溴氰蟲酰胺脅迫對小地老虎保護酶和解毒酶活性的誘導效應

何發(fā)林 姜興印 尚佃龍 姚晨濤 譚海麗 李向東 張吉旺

摘要為明確小地老虎對溴氰蟲酰胺的代謝解毒機制，采用浸葉法測定了溴氰蟲酰胺對小地老虎3齡幼蟲室內(nèi)毒力，在此基礎上，通過酶動力學法檢測了溴氰蟲酰胺亞致死劑量對小地老虎保護酶和解毒酶活力的影響，并比較了不同劑量處理后1、6、12、24、48和72h時小地老虎體內(nèi)保護酶和解毒酶活力的動態(tài)變化。結果表明，溴氰蟲酰胺亞致死劑量初期可誘導過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活力升高;對羧酸酯酶（CarE）活力表現(xiàn)為早期誘導、后期抑制的作用;對谷胱甘肽S_轉移酶（GSTs）活力表現(xiàn)為明顯的誘導作用;對多功能氧化酶（MF（）s）表現(xiàn)為一定程度的抑制作用。研究結果為深入了解小地老虎對溴氰蟲酰胺的防御機理提供了一定的理論基礎。

關鍵詞溴氰蟲酰胺;小地老虎;毒力;解毒酶;保護酶

中圖分類號：S481.4文獻標識碼：A DOI：10.16688/j.zwbh.2018284

小地老虎Agrotis ipsilon（Rottemberg）屬鱗翅目夜蛾科，是地老虎中分布最廣，為害最嚴重的一種地下害蟲，在中國各地均有分布，食性雜，可為害多種農(nóng)作物及苗木的幼苗和根部，常造成農(nóng)作物缺苗、斷壟，對其產(chǎn)量造成嚴重威脅。由于全球氣候變暖和農(nóng)業(yè)種植制度的改變，小地老虎的生存環(huán)境有了很大的變化，近年來該蟲在中國發(fā)生為害日趨嚴重。小地老虎在不同年份對藥劑的敏感性不同，加上取食量大、分布不均勻，給防治帶來很大的難度。長期以來，對該害蟲的防治主要以化學防治為主。研究表明小地老虎已對有機磷類、菊酯類等多種藥劑產(chǎn)生了很高的抗性，有些種類的殺蟲劑對其甚至完全失效。

昆蟲的生理生化抗性在其對殺蟲劑抗藥性的產(chǎn)生和發(fā)展過程中起著主要作用，可通過誘導或抑制其體內(nèi)保護酶活力的變化來阻止外界毒物侵害的影響，以增強其耐藥性和抗逆性。另外，昆蟲解毒代謝能力的增強也是其產(chǎn)生抗藥性的主要機理之一。殺蟲劑在田問施用后，隨著應用時問的延長，藥劑會被逐漸降解至亞致死劑量，該劑量低不足以殺死昆蟲，但仍可引起害蟲生態(tài)學、抗藥性、生殖力、生育歷期、藥劑代謝能力等發(fā)生改變，即產(chǎn)生亞致死效應，進而引起害蟲的再猖獗。

關于防治小地老虎的藥劑，國內(nèi)外均有很多研究報道。溴氰蟲酰胺是DuPont公司繼氯蟲苯甲酰胺之后成功開發(fā)的第二代魚尼丁受體抑制劑類殺蟲劑，可有效防治大部分鱗翅目害蟲。研究表明，與其他種類藥劑相比，溴氰蟲酰胺具有毒力更高、選擇性強和擊倒速度快等特點，目前，國內(nèi)外尚未有溴氰蟲酰胺亞致死劑量對小地老虎體內(nèi)保護酶和解毒酶活性影響的相關報道。本研究采用酶動力學法測定LC10、LC25及LC4。劑量的溴氰蟲酰胺對小地老虎幼蟲體內(nèi)保護酶和解毒酶在1、6、12、24、48和72h的動態(tài)變化，以深入了解小地老虎對溴氰蟲酰胺的防御機理，以期為應用溴氰蟲酰胺科學合理地防治小地老虎提供理論依據(jù)。

1材料與方法

3結論與討論

溴氰蟲酰胺與其他雙酰胺類藥劑相比最大差異在于其毒力更高、殺蟲范圍更廣以及選擇性更強等，該藥劑不僅可以高效防治大部分鱗翅目害蟲，而且對部分半翅目、鞘翅目害蟲也具有較好的防治效果，其亞致死效應、作用機制以及抗藥性備受研究者的關注。殺蟲劑亞致死劑量處理對昆蟲生長發(fā)育、繁殖、新陳代謝及抗性等均有相應程度的影響。研究表明亞致死劑量的溴氰蟲酰胺對小地老虎的生長發(fā)育、繁殖、能量物質以及營養(yǎng)指標均有顯著的抑制作用。昆蟲體內(nèi)存在的解毒酶和保護酶在殺蟲劑代謝和抗（耐）藥性等方面也起著非常重要的作用。本研究通過酶動力學法檢測了亞致死劑量的溴氰蟲酰胺對小地老虎體內(nèi)保護酶和解毒酶活力的動態(tài)變化，表明溴氰蟲酰胺可誘導或抑制小地老虎體內(nèi)保護酶和解毒酶活性，以提高蟲體對溴氰蟲酰胺的解毒代謝能力。

不同環(huán)境條件、寄主植物、化學藥劑等選擇壓力對昆蟲生長發(fā)育都表現(xiàn)出不同的影響，當昆蟲受到外源逆境脅迫（溫度、濕度、CO2濃度、化學藥劑、寄主植物等）時，其體內(nèi)的活性酶會迅速做出應激反應，從而存活下來。小地老虎取食不同種寄主植物對其幼蟲成活率和生長發(fā)育都存在影響，幼蟲體內(nèi)CAT活性沒有顯著差異，而取食大豆POD和SOD活性高于取食白菜和玉米。外源逆境脅迫會使靶標昆蟲產(chǎn)生應激反應，并在短時問內(nèi)誘導保護酶活性升高，但后期保護酶活性逐漸下降，導致昆蟲神經(jīng)傳導的異常反應而使昆蟲死亡;同時昆蟲也通過調節(jié)體內(nèi)的解毒酶活性來抵御外源逆境脅迫毒害。解毒酶和保護酶活性與靶標昆蟲的種類有密切關系，而且不同寄主植物對靶標昆蟲的存活率及解毒酶和保護酶活性影響都存在差異，因此，不同逆境脅迫對昆蟲體內(nèi)的解毒酶和保護酶影響不同。

昆蟲體內(nèi)酶代謝能力增強所導致的抗藥性是昆蟲對殺蟲藥劑產(chǎn)生抗性的重要機制之一，其中靶標酶（Care、Na⁺+K⁺+ATP酶）的敏感性降低、解毒酶（MFO、GSTs和EST）的活性增強以及保護酶（SOD、POD和CAT）的活力提高或變化是導致昆蟲產(chǎn)生抗藥性的主要原因之一。Na⁺+K⁺+ATP酶是有機磷類和擬除蟲菊酯類等藥劑的靶標酶，用LG50劑量的高效氯氰菊酯、辛硫磷處理棉鈴蟲Helicoverpa armigera（Htibner）3齡幼蟲后，與空白對照相比，48h前Na⁺+K⁺+ATP靶標酶活力呈下降趨勢，48h后其活力有開始回升的趨勢，表明在外界毒物的刺激下，Na⁺+K⁺+ATP靶標酶處于動態(tài)的調整之中。昆蟲體內(nèi)保護酶系的主要作用是清除體內(nèi)的活性氧或過氧化物自由基，一旦遭到破壞，將對細胞功能產(chǎn)生傷害作用，導致生活力下降，甚至引起死亡。廖月枝等報道了不同齡期舞毒蛾幼蟲經(jīng)甲氧蟲酰肼處理后體內(nèi)POD、SOD表現(xiàn)出相似的先上升后下降變化規(guī)律，該藥劑對幼蟲體內(nèi)POD有顯著的抑制作用，對幾丁質酶也有一定影響。許多研究表明殺蟲劑處理后通過干擾害蟲體內(nèi)正常的生理代謝而起到毒殺的作用。亞致死劑量的殺蟲劑可誘導昆蟲體內(nèi)解毒酶活性升高，從而提高靶標昆蟲對殺蟲劑的解毒代謝能力。齊浩亮等的研究表明，氯蟲苯甲酰胺和溴蟲氟苯雙酰胺處理后均能誘導小菜蛾體內(nèi)CarE活力升高，而溴蟲氟苯雙酰胺對MFOs和谷GSTs活力沒有顯著影響。而余慧靈等發(fā)現(xiàn)亞致死劑量的溴氰蟲酰胺對甜菜夜蛾Spodoptera exigua（Htibner）幼蟲體內(nèi)解毒酶活性有不同程度的抑制作用。不同藥劑由于作用方式和機理的不同也會導致酶活力的差異，同時，不同種類、同一種類甚至同一殺蟲劑對不同種類靶標害蟲體內(nèi)的保護酶、解毒酶活力影響均有差異。

殺蟲劑亞致死效應及其機制與作用機理的研究是害蟲可持續(xù)防治中一項重要的較為復雜的課題，而酶比活力可以作為一種生物標記來測定殺蟲劑的亞致死效應。溴氰蟲酰胺不但對小地老虎毒力高，而且對小地老虎的正常生長發(fā)育也具有明顯的延緩或抑制作用。本研究采用動力學法測定了不同亞致死劑量的溴氰蟲酰胺對小地老虎3齡幼蟲不同時問段內(nèi)解毒酶和保護酶活力的變化，在相同條件下，既可以比較不同劑量在相同時問的酶活力差異，也可以比較在不同時間相同劑量的酶活力變化，可全面地評價溴氰蟲酰胺亞致死劑量對小地老虎幼蟲體內(nèi)解毒酶和保護酶活力的影響。研究結果為深入了解小地老虎對溴氰蟲酰胺的防御機制提供一定的理論基礎，關于其亞致死效應機制及作用機理，還有待進一步研究。