鹽酸土霉素對大青葉蟬轉氨酶活性的影響

練啟仙，劉健鋒，楊茂發(fā)，吳 廣，周小蕓，羅 亭

（1.貴州大學昆蟲研究所，貴陽 550025；2.興義民族師范學院生物與化學學院，貴州 興義 562400）

大青葉蟬（Cicadella viridis）分布范圍較廣，該害蟲可為害禾谷類和果蔬等160多種植物，越冬卵于4月孵化，在雜草、農(nóng)作物及蔬菜上為害，至9、10月，則集中于秋菜、冬麥等綠色植物上為害，10月中旬成蟲陸續(xù)轉移到果樹、林木上為害并產(chǎn)卵于枝條內(nèi)，以卵越冬［1，2］；大青葉蟬主要是以成蟲和若蟲為害葉片和莖稈，刺吸汁液，造成退色、畸形、卷縮，甚至全葉枯死［3］，同時大青葉蟬在為害時還可傳播病毒?。?，5］，是果樹及林木的大敵。

轉氨酶普遍存在于生物體中，催化氨基酸和酮酸之間氨基的轉移。較常見的轉氨酶有谷氨酰胺合成酶（GS）、谷丙轉氨酶（ALT）和谷草轉氨酶（AST）。GS是一種普遍存在的參與細胞多種活動的酶，首先與谷氨酸合成酶協(xié)同作用參與機體內(nèi)氮循環(huán)，其次參與神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸鹽的再循環(huán)，并參與谷氨酸的合成，為合成氨基酸和糖類（6-磷酸葡萄糖）提供原料［6，7］；ALT是依賴5′-磷酸吡哆醛的酶，催化可逆反應，將丙氨酸的氨基轉移給α-酮戊二酸生成谷氨酸和丙酮酸［8］；AST在物質(zhì)代謝中起到重要的作用，催化天門冬氨酸和α-酮戊二酸發(fā)生轉氨基反應生成草酰乙酸和谷氨酸［9］。當環(huán)境發(fā)生改變時，昆蟲體內(nèi)的酶活性就會發(fā)生改變，從而適應多變的外界環(huán)境和抵御外源物質(zhì)。

目前對昆蟲體內(nèi)酶活性影響的研究多施用殺蟲劑，而施用抗生素還很少。同時，昆蟲體內(nèi)普遍存在共生菌，內(nèi)共生菌不僅可調(diào)節(jié)宿主的營養(yǎng)代謝［10］、影響生長發(fā)育［11］、使雄蟲雌性化［12］以及殺雄作用［13］等，還可以降解農(nóng)藥和增強宿主的抗藥性［14，15］以及提高昆蟲對外源物質(zhì)的解毒能力［16］。據(jù)報道，低劑量的抗生素對寄主昆蟲無直接的影響，但可以減少昆蟲體內(nèi)的內(nèi)共生菌［17-20］。為此，本研究探討鹽酸土霉素對大青葉蟬轉氨酶（GS、ALT、AST）活性的影響，從而為研究害蟲綜合防治措施奠定一定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

大青葉蟬發(fā)生期，采集大青葉蟬雌雄成蟲，并利用水稻苗進行飼養(yǎng)直至產(chǎn)卵，孵化為若蟲，然后把若蟲于水稻苗上飼養(yǎng)，備用。

1.2 鹽酸土霉素的處理

鹽酸土霉素的處理參考Narita等［21］、Zhang等［22］的方法并進行適當改進。把20頭大青葉蟬1日齡若蟲接到含0.05%鹽酸土霉素的全純飼料的裝置中喂養(yǎng)12 h，然后轉接到噴灑了12 h的鹽酸土霉素（0.1%）的水稻苗上繼續(xù)飼養(yǎng)，以不加鹽酸土霉素為對照，重復3次。處理后5、15 d及成蟲（雄蟲、雌蟲）期收集其樣品，置于-80℃冰箱中保存，用于轉氨酶活性的檢測。

1.3 鹽酸土霉素對大青葉蟬體內(nèi)轉氨酶活性的影響

檢測谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶和谷氨酰胺合成酶的活性，其方法按照酶活性試劑盒（南京建成生物公司）的說明書進行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理使用Excel 2013和SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析，差異顯著性用獨立樣本T檢驗進行檢測，并用Origin 9.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 鹽酸土霉素對大青葉蟬體內(nèi)谷丙轉氨酶活性的影響

用鹽酸土霉素處理大青葉蟬1日齡若蟲，處理后5、15 d，與對照相比，谷丙轉氨酶的活性顯著上升；至成蟲期，雌蟲中谷丙轉氨酶的活性變化不明顯，但雄蟲中谷丙轉氨酶的活性顯著降低（圖1）。

圖1 鹽酸土霉素對大青葉蟬體內(nèi)谷丙轉氨酶活性的影響

2.2 鹽酸土霉素對大青葉蟬體內(nèi)谷草轉氨酶活性的影響

從圖2可以看出，用鹽酸土霉素處理后，與對照相比，大青葉蟬體內(nèi)谷草轉氨酶的活性發(fā)生了顯著變化，處理后5 d，其活性顯著上升；處理后15 d和成蟲期，谷草轉氨酶的活性又顯著下降。

圖2 鹽酸土霉素對大青葉蟬體內(nèi)谷草轉氨酶活性的影響

2.3 鹽酸土霉素對大青葉蟬體內(nèi)谷氨酰胺合成酶活性的影響

用鹽酸土霉素處理后，與對照相比，大青葉蟬體內(nèi)的谷氨酰胺合成酶的活性發(fā)生了顯著或極顯著變化，處理后5 d，谷氨酰胺合成酶活性顯著上升；處理后15 d，其活性又顯著下降；至成蟲期，雌蟲的谷氨酰胺合成酶活性顯著下降，雄蟲谷氨酰胺合成酶活性極顯著下降（圖3）。

圖3 鹽酸土霉素對大青葉蟬體內(nèi)谷氨酰胺合成酶活性的影響

3 小結與討論

轉氨酶是昆蟲生長發(fā)育過程中的一種重要酶類，殺蟲劑等因素常常會影響酶的活性。本研究中，用鹽酸土霉素處理大青葉蟬1日齡若蟲，其體內(nèi)的3種轉氨酶（谷氨酰胺合成酶、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶）活性發(fā)生了變化，與對照相比，處理后5 d，3種轉氨酶的活性均顯著升高，處理后15 d，谷丙轉氨酶的活性增強，谷草轉氨酶和谷氨酰胺合成酶的活性降低，至成蟲期，3種轉氨酶的活性均下降。呂艷艷等［23］用甲氧蟲酰肼處理蠶，谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶活性發(fā)生了變化；家蠶體內(nèi)注射細胞毒性藥物，其家蠶幼蟲中谷丙轉氨酶活性增強［24］；果蠅在25℃條件下生活比在15℃生活時的谷丙轉氨酶活性低［25］；用富含L-丙氨酸和L-天門冬氨酸而無糖的人工飼料喂養(yǎng)果蠅幼蟲其體內(nèi)的谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶活性增強［26］；亢菊俠等［27］用利福平處理麥長管蚜，其內(nèi)共生菌減少，谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶的活性降低（與本研究結果一致），而谷氨酰胺合成酶的活性增強。

轉氨酶主要參與氨基酸的分解和合成［28］。經(jīng)研究，用鹽酸土霉素處理大青葉蟬的1日齡若蟲，體內(nèi)共生菌含量減少，總氨基酸的含量減少，必需氨基酸的含量增加，非必需氨基酸的含量減少，雌蟲中谷氨酸的含量顯著增加［20］，同時轉氨酶的活性發(fā)生了變化，由此說明經(jīng)鹽酸土霉素處理后，大青葉蟬體內(nèi)氨基酸之間的轉換受到了干擾。據(jù)報道，內(nèi)共生菌可合成氨基酸，從而為宿主提供必需氨基酸，保證宿主的營養(yǎng)平衡［29-31］，同時內(nèi)共生菌也影響宿主的生長發(fā)育［32］，具有降解農(nóng)藥［33］的作用；目前昆蟲體內(nèi)共生菌可用于害蟲防治以及降低昆蟲傳播病毒的能力，如在田間大量釋放不親和的淡色庫蚊雄蟲，與自然界中雌蟲交配后所產(chǎn)生的卵不能夠正常孵化，從而有效控制淡色庫蚊的種群［34］，用抗生素處理桃蚜后，降低了桃蚜對馬鈴薯卷葉病毒（PLAV）的傳播能力［35］。

綜上所述，鹽酸土霉素減少了昆蟲體內(nèi)的共生菌，同時也使昆蟲的轉氨酶發(fā)生了變化，因此，該研究結果可為大青葉蟬以及其他農(nóng)業(yè)害蟲采取綜合防治措施提供理論依據(jù)。