج نشان می دهد که مکانیزم های آنزیمی مورد بررسی نقش موثری در ایجاد مقاومت در برابر حشره کش های نئونیکوتینوئید ندارند. نتایج به دست آمده از پیش تیمار این دو سینرژیست در برابر دلتامترین نیز نشان داد که در سموم گروه پایرتروئید نیز مکانیزم های آنزیمی نمی تواند به عنوان عامل اصلی ایجاد مقاومت در جمعیت های مورد آزمایش به حساب آید. وقوع جهش های منطقه هدف در جمعیت های T. tabaci با استفاده از روش های مولکولی ردیابی شدند. به همین منظور DNA جمعیت هرند به عنوان مرجع حساس و جمعیت های قهدریجان و زازران به عنوان جمعیت های مقاوم استخراج و ناحیه IIS3-IIS5 مربوط به کانال سدیم توسط جفت آغازگرهای اختصاصی تکثیر گردید. بر اساس نتایج توالی یابی مشخص شد که تغییر ترئونین با ایزولوسین را درموقعیت 929 در جمعیت های قهدریجان و زازران مقاوم به دلتامترین ردیابی شد. به منظور تعیین طیف مقاومت تقاطعی، حساسیت به حشره کش های دیازینون و دی کلرووس (ارگانوفسفات ها)، پرمترین و سایپرمترین (پایرتروئید)، استامی پراید (نئونیکوتینوئیدها)، اسپینوزاد (اسپینوزین ها) و آزادیراختین (آورمکتین ها) در چهار جمعیت با بالاترین سطح مقاومت مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که جمعیت های مقاوم شده به دو سم پروفنفوس و کلرپیریفوس اتیل نسبت به دو سم دیگر آزمایش شده از حشره کش های فسفره مقاومت نشان دادند. جمعیت هایی که مقاومت بالایی به دلتامترین داشتند به پرمترین و سایپرمترین هم به خوبی مقاومت نشان دادند. جمعیت قهدریجان با بالاترین میزان مقاومت در برابر ایمیداکلوپرید، نسبت به سم استامی پراید نیز بالاترین نسبت مقاومت (36/2=RR) را نشان داد. هیچ کدام از جمعیت ها در برابر دو حشره کش اسپینوزاد و آزادیراختین که تاکنون در ایران در برابر T. tabaci استفاده نشده است مقاومت قابل توجهی نشان ندادند.