油桐和桉樹(shù)葉主要成分對(duì)油桐尺蛾中腸酶類的影響

鐘雅婷，鄒東霞，廖旺姣，趙鵬飛，黃華艷，羅 輯

（廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西林業(yè)有害生物天敵繁育工程技術(shù)研究中心，廣西南寧 530002）

植物對(duì)昆蟲的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)是影響昆蟲選擇寄主植物的重要因素之一。不同植物所含營(yíng)養(yǎng)成分存在質(zhì)和量的差異，對(duì)昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖產(chǎn)生不同程度的影響。昆蟲的取食行為以及與之相關(guān)的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)效應(yīng)等也與寄主植物的營(yíng)養(yǎng)作用有關(guān)。因此，明確昆蟲與寄主植物間的選擇和適應(yīng)關(guān)系，對(duì)研究有害昆蟲的為害、抗藥性以及有益昆蟲的飼養(yǎng)與利用等均有重要指導(dǎo)意義。

油桐尺蛾（Buzura suppressaria）是鱗翅目（Lepidoptera）尺蛾科（Geometridae）的一種食葉性害蟲，廣泛分布于廣西、廣東、福建、湖南、湖北和浙江等地，其寄主種類豐富，主要為害桉樹(shù)（Eucalyptusspp.）、油桐（Vernicia fordii）、柑橘（Citrus reticulata）、茶樹(shù)（Camellia sinensis）和荔枝（Litchi chinensis）等[1]。廣西是我國(guó)桉樹(shù)的主要栽培區(qū)，同時(shí)也是油桐的主產(chǎn)區(qū)之一[2-3]，油桐尺蛾大爆發(fā)的機(jī)率較大。本研究檢測(cè)了巨尾桉（E.grandis×E.urophylla）廣林9 號(hào)無(wú)性系（GLGU9）和油桐葉片的主要生化物質(zhì)含量，同時(shí)測(cè)定油桐尺蛾取食GLGU9 和油桐葉后中腸主要酶類活性的變化，旨在了解油桐尺蛾對(duì)寄主植物的選擇和適應(yīng)機(jī)制，為明確油桐尺蛾的為害規(guī)律、尋找有效的防治策略提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

初代油桐尺蛾采自廣西柳州市三門江林場(chǎng)江口分場(chǎng)桉樹(shù)林地（109°6'E，24°3'N），在廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飼養(yǎng)至羽化，交配產(chǎn)卵后收集卵塊，待幼蟲孵化后分別飼喂GLGU9和油桐葉片。試驗(yàn)開(kāi)展前，挑選生長(zhǎng)狀態(tài)、大小和重量一致的5齡幼蟲進(jìn)行檢測(cè)。

1.2 寄主植物

GLGU9 和油桐葉片均采自本課題組試驗(yàn)地。試驗(yàn)開(kāi)展前，將采集的葉片用蒸餾水洗凈，晾干后備用。

1.3 寄主植物葉片生化物質(zhì)含量測(cè)定

取GLGU9 和油桐枝條端部第6 ～10 張葉（成熟葉），將相同樹(shù)種的葉片去除主葉脈后混合，每2 g為1 份樣品，用液氮研磨成粉末后裝入5 mL 離心管中備用。測(cè)定葉內(nèi)丹寧、可溶性糖、淀粉和總氮含量。丹寧含量采用鎢酸鈉-磷鉬酸比色法測(cè)定[4]，可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法測(cè)定[5]，總氮含量采用H2SO4-H2O2消化、半微量蒸餾法[6]測(cè)定。上述各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定均設(shè)5組重復(fù)。

1.4 油桐尺蛾中腸主要酶類活性測(cè)定

分別將取食GLGU9 和油桐葉片的5 齡幼蟲在冰上迅速解剖（3 頭/組），用預(yù)冷的生理鹽水（0.15 mol/L）沖洗，截取中腸并去掉圍食膜。將采集的中腸組織按照鮮質(zhì)量1∶10 加入磷酸鹽緩沖液（0.2 mol/L，pH=6.9），并進(jìn)行冰浴勻漿，勻漿液用低溫冷凍離心機(jī)4 000 rpm 離心15 min，收集上清液即酶液。采用Solarbio 公司生產(chǎn)的纖維素酶活性檢測(cè)試劑盒、中性蛋白酶活性檢測(cè)試劑盒和超氧化物歧化酶活性檢測(cè)試劑盒分別檢測(cè)試蟲中腸的纖維素酶、中性蛋白酶和超氧化物歧化酶的酶活力；按照《昆蟲生理生化實(shí)驗(yàn)》[5]中的方法檢測(cè)中腸淀粉酶活力，采用李志剛等[7]的方法測(cè)定中腸蔗糖酶活力。上述各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定均設(shè)5組重復(fù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行分析，獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較組間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 寄主植物葉片生化物質(zhì)含量

GLGU9 葉中的次生物質(zhì)丹寧含量略高于油桐葉，差異不顯著；GLGU9 葉中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可溶性糖和總氮含量均極顯著低于油桐葉（P＜0.01），淀粉含量則極顯著高于油桐葉（P＜0.01）（表1）。

表1 兩種寄主植物葉片中生化物質(zhì)的含量Tab.1 Contents of biochemical substances in leaves of two host plants

2.2 油桐尺蛾中腸酶類活性

油桐組幼蟲中腸蔗糖酶和中性蛋白酶活性極顯著高于GLGU9 組幼蟲（P＜0.01），淀粉酶、纖維素酶和超氧化物歧化酶活性則極顯著低于GLGU9 組幼蟲（P＜0.01）（表2）。

表2 兩種寄主植物對(duì)油桐尺蛾中腸類活性的影響Tab.2 Effects of two host plants on activities of enzymes in midgut of B.suppressaria

3 結(jié)論與討論

油桐尺蛾的食性較廣，在自然狀態(tài)下能以多種植物為食，桉樹(shù)和油桐均是油桐尺蛾的寄主植物[8-9]。本研究人員在林間調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，以油桐葉為食的油桐尺蛾的生長(zhǎng)速度明顯快于以桉樹(shù)葉為食者，推測(cè)可能與兩種寄主植物葉片中所含營(yíng)養(yǎng)成分的差異有關(guān)。研究結(jié)果顯示，油桐葉中的可溶性糖和總氮含量均高于GLGU9葉，淀粉含量則較低。植物中的可溶性糖和淀粉是昆蟲新陳代謝所需的重要物質(zhì)，其含量與植物碳素營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)密切相關(guān)[10]。昆蟲從寄主植物攝取的糖類，能夠作為一種取食刺激物，提高昆蟲取食量，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育[11]。植物中的氮源主要為氨基酸，其含量也直接影響植食性昆蟲的生長(zhǎng)[12]。取食油桐葉的油桐尺蛾生長(zhǎng)更快，可能與油桐葉的高含糖量及高總氮含量有關(guān)。上述推論與李進(jìn)步等[13]關(guān)于棉蚜（Aphis gossypii）的生長(zhǎng)與棉花葉片可溶性糖的含量呈正相關(guān)的結(jié)論一致。寄主植物葉片中的可溶性糖含量越高、淀粉含量越低，對(duì)油桐尺蛾的生長(zhǎng)發(fā)育越有利，這一結(jié)論也與王倩倩等[14]對(duì)草地螟（Loxostege sticticalis）的研究結(jié)果一致。丹寧是植物產(chǎn)生的一種次生物質(zhì)，能降低昆蟲對(duì)蛋白質(zhì)的消化和吸收，進(jìn)而降低昆蟲的營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)，丹寧含量越高則昆蟲的食物利用率和食物轉(zhuǎn)化率越低，影響昆蟲的生長(zhǎng)[15]。本研究中，油桐和GLGU9 葉中的丹寧含量差異不顯著，因此丹寧可能并不是引起油桐尺蛾生長(zhǎng)速度產(chǎn)生差異的原因。

植食性昆蟲取食不同寄主植物可能引起中腸消化酶活性的變化，測(cè)定昆蟲中腸消化酶活性有助于評(píng)估昆蟲攝取食物的消化水平及對(duì)蟲體生長(zhǎng)發(fā)育的影響。研究結(jié)果顯示，與取食GLGU9 葉相比，油桐尺蛾取食油桐葉后中腸蔗糖酶和中性蛋白酶活性明顯增高，而淀粉酶活性則顯著降低。結(jié)合之前對(duì)油桐和GLGU9葉營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)結(jié)果，推測(cè)油桐尺蛾中腸消化酶的活性變化可能與寄主植物的營(yíng)養(yǎng)成分含量有關(guān)，油桐葉營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成中的可溶性糖和總氮的含量均高于GLGU9葉，蟲體中相應(yīng)酶類的活性也隨之增高，可促進(jìn)油桐尺蛾攝取更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，獲得更快的生長(zhǎng)速度。上述結(jié)論在其他鱗翅目的研究中也得到了證實(shí)。徐偉等[16]發(fā)現(xiàn)3 齡舞毒蛾（Lymantria dispar）幼蟲取食不同寄主植物后，中腸蛋白酶的活性存在顯著差異；王倩倩等[14]在對(duì)草地螟的研究中也發(fā)現(xiàn)了相同現(xiàn)象，草地螟在取食5種不同寄主植物后，中腸消化酶活性也發(fā)生了不同程度的改變。上述研究表明，昆蟲通過(guò)改變中腸消化酶的活性，適應(yīng)性地處理不同寄主植物來(lái)源的食物，以保障其正常的生命活動(dòng)。

纖維素是植物界中含量最豐富的天然高分子化合物，部分植食性昆蟲通過(guò)纖維素酶消化食物中的纖維素，獲取其生長(zhǎng)發(fā)育所需的物質(zhì)。但目前關(guān)于昆蟲纖維素酶的研究大部分集中在松墨天牛（Monochamus alternatus）[17]和臺(tái)灣乳白蟻（Coptotermes formosanus）[18]等少數(shù)昆蟲上。本研究發(fā)現(xiàn)，油桐尺蛾中腸中也存在活性較高的纖維素酶，推測(cè)可能與油桐和GLGU9 葉的纖維素含量均較高有關(guān)。取食GLGU9 葉油桐尺蛾的中腸纖維素酶活性高于取食油桐葉者，推測(cè)GLGU9葉中的纖維素含量高于油桐葉，但該推論還需通過(guò)檢測(cè)兩種寄主植物葉片中的纖維素含量來(lái)進(jìn)一步證實(shí)。

超氧化物歧化酶為一種保護(hù)性酶，是昆蟲在進(jìn)化過(guò)程中逐漸形成的抵御外源刺激物和不良因素影響的一種物質(zhì)。多種植食性昆蟲，如棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）[19]、家蠶（Bombyx mori）[20]和小菜蛾（Plutella xylostella）[21]等，在取食不同植物時(shí)，體內(nèi)的超氧化物歧化酶活性會(huì)發(fā)生變化。在本研究中，GLGU9 組油桐尺蛾中腸超氧化物歧化酶活性顯著高于油桐組，這可能是油桐尺蛾適應(yīng)不同寄主植物的最直接反映。油桐葉對(duì)油桐尺蛾中腸酶保護(hù)系統(tǒng)的化學(xué)刺激低于GLGU9葉，油桐葉可能是油桐尺蛾更適宜的食物。

中腸酶類活性的改變是油桐尺蛾針對(duì)不同寄主植物的適應(yīng)性策略，旨在滿足自身生長(zhǎng)發(fā)育的需求。深入研究油桐尺蛾適應(yīng)植物化學(xué)物質(zhì)的生理調(diào)節(jié)機(jī)制，對(duì)于尋找新的“綠色防控”方法具有重要意義。