寄主植物對黃曲條跳甲毒死蜱敏感性及相關(guān)酶活性的影響

傅建煒,林澤燕,李建宇,鄭麗禎,占志雄

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所,福建福州,350013;2.福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所,福建福州,350002)

寄主植物對黃曲條跳甲毒死蜱敏感性及相關(guān)酶活性的影響

傅建煒1,2,林澤燕2,李建宇1,鄭麗禎1,2,占志雄1

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所,福建福州,350013;2.福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所,福建福州,350002)

利用上海青、菜心、山西白、甘藍(lán)、蘿卜等 5種不同寄主植物飼養(yǎng)黃曲條跳甲后,測定寄主植物對黃曲條跳甲毒死蜱敏感性及相關(guān)酶活性的影響。結(jié)果表明,黃曲條跳甲取食不同寄主植物后對毒死蜱的藥劑敏感性產(chǎn)生了不同程度的變化。不同的寄主植物種類對黃曲條跳甲成蟲的總酯酶、羧酸酯酯活性存較大的影響,取食不同寄主植物的時間長短變化亦會造成影響。不同寄主對黃曲條跳甲成蟲的乙酰膽堿酯酶活性也存在一定的影響,但是影響效應(yīng)不受取食時間長短的影響。

寄主植物;黃曲條跳甲;藥劑敏感性;酶活性

在植物和昆蟲的關(guān)系中,昆蟲以植物作為食物而從中攝取營養(yǎng)物質(zhì)的同時,許多寄主植物體內(nèi)的次生性物質(zhì)也進入昆蟲體內(nèi),并干擾昆蟲體內(nèi)的代謝。昆蟲為了適應(yīng)這些次生物質(zhì),發(fā)展了解毒、避毒、貯毒等機制使本身免于受害[1],許多植物次生物質(zhì)能夠?qū)ハx的解毒酶系統(tǒng)產(chǎn)生誘導(dǎo)作用[2],使其解毒酶系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的改變 (包括酶的誘導(dǎo)作用)[3],從而引起昆蟲對藥劑敏感性的變化。有的害蟲因取食不同寄主植物后表現(xiàn)出藥劑敏感性差異,如棉鈴蟲取食不同寄主植物后對溴氰菊酯的敏感性發(fā)生變化[4],取食不同寄主植物的小菜蛾對溴氰菊酯和氯氰菊酯敏感性也會發(fā)生變化[5]。

蒲蟄龍等曾報道,黃曲條跳甲取食性復(fù)雜,寄主植物種類較多,除為害十字花科植物外,也為害瓜類,麥類、番茄、豆科的豆類以及玉米等[6],但也有研究認(rèn)為黃曲條跳甲的寄主范圍僅局限于十字花科植物[7-8]。關(guān)于寄主植物對黃曲條跳甲藥劑敏感性及抗性相關(guān)酶活性的影響目前還未見報道,本文通過探討取食不同寄主植物后黃曲條跳甲對樂斯本的藥劑敏感性及部分抗性相關(guān)酶活性的變化,旨在闡明寄主植物影響黃曲條跳甲藥劑敏感性的影響程度和機制,為田間不同寄主作物的合理布局、化學(xué)農(nóng)藥的合理施用及有效延緩黃曲條跳甲的抗藥性發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

黃曲條跳甲成蟲,用上海青、菜心、山西白、甘藍(lán)、蘿卜等 5種寄主在養(yǎng)蟲籠隔離飼養(yǎng)。

1.2 供試寄主

上海青B rassica cam pestrisL.ssp.chinensis(L.),5月慢 (江蘇省溧陽市國華種子店);菜心B rassica parachinensisBailey,45d油青菜心種 (深圳市龍崗鎮(zhèn)范記菜種店);山西白B rassica cam pestrisL.ssp.,(福州永榮種子有限公司);甘藍(lán)B rassica oleraceaL.var.capitata(L.),早豐甘藍(lán) (日本神戶市日毛 KK入袋);蘿卜Raphanus stativas(L.),22號短葉 13蘿卜 (廣東省良種引進服務(wù)公司)。

1.3 供試藥劑

供試農(nóng)藥:48%樂斯本乳油 (毒死蜱,chlorpyrifos,美國陶氏益農(nóng)公司)。

1.4 生物測定方法

參照國際抗性行動委員會 (IRAC,1990)推出的浸葉法略有改進[9]。具體步驟如下:(1)采集未被農(nóng)藥污染的潔凈上海青葉片;(2)將供試農(nóng)藥用水配制成一系列濃度的藥液,把蔬菜葉片分別浸入藥液中,10 s后取出并自然晾干。(3)將晾干的葉片放入塑料生測瓶中,接入 30頭以上黃曲條跳甲成蟲。設(shè)置 6次重復(fù),以清水處理為對照。(4)將生測瓶置于 25℃,相對濕度 75%-85%的空調(diào)室內(nèi),48 h后檢查死亡蟲數(shù),計算死亡率。死亡標(biāo)準(zhǔn)為將試蟲置于培養(yǎng)皿中,輕觸蟲體后觀察 1 min無任何動靜或其他反應(yīng)則視為死亡。整個試驗過程中對照死亡率為 0。

1.2.2 酶活性測定方法 酯酶活性測定參照 Byrne等 (1993)、Graham等 (1996)方法、高希武等 (1998)等方法略作修改[10-12]。在 96孔酶標(biāo)板各孔穴內(nèi)加入酶粗提液 10μL,再加入 200 μL 1mmol/Lα-NA和 1.5 mmol/L固藍(lán) RR鹽混合液。用 Elex-800型酶標(biāo)儀在 450 nm下,每隔 1 min讀 1次光密度值,直到 20 min。然后將時間與光密度值作圖,求出線性部分的斜率,即以反應(yīng)的初速度值作為酶活性。

乙酰膽堿酯酶活性測定 參照 Graham等 (1993)、Li等 (2002)等方法略作修改[11,13]。在96孔酶標(biāo)板各孔穴內(nèi)加入 50μL酶粗提液、50μL 0.02 mol/L pH7.0的磷酸緩沖液,100μL 45μmol/L二硫雙對硝基苯甲酸 (DTNB),再加入 100μL 1.5 mmol/L碘化硫代乙酰膽堿 (ATChI),輕微振蕩混勻。用 Elex-800型酶標(biāo)儀在 405 nm下,每隔 1 min讀 1次光密度值,直到10 min。然后將時間與光密度值作圖,求出線性部分的斜率,即以反應(yīng)的初速度值作為酶活性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同寄主植物對黃曲條跳甲藥劑敏感性的影響

不同寄主植物對黃曲條跳甲藥劑敏感性的影響如表 1。黃曲條跳甲用不同寄主飼養(yǎng)后對毒死蜱的藥劑敏感性產(chǎn)生明顯的變化。在不同寄主上飼養(yǎng) 5d后,對毒死蜱的藥劑敏感性變化差異最明顯,取食菜心和蘿卜的成蟲對毒死蜱的 LC50提高了 2.03和 2.42倍,說明它們的藥劑敏感性大幅度降低;取食上海青、甘藍(lán)、山西白的成蟲的藥劑敏感性變化不明顯。飼養(yǎng) 15d后,不同寄主飼養(yǎng)的成蟲對毒死蜱的 LC50均有較大幅度的降低,藥劑敏感性明顯提高,但取食菜心和蘿卜的成蟲對毒死蜱的LC50均明顯高于其它寄主;飼養(yǎng) 30-45d后,不同寄主飼養(yǎng)的成蟲對毒死蜱的 LC50差距逐漸縮小。

表 1 黃曲條跳甲成蟲取食不同寄主后對毒死蜱的敏感性

2.2 寄主植物對黃曲條跳甲酶活性及其分布頻率的影響

2.2.1 酯酶活性及其頻率 黃曲條跳甲經(jīng)不同寄主植物飼養(yǎng) 25d、30d、60d后黃曲條跳甲成蟲的總酯酶活性頻率測定結(jié)果如圖 1。

從總酯酶活性分布的個體頻率看,黃曲條跳甲的總酯酶活性分布的個體頻率受寄主和取食時間的影響比較顯著。用不同寄主飼養(yǎng) 25-60d,取食上海青的黃曲條跳甲成蟲的總酯酶活性個體人布頻率從“中間多兩頭少”的聚集分布向“兩頭多中間少”的趨勢分化;取食菜心的黃曲條跳甲成蟲的總酯酶活性頻率分布 25-30d向低活性方向發(fā)展,60d后種群的總酯酶活性頻率分布向高活性區(qū)域發(fā)展;取食甘藍(lán)的黃曲條跳甲成蟲活性頻率分布變化較慢,基本保持“中間高兩頭低”的正態(tài)分布,但有隨時間變化緩慢向低活性區(qū)發(fā)展;取食蘿卜的黃曲條跳甲成蟲活性頻率逐漸集中在次高活性區(qū)段;取食山西白的成蟲總體趨勢向高活性方向演變。

2.2.2 α-NA羧酸酯酶活性及其頻率 不同寄主飼養(yǎng) 25d、30d、60d后黃曲條跳甲成蟲的α-NA羧酸酯酶活性及其頻率如圖 2。黃曲條跳甲成蟲取食不同寄主后,α-NA羧酸酯酶活性發(fā)生不同程度的變化。飼養(yǎng) 25d后,取食蘿卜的黃曲條跳甲成蟲的α-NA羧酸酯酶活性與取食上海青的差異不大,取食其它寄主的黃曲條跳甲成蟲的α-NA羧酸酯酶活性均有明顯升高;飼養(yǎng) 30d、60d后,取食蘿卜的黃曲條跳甲成蟲的α-NA羧酸酯酶活性變化不大,取食其它寄主的黃曲條跳甲成蟲的α-NA羧酸酯酶活性均呈現(xiàn)波浪變化。

圖 1 黃曲條跳甲成蟲取食不同寄主后的總酯酶活性的分布頻率

圖 2 黃曲條跳甲成蟲取食不同寄主后的α-NA羧酸酯酶活性的分布頻率

從單頭成蟲個體的α-NA羧酸酯酶活性分布頻率看 (圖 3),取食不同寄主 25d、30d、60d后的黃曲條跳甲成蟲的α-NA羧酸酯酶的活性頻率分布不同,變化的趨勢也不同相同。取食上海青的成蟲,不同活性區(qū)段的個體數(shù)逐漸趨于平均化;取食甘藍(lán)的成蟲的高活性區(qū)段 (3.2-4.0)的個體頻率逐漸減少,次高級活性區(qū)的個體頻率逐漸增多,種群向低活性方向發(fā)展;取食菜心的成蟲的低活性區(qū)段的個體頻率逐漸減少,高活性區(qū)段個體頻率逐漸增多,種群向高活性方向發(fā)展;取食蘿卜的成蟲的低活性區(qū)段的個體頻率緩慢減少,次高活性區(qū)段個體頻率逐漸增多,種群向高活性方向發(fā)展;取食山西白的成蟲總體趨勢向高活性方向演變。

2.2.3 β-NA羧酸酯酶活性及其頻率 不同寄主飼養(yǎng) 25d、30d、60d后黃曲條跳甲成蟲的β-NA羧酸酯酶活性及其頻率如圖 3。

圖 3 黃曲條跳甲成蟲取食不同寄主植物后的β-NA羧酸酯酶活性的分布頻率

從單頭成蟲個體的β-NA羧酸酯酶活性分布頻率看,取食不同寄主 25d、30d、60d后的黃曲條跳甲成蟲的β-NA羧酸酯酶的活性頻率分布不同,變化的趨勢也不同。取食上海青的成蟲,高活性區(qū)段的個體數(shù)逐漸減少,低活性區(qū)段的個體頻率逐漸增多;取食菜心的成蟲種群向低活性方向發(fā)展;取食甘藍(lán)的成蟲向低活性區(qū)段的個體頻率快速增加,高活性區(qū)段個體頻率逐漸減少,種群向低活性方向發(fā)展;取食蘿卜的成蟲種群向高活性方向發(fā)展;取食山西白的成蟲總體趨勢向高活性方向演變。

2.2.4 乙酰膽堿酯酶活性及其頻率 不同寄主飼養(yǎng) 25d、30d、60d后黃曲條跳甲成蟲的乙酰膽堿酯酶活性及其頻率如圖 4。

從單頭成蟲個體的乙酰膽堿酯酶活性分布頻率看,取食不同寄主 25d、30d、60d后的黃曲條跳甲成蟲的乙酰膽堿酯酶的活性頻率分布不同,但變化趨勢也基本相同,總體趨勢向高活性方向。

圖 4 黃曲條跳甲成蟲取食不同寄主后的乙酰膽堿酯酶活性的分布頻率

3 小結(jié)與討論

不同寄主植物對取食的害蟲產(chǎn)生藥劑敏感性的變化早在上世紀(jì) 30年代就被人們發(fā)現(xiàn)[14],并已經(jīng)在南方灰翅蛾 (Spodopteia eridania)[14]、斜紋夜蛾 (Prodenia litura)[15]、棉鈴蟲(Heliothis ar m igera)[4]、虎鳳蝶 (Papilio glaucus)[16]、舞鳳蝶 (Lym antria dispae)和月形天蠶蛾(Actias luna)[17]、小菜蛾 (Plutella xylostella)[18]、棉蚜 (Aphis gossypii)[19]等許多昆蟲上得到證實。黃曲條跳甲在取食不同寄主后對毒死蜱的藥劑敏感性產(chǎn)生明顯的變化,證明不同寄主植物對黃曲條跳甲的藥劑敏感性也有一定的影響作用,這是因為植物次生物質(zhì)對相應(yīng)的解毒酶系 (如酯酶、谷胱甘肽 -S-轉(zhuǎn)移酶、多功能氧化酶等)活性的誘導(dǎo)激活,導(dǎo)致了害蟲對殺蟲劑敏感性的變化[20]。

從連續(xù) 60d的飼養(yǎng)中 5d、15d、30d、45d的藥劑敏感性測定結(jié)果發(fā)現(xiàn),黃曲條跳甲在更換寄主后 5d對藥劑敏感性出現(xiàn)快速變化的現(xiàn)象,尤其是取食菜心和蘿卜的成蟲對毒死蜱的LC50提高了 2.03和 2.42倍,可能是黃曲條跳甲對菜心和蘿卜的體內(nèi)含有某種特殊的植物次生物質(zhì)產(chǎn)生的一種應(yīng)激性防御反應(yīng),產(chǎn)生這一反應(yīng)的原因和作用因子有待于進一步探討。在不同寄主上飼養(yǎng) 60d后的黃曲條跳甲對樂斯本的藥劑敏感性均逐漸回升,說明同源植物對黃曲條跳甲的藥劑敏感性影響可能是一個適應(yīng)性調(diào)整的暫時反應(yīng)。

在昆蟲對殺蟲劑的代謝過程中,酯酶、羧酸酯酶等都有起到了很好的作用[20]。羧酸酯酶在一些昆蟲對有機磷殺蟲劑的抗性中起著極為重要的作用,其次是擬除蟲菊酯的抗性[21]。取食不同寄主植物的小菜蛾 (Plutella xylostella)[22]、棉蚜 (Aphis gossypii)[19]、棉鈴蟲 (Heliothis arm igera)[23]體內(nèi)的羧酸酯酯活性均有差異。本研究結(jié)果表明取食不同寄主對黃曲條跳甲成蟲的總酯酶、羧酸酯酯活性存較大的影響,在時間序列上的發(fā)展變化也存在差異。從個體頻率看,取食不同寄主的黃曲條跳甲成蟲的總酯酶、羧酸酯酯活性的頻率分布也存在量和發(fā)展趨勢的差異。說明寄主植物對黃曲條跳甲藥劑敏感性的影響可能與寄主植物影響總酯酶、羧酸酯酯活性的變化密切相關(guān)。

乙酰膽堿酯酶是有機磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑的靶標(biāo)酶,敏感度降低是某些昆蟲對這兩類殺蟲劑產(chǎn)生抗性的重要機理之一[24]。李云壽等[25]、謝佳燕等[26]分別報道不同寄主植物對取食的小菜蛾、棉蚜的乙酰膽堿酯酶活性產(chǎn)生影響。本研究結(jié)果表明取食不同寄主的黃曲條跳甲成蟲的乙酰膽堿酯酶活性存在一定的差異,在隨時間序列的發(fā)展變化趨勢基本一致,朝某一活性升高或降低的方向發(fā)展,但從變化幅度看,寄主植物對黃曲條跳甲乙酰膽堿酯酶活性的影響作用并不顯著,且明顯小于寄主植物對總酯酶、羧酸酯酯活性的影響幅度。這與乙酰膽堿酯酶作為殺蟲劑的靶標(biāo)酶,而不是水解酶的作用有關(guān)。

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EFFECT OF HOST PLANTS ON ENZYM ES ACTIVITY AND CHLORPYRIFOS SUSCEPTIBI L ITY OF STRIPED FLEA BEETLE,PHYLLOTRETA STRIOLATA

FU Jian-wei1,2,Lin Ze-yan2,Li Jian-yu1,Zhen Li-zhen2,Zhan Zhi-xiong1
(1.Institute of Plant Protection,Fujian Academ y of Agricultural Sciences,Fuzhou,Fujian350013,China;2.Institute of Applied Ecology,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian350002,China)

This studywas conducted to test the influence of different hostplants,namely,B rassica cam pestrisL.ssp.chinensis(L.),B rassica parachinensisBailey,B rassica cam pestrisL.ssp.,B rassica oleraceaL.var.capitata(L.)andRaphanus stativas(L.),on the insecticide susceptibility of striped flea beetle(SFB),Phyllotreta striolata,to chlorpyrifos and its relevant enzymes activity.The results indicated that the chlorpyrifos insecticide susceptibility of SFB could be varied by different hostplants.The different hostplantsplayed a biggish role to influence the total esterase and carboxylesterase activity in SFB.And,the different feeding periods of SFB on different host plants could provide the same kind of influence.Also,different host plants played a finite role to influence the acetylcholinesterase activity in SFB.By contrast,feeding periods played no influence.

host plants;striped flea beetle;insecticide susceptibility;enzymes activity

S481+.4

A

1001-4276-(2010)01-0092-08

2010-12-15

福建省自然科學(xué)基金項目(B0610025)。

傅建煒 (1974-),男,副研究員,研究方向:主要從事農(nóng)藥毒理、外來入侵生物的區(qū)域治理研究。