北烏頭乙醇提取液對(duì)菜青蟲體內(nèi)保護(hù)酶活性的影響

劉麗華　王雙　關(guān)磊

摘要：為探討北烏頭的殺蟲作用機(jī)理，采用分光光度法測(cè)定了北烏頭乙醇提取液對(duì)菜青蟲體內(nèi)保護(hù)酶活性的影響。由結(jié)果可知，用北烏頭乙醇提取液處理菜青蟲后，其體內(nèi)SOD和CAT酶活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，都在24 h時(shí)達(dá)到高峰，而POD酶活性則表現(xiàn)為先下降后上升再下降的趨勢(shì)；在處理36 h前，3種保護(hù)酶處理組都高于對(duì)照組，48 h后，均低于對(duì)照組。結(jié)果說明，北烏頭乙醇提取液能有效干擾昆蟲體內(nèi)保護(hù)酶系，擾亂其正常的生理代謝，從而起到防治效果。

關(guān)鍵詞：北烏頭；菜青蟲；保護(hù)酶

中圖分類號(hào)： S482.3+9文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）01-0146-02

收稿日期：2014-03-15

基金項(xiàng)目：吉林省科技項(xiàng)目（編號(hào)：20130101100JC）；吉林省教育廳項(xiàng)目（編號(hào)：2013493）。

作者簡(jiǎn)介：劉麗華（1972—），女，吉林通化人，博士，副教授，主要從事動(dòng)物資源與功能基因組研究。Tel：（0435）3208073；E-mail：liulihua209@163.com。菜青蟲是菜粉蝶（Pieris rapae L.）的幼蟲，屬鱗翅目粉蝶科，是十字花科植物的重要害蟲，除食葉危害外，還可導(dǎo)致軟腐病的發(fā)生，危害十分嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來，對(duì)其防治都以化學(xué)農(nóng)藥為主，但由于化學(xué)農(nóng)藥的毒性、殘留及抗性等，帶來了一系列社會(huì)和生態(tài)問題。因此，創(chuàng)制新型、高效、低毒殺蟲劑備受人們重視，特別是利用天然植物活性成分制作殺蟲劑更是引人矚目。開發(fā)植物源農(nóng)藥是現(xiàn)代農(nóng)藥研究的一個(gè)重要發(fā)展方向。

北烏頭為毛茛科烏頭屬多年生草本植物，多分布在我國(guó)的東北及華北地區(qū)，其塊根具有鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)痙、祛風(fēng)濕和解熱等作用，是一類具有廣闊開發(fā)前景的重要植物資源。除廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)外，已有將其應(yīng)用于防治植物害蟲的報(bào)道[1-4]。

研究表明，昆蟲與其他生物一樣，體內(nèi)存在著自由基，其中超氧自由基具有很強(qiáng)的氧化能力，對(duì)許多生物功能分子具有破壞作用。但在正常情況下，昆蟲體內(nèi)存在超氧化物歧化酶（superoxide，SOD）、過氧化物酶（peroxidase，POD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）等保護(hù)酶系，三者協(xié)同作用，使自由基保持在一個(gè)較低的水平，從而維持昆蟲體內(nèi)正常的生理活動(dòng)[5-7]。近年來，有關(guān)昆蟲保護(hù)酶的研究報(bào)道很多，但多數(shù)集中在化學(xué)農(nóng)藥抗性、病原微生物與昆蟲保護(hù)酶之間的研究，而關(guān)于利用天然植物活性成分對(duì)菜青蟲體內(nèi)保護(hù)酶活性變化的研究還未見報(bào)道。為探討北烏頭對(duì)菜青蟲殺蟲作用機(jī)理，筆者研究了用北烏頭乙醇提取液處理菜青蟲后，其體內(nèi)保護(hù)酶的活性變化規(guī)律，以期為研究與開發(fā)新的植物型殺蟲劑及作用機(jī)制提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

北烏頭采自長(zhǎng)白山區(qū)。菜青蟲成蟲從通化師范學(xué)院生物系植物園中采回，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飼養(yǎng)，讓其產(chǎn)卵于白菜苗上，選擇生長(zhǎng)狀態(tài)良好、整齊一致的4齡幼蟲進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2試蟲處理

將新鮮幼嫩白菜葉分別浸泡于用乙醇提取的質(zhì)量濃度為30 mg/L的北烏頭塊根粗提液（試驗(yàn)組）和清水（對(duì)照組）中，3 s后取出晾干，分別飼喂菜青蟲。每8 h測(cè)定1次POD、SOD、CAT的活性。每處理10頭幼蟲，重復(fù)3次。

1.3保護(hù)酶活性測(cè)定方法

1.3.1酶液制備將預(yù)先處理好的試蟲置于預(yù)冷的研缽中，加入PBS（磷酸鹽緩沖液，0.05 mol/L，pH值7.0）和少許石英砂，在冰浴下研磨成勻漿，4 ℃、10 000 r/min離心10 min，上清液即為酶液，貯于4 ℃下備用。

1.3.2SOD 酶活力測(cè)定采用氮藍(lán)四唑光化學(xué)還原法[8]測(cè)定。

1.3.3POD酶活力測(cè)定采用Bestwick 等的愈創(chuàng)木酚法[9]測(cè)定。

1.3.4CAT酶活力測(cè)定采用Chance等方法[10]測(cè)定。

2結(jié)果與分析

2.1菜青蟲體內(nèi)SOD酶活性變化

圖1表明，對(duì)照組菜青蟲體內(nèi)SOD酶活性比較穩(wěn)定，變化不大；處理組SOD酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在 24 h 時(shí)達(dá)到最大值，隨后開始下降，36 h前仍高于對(duì)照，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD活性逐漸被抑制，至48 h時(shí)低于對(duì)照組。這可能是由于清除由免疫反應(yīng)產(chǎn)生的大量自由基的需要，使得在處理初期SOD酶活性升高；而在處理后期，SOD的合成能力受到抑制，使自身的防御能力開始下降，表現(xiàn)為SOD酶活性總體下降的趨勢(shì)。

2.2菜青蟲體內(nèi)POD酶活性變化

圖2表明，處理組POD酶活性呈現(xiàn)先下降后上升隨后又下降的趨勢(shì)，在36 h前高于對(duì)照，至48 h時(shí)，低于對(duì)照組。說明菜青蟲體內(nèi)的保護(hù)系統(tǒng)開始啟動(dòng)，以減輕超氧離子等有毒氧化物質(zhì)對(duì)蟲體自身的傷害。

2.3菜青蟲體內(nèi)CAT 酶活性變化

圖3表明，處理組CAT酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在24 h時(shí)達(dá)到最大值，隨后開始下降，在36 h前仍高于對(duì)照；隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，至48 h時(shí)，低于對(duì)照組。推測(cè)在處理初期，其機(jī)體迅速合成CAT，以清除毒害作用的影響，維持機(jī)體正常的生理活動(dòng)，但隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，蟲體內(nèi)組織和物質(zhì)代謝受到嚴(yán)重破壞，使蟲體CAT活力降低。

3結(jié)論與討論

昆蟲體內(nèi)存在著SOD、POD、CAT等保護(hù)酶，SOD的主要功能是清除生物體內(nèi)超氧離子基團(tuán)，使生物體內(nèi)過多的活性氧轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O2，POD和CAT能清除昆蟲體內(nèi)產(chǎn)生的多余H2O2，在這些酶的協(xié)調(diào)作用下，細(xì)胞內(nèi)的活性氧自由基處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)[11]?，F(xiàn)已證實(shí)，昆蟲保護(hù)酶系統(tǒng)活性與殺蟲劑、昆蟲病毒、微孢子蟲等外界刺激物的強(qiáng)度以及昆蟲耐藥性、抗逆性等相關(guān)[6，12-13]。因此，菜青蟲體內(nèi)保護(hù)酶活性變化可以作為測(cè)定其抗逆能力的重要指標(biāo)加以利用。

本研究結(jié)果表明，菜青蟲經(jīng)北烏頭乙醇粗提液處理后，其體內(nèi)SOD、POD、CAT酶活性均高于對(duì)照蟲體，這與李周直等的研究結(jié)果[6]相同。在處理初期，SOD、POD、CAT活力開始提高，表明在感染初期，菜青蟲體內(nèi)迅速做出了免疫反應(yīng)以適應(yīng)外界毒害的影響；隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD、POD、CAT活性最終表現(xiàn)出被抑制，對(duì)機(jī)體內(nèi)自由基的清除能力減弱，從而引起昆蟲死亡。

一般認(rèn)為，保護(hù)酶系是昆蟲與寄主之間、昆蟲的抗藥性及昆蟲與化學(xué)殺蟲劑之間起關(guān)鍵作用的酶系。本研究用北烏頭乙醇提取液處理能誘導(dǎo)其體內(nèi)保護(hù)酶的活性變化，對(duì)于菜青蟲的生物防治有重要意義，本研究結(jié)果為探明北烏頭處理后其體內(nèi)的防御反應(yīng)提供了一定的理論依據(jù)，但要明確其中的機(jī)制及保護(hù)酶的作用方式還有待深入研究。

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