农作物病虫害是影响农业持续和健康发展的重要制约因素。农药作为控制农林作物病虫草鼠等有害生物危害的特殊商品，在保护农业生产、提高农业综合生产能力、促进粮油安全等方面发挥重要作用。近年来，琥珀酸脱氢酶抑制剂（sdhi）类杀菌剂因结构新颖、活性高以及杀菌谱广等优势，受到各大农药公司的高度关注，她们投入大量精力和财力开发该类药剂。目前，有23个sdhi类杀菌剂品种已经上市，此类产品已成为市场销售额增长最为迅速的一类药剂，在防治各种重要植物病害中发挥重要作用。2016年，sdhi类杀菌剂的全球销售额为16.91 亿美元，占全球杀菌剂市场销售额的11.1%。但是，随着sdhi类杀菌剂的大量使用，多种病原真菌已经对该类药剂产生了抗性，且抗性频率不断发展，这在一定程度上影响了该类药剂的防治效果。本文首先介绍sdhi类药剂的作用机制，在此基础上，重点综述病菌对该类药剂抗性发生和发展情况，阐述抗性机制，进而讨论抗性治理策略。
1 sdhi类杀菌剂的作用机制
生物通过呼吸链进行呼吸产生生物能。通常情况下，真菌体内一个分子葡萄糖完全氧化为co2和h2o时，在细胞内可产生36个atp分子，其中32个是在呼吸链中通过氧化磷酸化形成的。因此，呼吸链是研发杀菌剂的重要靶标，抑制或干扰呼吸链的杀菌剂常常有很高的杀菌活性。
在真菌线粒体呼吸链上有6个关键酶复合物（ⅰ到ⅵ）参与电子传递，并通过电子传递产生atp。在复合物ⅰ中，电子从还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nadh）传递到辅酶q，该过程由nadh-q还原酶催化。在复合物ⅱ中，琥珀酸脱氢酶（sdh）催化琥珀酸形成延胡索酸以及从泛醌辅酶q还原到还原型辅酶q的偶联反应。然后，在辅酶q细胞色素c氧化还原酶的催化下，辅酶q或还原型辅酶q将电子传递到细胞色素bc1酶复合物（复合物ⅲ）。最后，细胞色素c将电子经过细胞色素a和a3 化酶（复合物ⅳ）传递到最终的受体o2。在特殊环境下，在真菌体内的电子能够绕过正常的呼吸路径，从辅酶q传递到o2，这一途径对氰化物不敏感，由旁路氧化酶（the alternative oxidase，也称复合物ⅴ）催化，这种呼吸作用也称为旁路呼吸（alternative respiration）。在呼吸电子传递过程中，所释放的质子在几个不同的位点由atp合成酶（复合物ⅵ）催化，经氧化磷酸化产生atp。
琥珀酸脱氢酶由黄素蛋白（sdha）、铁硫蛋白（sdhb）和另外2种嵌膜蛋白（sdhc和 sdhd）4个亚单位组成。sdha和sdhb组成该复合体的可溶性部分，具有琥珀酸脱氢酶活性；嵌膜蛋白sdhc和sdhd将sdha和sdhb固定在内膜上，且具有泛醌还原酶活性。sdhi类杀菌剂作用于琥珀酸脱氢酶，通过完全或者部分占据底物泛醌的位点，抑制了电子从琥珀酸到泛醌的传递，干扰呼吸链上复合体ⅱ电子传递，阻止其产生能量，进而抑制病原菌生长，最终导致病菌死亡。药剂与药靶精细互作试验表明，sdhi的酸性部分插入琥珀酸脱氢酶的泛醌结合位点（q位点），与sdhc的r46和s42以及sdhb的i218和p169位氨基酸通过范德华（vdw）力相互作用；而药剂的氨基延伸到q位的开口部，与sdhc的w35、i43以及i30氨基酸通过vdw相互作用；药剂的羰基氧原子与sdhb的w173和sdhd的y91氨基酸互作；精细的药剂-药靶互作试验有助于设计更加高效的sdhis新药剂。
2 病菌对sdhis抗性发生情况
尽管sdhis对多种病原菌有很高的抑菌活性，但由于药剂作用于琥珀酸脱氢酶这个单一的位点，而且该靶标蛋白存在较高的变异性，因此，国际杀菌剂抗性行动委员会[fungicides resistance action committee，frac（https://www.frac.info/）] 将sdhi类杀菌剂归为中等至高抗性风险药剂。从1970年报道了第1个对sdhi类药剂抗性的真菌突变体以来，随着sdhi类药剂的广泛应用，目前已经有20多种病菌对该类药剂产生抗性，其中16种病菌在田间已经对它们产生抗性（表1）。抗药水平及抗性频率因不同病菌-药剂组合而异。例如，sdhi类的啶酰菌胺2005年在我国登记防治多种作物的灰霉病。2012—2013年测定发现，湖北不同地区草莓的灰霉病菌对啶酰菌胺抗性频率在0～4.76%。zheng等人报道从山东葡萄上分离的灰霉病菌对啶酰菌胺产生了严重抗性，抗性菌株比例达100%。因此，在今后一段时间，随着sdhi类药剂的广泛使用，我国灰霉病菌对该类药剂的抗性问题还会加重。
表1 目前已报道的对sdhi类杀菌剂产生抗性的病原真菌
3 病原真菌对sdhis的抗性机制
研究发现，病原菌对sdhis的抗性主要由琥珀酸脱氢酶复合体亚基上氨基酸突变所致。琥珀酸脱氢酶复合体亚基上的氨基酸突变，改变了药物与复合体的相互作用，降低药剂与药靶的亲和力，进而引起病菌的抗药性。目前，田间菌株对sdhis的抗性主要由sdhb亚基突变所致。例如，灰霉病菌sdhb亚基上第225、230或272氨基酸位点分别发生p225l/f/t（第225位的脯氨酸突变成亮氨酸、苯丙氨酸或苏氨酸）、n230i（第230位的天冬酰胺突变成异亮氨酸）或h272l/r/y（第272位的组氨酸突变成亮氨酸、精氨酸或酪氨酸）突变，导致灰霉病菌对啶酰菌胺产生不同水平的抗性。例如，h272l点突变的灰霉病菌对啶酰菌胺表现高水平抗性，但对其他sdhi类药剂表现低到中等抗性；n230i点突变的灰霉病菌对啶酰菌胺、氟吡菌酰胺和氟唑菌酰胺表现中等抗性，对吡唑萘菌胺、联苯吡菌胺和萎锈灵等仅表现低水平抗性。有趣的是，同一位点突变成不同的氨基酸，可以引起不同的抗性水平和抗性谱。例如，sdhb亚基上h272l的突变，使得灰霉病菌对所有sdhi类药剂均产生抗药性；但h272y的突变使得灰霉病菌对啶酰菌胺产生抗性，但对氟吡菌酰胺反而更加敏感。目前，sdhb亚基突变引起多种病菌，包括alternaria alternata、alternaria solani、corynespora cassiicola、didymella bryoniae、podosphaera xanthii、sclerotinia sclerotiorum 以及stemphylium vesicarium等对sdhis产生抗药性。
除了sdhb亚基发生突变之外，sdhc和sdhd亚基上突变同样引起sdhis抗性问题。苹果黑星病菌（venturia inaequalis）sdhc亚基第151位发生h151r突变，导致病菌产生抗药性。番茄早疫病菌（alternaria solani）sdhd亚基的第133位发生h133r突变，引起病菌对sdhis的抗性。目前，尚未有sdha亚基发生突变引起抗药性的报道。
最新研究还发现，小麦叶枯病菌群体中存在一类对sdhis天然抗性的菌株，这些菌株在sdhi类药剂使用之前已经在自然界存在。对这类菌株的抗性机制研究发现，这类菌株中除了sdhc基因之外，还有一个sdhc的同源基因（命名为ztdhc3），该基因同样能够编码琥珀酸脱氢酶c亚基（命名为alt-sdhc）。反向遗传学试验表明，alt-sdhc与正常的sdhc亚基一样，能够与其他3个琥珀酸脱氢酶亚基结合，形成功能完整的琥珀酸脱氢酶酶，并且alt-sdhc蛋白中独特的qp位点残基使得这类菌株对sdhis产生抗性。这些结果表明，自然界中病原真菌对sdhi类药剂存在多种抗药机制。
4 sdhis抗性治理策略
由于sdhi类杀菌剂属于中高抗性风险药剂，在使用一段时候后，病菌比较容易对这类药剂产生抗性。因此，在使用药剂过程中，必须要进行抗性治理。抗性治理的基本策略包括：
（1）实施病害综合治理，降低病害压力。
（2）同一个生长季节，要严格限制sdhi类药剂的使用次数，且药剂应该在发病初期使用，减轻药剂对病菌群体的选择压力。以葡萄灰霉病为例，frac建议一个生长季节，一般情况下sdhi类药剂的使用不超过3次；在一个生长季节使用12次以上药剂的地区，sdhi类药剂最多只能使用4次；而且sdhi类药剂需要和其他作用机制的药剂轮换使用，避免连续使用。
（3）由于sdhi类药剂之间存在交互抗性，因此，药剂混用时，必须将不同作用机制的药剂进行混用，不能将sdhi类药剂进行混用。
（4）要加强病菌抗药性监测，及时了解抗性发生情况，并针对性地制定实施病害防控方案。
（5）强化药剂抗性机制及构效关系研究，针对抗性突变位点，设计和研发反抗性或难以产生抗药性的新药剂，从而克服抗性问题。
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