全 文 ：大豆胰蛋白酶抑制剂和防御信号物质对
斜纹夜蛾解毒酶的影响*
吴国昭1,2,3 摇 胡摇 林1,2,3 摇 叶摇 茂1,2,3 摇 王瑞龙1,2,3 摇 朱克岩4 摇 曾任森1,2,3**摇 蔡摇 文5
( 1亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 广州 510642; 2农业部华南热带农业环境重点实验室, 广州 510642;
3华南农业大学热带亚热带生态研究所,广州 510642; 4德克萨斯农工大学昆虫学系,美国; 5中国医科大学基础学院病理教研
室, 沈阳 110001)
摘摇 要摇 在昆虫与植物漫长的相互作用中,植物合成多种抗虫物质并采用防御信号转导系统
抵御昆虫,昆虫也具有多种解毒酶系统保护其免受植物毒素的毒害.本文研究了人工添加大
豆胰蛋白酶抑制剂和植物防御信号物质对斜纹夜蛾幼虫羧酸酯酶和谷胱甘肽鄄S鄄转移酶活性
的影响.结果表明: 持续 6 代自幼虫 2 龄或 3 龄开始喂养含有大豆胰蛋白酶抑制剂的人工饲
料,其 5 龄幼虫中肠和脂肪体内羧酸酯酶、谷胱甘肽鄄S鄄转移酶活性显著升高,2、3 龄处理的继
代幼虫中肠和脂肪体内羧酸酯酶活性均在第二代达到最大值,分别为对照的 2. 06、2. 40 倍和
1. 96、2. 70 倍;其谷胱甘肽鄄S鄄转移酶活性则分别于第 4、2 代达到最大值,分别为对照的 7. 03、
11. 58 倍和 5. 71、3. 60 倍,并呈现先升高再降低的趋势.预先接触外源信号物质茉莉酸甲酯、水
杨酸甲酯 48 h和添加大豆胰蛋白酶抑制剂均可使斜纹夜蛾幼虫中肠、脂肪体内羧酸酯酶和谷胱
甘肽鄄S鄄转移酶的活性显著升高,且预先接触茉莉酸甲酯和水杨酸甲酯 48 h 可减缓大豆胰蛋白
酶抑制剂对幼虫中肠和脂肪体内羧酸酯酶、谷胱甘肽鄄S鄄转移酶活性的作用效果.
关键词摇 蛋白酶抑制剂摇 谷胱甘肽转移酶摇 羧酸酯酶摇 茉莉酸甲酯摇 水杨酸甲酯
*国家自然科学基金海外学者合作研究项目(31028018)、广东省自然科学基金项目(S2011040004336)和广东省高等学校珠江学者岗位计划
项目(2010)资助.
**通讯作者. E鄄mail: rszeng@ scau. edu. cn
2011鄄09鄄19 收稿,2012鄄05鄄03 接受.
文章编号摇 1001-9332(2012)07-1952-07摇 中图分类号摇 S433郾 4摇 文献标识码摇 A
Effects of soybean trypsinase inhibitor and defense signaling compounds on detoxification
enzymes in Spodoptera litura (F. ) larvae. WU Guo鄄zhao1,2,3, HU Lin1,2,3, YE Mao1,2,3, WANG
Rui鄄long1,2,3, ZHU Ke鄄yan4, ZENG Ren鄄sen1,2,3, CAI Wen5 ( 1 State Key Laboratory of Conserva鄄
tion and Utilization of Subtropical Agro鄄bioresources, Guangzhou 510642, China; 2Ministry of Agri鄄
culture Key Laboratory of Tropical Agro鄄environment, Guangzhou 510642, China; 3 Institute of Tropi鄄
cal and Subtropical Ecology, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;
4Department of Entomology, Texas A & M University, College Station, Texas, USA; 5Pathology
Department, Basic Medical College, China Medical University, Shenyang 110001, China) . 鄄Chin.
J. Appl. Ecol. ,2012,23(7): 1952-1958.
Abstract: In a long history of interactions between insects and plants, plants have developed vari鄄
ous anti鄄insect compounds and defense signaling transduction pathways to defend against herbivorous
insects, while insects have responded with sophisticated detoxification enzyme systems to protect
against the toxicity of anti鄄insect compounds. In this study, the 2nd or 3rd instar of Spodoptera litu鄄
ra larvae were successively fed with the diets containing 0. 5% soybean trypsinase inhibitor (SBTI)
for six generations to evaluate the effects of SBTI and defense signaling compounds on the activities
of detoxification enzymes carboxylesterase (CarE) and glutathione鄄S鄄transferase (GST) in the mid鄄
gut and fatbody of the larvae. After fed with the diets, the CarE and GST activities in the 5th instar
larvae increased significantly. The CarE activity in the midgut and fatbody of the second generation
larvae was the highest, being 2. 06 and 2. 40 times, and 1. 96 and 2. 70 times of that of the control,
and the GST activity in the midgut and fatbody of the fourth and second generations was the highest,
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 7 月摇 第 23 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2012,23(7): 1952-1958
being 7. 03 and 11. 58 times, and 5. 71 and 3. 60 times of that of the control, respectively. These
induced enzyme activities decreased gradually when the larvae continuously grew with the SBTI鄄
containing diets. In addition, when the S. litura larvae were pre鄄exposed to methyl jasmonate
(MeJA) or methyl salicylate (MeSA) for 48 h or fed with the diets containing 0. 5% SBTI, the
activities of CarE and GST in the midgut and fatbody increased significantly, and, when the 2nd
instar larvae were pre鄄exposed to MeJA and MeSA for 48 h, the effects of SBTI on the GST activity
in larval midgut and fatbody were reduced.
Key words: protease inhibitor; glutathione鄄S鄄transferase; carboxylesterase; salicylates; jas鄄
monates.
摇 摇 在地球生物圈中,绿色植物拥有最大的生物量,
是地球表面其他生物直接和间接的食物来源. 昆虫
是生物圈中种类最多的生物类群. 在长期的协同进
化中,植物与昆虫之间形成了复杂的相互作用.植物
合成大量的次生代谢化合物以及蛋白酶抑制剂等防
御物质影响植食性昆虫的生长发育、繁殖和存
活[1-3],从而抵御植食性昆虫的进一步取食,或者由
于昆虫的取食刺激而在伤害部位产生化学或组织上
的变化而抗拒昆虫继续取食,这些变化往往会直接
影响昆虫的生长发育及其生殖,进而影响昆虫的种
群动态.蛋白酶抑制剂的抗虫作用已被很多研究所
证实[4-8] .植物还有一套完善的防御信号系统应对
昆虫的袭击.植物在遭受病虫害袭击时,会迅速启动
信号转导途径,产生信号分子激活植物体内防御基
因的表达,进而产生抗性物质,提高植物对生物胁迫
的抗性[9] .研究表明,茉莉酸( jasmonic acid,JA)、水
杨酸(salicylic acid,SA)和乙烯(ethene, ET)途径是
虫害诱导植物产生防御作用的主要信号转导途
径[10] .昆虫的取食尽管可激活寄主植物产生植物蛋
白酶抑制剂的信号通道,但昆虫有可能通过影响或
利用植物的信号传递途径来适应植物的诱导防御.
Musser等[11]发现,美洲棉铃虫(Helicoverpa zea)唾液
中的葡萄糖氧化酶能抑制烟草(Nicotiana tabacum)
的直接诱导防御,此酶催化葡萄糖和分子氧转化为
葡萄糖酸和过氧化氢,推测它可能就是通过直接抑
制茉莉酸信号的生成或作用于其他信号途径进而影
响烟草的诱导防御. 在植物与昆虫的“战争冶中,昆
虫也会“窃听冶植物发出的求救信号,提早做好准
备,应付植物即将采取的防御计划. 芹菜 ( Apium
graveolens)被美洲棉铃虫的幼虫啃食时,会产生茉
莉酮酸酯和水杨酸酯等化学警报信号,促进植株内
毒素的合成;不过,美洲棉铃虫幼虫会“截获冶这些
信号,并抢先一步在植物产生毒素前制造出解毒剂,
轻易地化解对方的进攻,继续它们的芹菜大餐;棉铃
虫的幼虫甚至能根据植物发出的化学信号预知植物
将产生何种毒素,制造出合适的解毒剂[12] .
在进化中,昆虫也对植物毒素形成多种抗性,包
括代谢抗性、靶标抗性和行为抗性[13] . 昆虫的代谢
抗性主要依赖多种解毒酶系统保护昆虫免受植物毒
素的“毒害冶. 有研究表明,昆虫解毒酶系的诱导激
活在害虫抗药性形成早期被认为有利于提高隐性抗
性基因频率,从而可促进害虫抗药性的发展[14] . 代
谢抗性是昆虫的主要解毒机制,当昆虫取食不同寄
主植物时,其解毒酶系也会产生明显变化(包括酶
的诱导作用) [15] .昆虫的解毒酶是一类异质酶系,能
够代谢大量的内源或外源底物[16],解毒酶系的改变
是昆虫取食适应性的最重要形式之一[17] .羧酸酯酶
(carboxylesterase,CarE)是昆虫体内重要的解毒酶
系之一,广泛分布于多种组织中,能有效地催化内源
性和外源性化合物水解[18-20] . 谷胱甘肽鄄S鄄转移酶
(glutathione S鄄transferase, GSTs)是昆虫体内参与多
种异源物质降解重要的连接酶,是昆虫体内与抗性
有关的初级代谢及次级代谢酶系[21-22] .
斜纹夜蛾(Spodoptera litura Fabricius)属鳞翅目
夜蛾科昆虫,分布极广,是一种多食性的世界性害
虫.已知可以危害的寄主植物达 99 科 290 多种,其
中喜食植物在 90 种以上,对普遍种植的农作物如棉
花、甘薯、花生、玉米、高梁、桑树和十字花科蔬菜等
都能取食,能在短时间内对农作物造成较大危
害[23] .本文以斜纹夜蛾为材料,研究大豆胰蛋白酶
抑制剂(SBTI)和挥发性植物防御信号物质对幼虫
羧酸酯酶和谷胱甘肽鄄S鄄转移酶活性的影响,以探讨
鳞翅目昆虫对蛋白酶抑制剂的适应机理,以及信号
物质茉莉酸甲酯和水杨酸甲酯对昆虫解毒蛋白酶抑
制剂的影响.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试昆虫及饲养条件
斜纹夜蛾幼虫采自位于广州的华南农业大学校
园农场内,而后在本实验室的养虫室内用人工饲料
35917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 吴国昭等: 大豆胰蛋白酶抑制剂和防御信号物质对斜纹夜蛾解毒酶的影响摇 摇 摇 摇
进行饲养,室内温度控制在 25 依3 益,相对湿度为
50% ~70% ,光周期为 14 L 颐 10 D.
将室内刚孵化出的斜纹夜蛾幼虫置于内含人工
饲料的塑胶盒(20 cm伊12 cm伊5 cm)中,用针于塑胶
盒盖上打几个小孔保持盒内透气性. 随后适时添加
新鲜饲料,并及时清理塑胶盒中的粪便和更换塑胶
盒,以保持幼虫生长环境的洁净.分别在幼虫 2 龄和
3 龄期挑选大小肤色较一致的幼虫移入塑料杯
(50 mL)中,作为试验供试虫.
1郾 2摇 试验设计
1郾 2郾 1 大豆胰蛋白酶抑制剂试验 摇 设置 3 个处理:
1)用普通人工饲料饲养幼虫(对照 CK);2)幼虫 2
龄期开始用含有0郾 5% (每 100 g 人工饲料添加
0郾 5 g大豆胰蛋白酶抑制剂)的大豆胰蛋白酶抑制剂
(SBTI)人工饲料饲养;3)幼虫 3 龄期开始用含有
0郾 5% SBTI的人工饲料饲养.每处理 3 个重复,每重
复 20 头幼虫,饲养至 5 龄取样,每 5 头幼虫一组,
-70 益保存备用.其余幼虫进行继代饲养,以第 1 代
幼虫化蛹后羽化的成虫所产的卵作为第 2 代虫源
(同样在 2 龄和 3 龄开始用 0郾 5% SBTI 饲养), 第 3
代依此类推, 每天更换饲料并连续饲养 6 代.
1郾 2郾 2 外源信号物质试验摇 挑选大小体色一致的斜
纹夜蛾 2 龄幼虫一半不处理(对照 CK),一半接触
信号物质茉莉酸甲酯 ( MeJA ) 和水杨酸甲酯
(MeSA).信号物质处理的方法为:将一小团灭菌脱
脂棉塞进 10 mL 移液枪的枪头,再将其用胶水固定
在斜纹夜蛾饲养杯盖上. 用 2郾 5 mL 移液枪取 1 mL
的信号物质,点在棉花上,迅速盖上杯盖,让塑料杯
中的幼虫接触挥发性信号物质,每个塑料杯 1 条幼
虫.用作对照的幼虫未接触信号物质. 48 h 后进行
以下处理:1)未接触信号物质的幼虫,添加普通昆
虫饲料喂养(对照 CK);2)接触 MeJA后添加普通人
工饲料喂养(MeJA);3)接触 MeSA后添加普通人工
饲料喂养 (MeSA);4)未接触信号物质,添加含
0郾 5% SBTI饲料喂养(SBTI);5)接触 MeJA后添加含
0郾 5% SBTI饲料喂养(MeJA+SBTI);6)接触 MeSA
后添加含 0郾 5% SBTI 饲料喂养(MeSA+SBTI). 每处
理 3 个重复,每重复 20 头幼虫,饲养至 5 龄取样,每
5 头幼虫一组.
1郾 3摇 酶液制备
取 5 龄幼虫置于冰上进行解剖.将第 1 对胸足
前部分和第 4 对腹足后的部分去除,再沿背中线剖
开虫体,分别取其去除内含物的中肠和脂肪体,在冰
冷的 0郾 1 mol·L-1 pH 7郾 6 磷酸缓冲液中稍清洗后,
在滤纸上沥干水分后置于离心管内,每 5 头幼虫的
中肠和脂肪体合并为一个样,-70 益保存备用.匀浆
时先加入 200 滋L 0郾 1 mol·L-1 pH 7郾 6 匀浆缓冲液
进行匀浆,再用 800 滋L 匀浆缓冲液清洗匀浆器,合
并全部溶液于 14000 r min-1 4 益离心 20 min ,其上
清液即为待测的酶液.
1郾 4摇 酶活性测定
1郾 4郾 1 谷胱甘肽鄄S鄄转移酶活力测定摇 将 3,4鄄二氯硝
基苯(DCNB)用乙醇配制成 120 mmol·L-1母液,再
将其溶于 0郾 1 mol·L-1 pH 7郾 6 的磷酸缓冲液配成
1郾 2 mmol·L-1的底物溶液. 在 96 孔酶标板中依次
加入 25 滋L酶液、100 滋L 1郾 2 mmol·L-1底物溶液和
100 滋L 6 mmol·L-1还原型谷胱甘肽. 用 Moleeular
Deviees公司 Themromxa酶标仪在 340 nm下记录光
密度值,反应在 30 益下进行,共记录 10 min,谷胱甘
肽鄄S鄄转移酶活力的单位为 OD340·min-1·mg-1pro.
1郾 4郾 2 酯酶活力测定摇 用 琢鄄乙酸萘酯 (琢鄄NA)作为
底物, 测定非特异性酯酶活力. 在 5 mL 0郾 2
mol·L-1 pH 6郾 0 磷酸缓冲液加入 10 mg固蓝 RR盐
和 0郾 1 mL100 mmol·L-1 琢鄄NA乙醇溶液,混合均匀
后过滤得黄色澄清的底物和显色混合液,此液需现
配现用.在 96 孔酶标板中依次加入 10 滋L稀释酶液
(事先用 0郾 1 mol·L-1 pH 7郾 6 磷酸缓冲液稀释 10
倍)、200 滋L 上述底物和显色混合液. 用 Moleeular
Deviees公司 Themromax酶标仪在 450 nm下记录光
密度值,反应在 25 益下进行,共记录 10 min.酯酶活
力的单位为 OD450·min-1·mg-1 pro).
1郾 5摇 蛋白质含量测定
蛋白质含量测定采用 Bradford[24]方法, 使用牛
血清白蛋白作为标准蛋白.
1郾 6摇 数据统计
利用 Excel、SPSS 16郾 0 等软件进行数据统计处
理,用 Tukey 新复极差法测验不同处理间差异的显
著性(琢=0郾 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 大豆胰蛋白酶抑制剂对继代饲养斜纹夜蛾幼
虫酯酶的影响
由表 1 可知,SBTI对 5 龄斜纹夜蛾幼虫中肠和
脂肪体的 CarE活性诱导效果显著,第一代 2 龄幼虫
用大豆胰蛋白酶抑制剂饲养,中肠和脂肪体 CarE 活
性分别为对照的 1郾 24 和 1郾 4 倍.第一代 3 龄幼虫处
理,中肠和脂肪体 CarE 活性分别是对照的 1郾 4 和
2郾 5 倍. 2 龄幼虫用大豆胰蛋白酶抑制剂饲养,CarE
4591 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
活性受影响小,其他各代也表现出相似的趋势.
随着饲养的代数增加,CarE 活性显著升高,2
龄、3 龄处理的后代幼虫中肠和脂肪体内的 CarE 活
性呈先升高再降低的趋势. 2、3 龄添加 SBTI 处理的
继代幼虫中肠和脂肪体内 CarE 活性均在第 2 代达
到最大值,分别为对照的 2郾 06、2郾 40 倍和 1郾 96、2郾 70
倍.饲养至第 6 代,2 龄、3 龄幼虫处理中肠和脂肪体
内 CarE活性与对照没有显著差异.
2郾 2摇 大豆胰蛋白酶抑制剂对继代饲养斜纹夜蛾幼
虫谷胱甘肽鄄S鄄转移酶活性的影响
由表 2 可知,大豆胰蛋白酶抑制剂可显著增强
5 龄斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内 GSTs活性,第一
表 1摇 大豆胰蛋白酶抑制剂对继代饲养斜纹夜蛾幼虫酯酶的影响
Table 1摇 Effect of SBTI on CarE activity of subculture generations of Spodoptera litura
世代
Generation
龄期
Instar age
中肠 Midgut
活性 Activity
(OD450·min-1·
mg-1pro)
与对照比值
Ratio to
CK
脂肪体 Fatbody
活性 Activity
(OD450·min-1·
mg-1pro)
与对照比值
Ratio to
CK
1 对照 CK 0郾 0356依0郾 0001a 1郾 00 0郾 0088依0郾 0001a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0441依0郾 0005b 1郾 24 0郾 0123依0郾 0006b 1郾 40
3 龄 3 rd 0郾 0498依0郾 0001c 1郾 40 0郾 0220依0郾 0005c 2郾 50
2 对照 CK 0郾 0344依0郾 0003a 1郾 00 0郾 0082依0郾 0001a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0708依0郾 0001b 2郾 06 0郾 0161依0郾 0001b 1郾 96
3 龄 3 rd 0郾 0827依0郾 0000c 2郾 40 0郾 0221依0郾 0001c 2郾 70
3 对照 CK 0郾 0346依0郾 0002a 1郾 00 0郾 0085依0郾 0001a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0363依0郾 0006b 1郾 05 0郾 0130依0郾 0001b 1郾 53
3 龄 3 rd 0郾 0702依0郾 0001c 2郾 03 0郾 0150依0郾 0002c 1郾 76
4 对照 CK 0郾 0355依0郾 0004a 1郾 00 0郾 0088依0郾 0001a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0571依0郾 0006b 1郾 61 0郾 0120依0郾 0002b 1郾 36
3 龄 3 rd 0郾 0626依0郾 0000c 1郾 76 0郾 0135依0郾 0005c 1郾 53
5 对照 CK 0郾 0344依0郾 0004a 1郾 00 0郾 0082依0郾 0001a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0421依0郾 0001b 1郾 22 0郾 0100依0郾 0003b 1郾 22
3 龄 3 rd 0郾 0463依0郾 0003b 1郾 35 0郾 0111依0郾 0005b 1郾 35
6 对照 CK 0郾 0357依0郾 0001a 1郾 00 0郾 0085依0郾 0004a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0361依0郾 0001a 1郾 01 0郾 0088依0郾 0006a 1郾 04
3 龄 3 rd 0郾 0371依0郾 0001a 1郾 04 0郾 0095依0郾 0003a 1郾 12
同一世代同列数据后不同字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different letters in the same column meant significant difference among treatments at
0郾 05 level for the same cultivar郾 下同 The same below郾
表 2摇 大豆胰蛋白酶抑制剂对继代饲养斜纹夜蛾幼虫谷胱甘肽鄄S鄄转移酶的影响
Table 2摇 Effect of SBTI on GSTs activity of subculture generations of Spodoptera litura
世代
Generation
龄期
Instar age
中肠 Midgut
活性 Activity
(OD340·min-1·
mg-1 pro)
与对照比值
Ratio to
CK
脂肪体 Fatbody
活性 Activity
(OD340·min-1·
mg-1 pro)
与对照比值
Ratio to
CK
1 对照 CK 0郾 0058依0郾 0003a 1郾 00 0郾 0046依0郾 0005a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0138依0郾 0005b 2郾 38 0郾 0079依0郾 0004b 1郾 72
3 龄 3 rd 0郾 0189依0郾 0004c 3郾 26 0郾 0088依0郾 0003c 1郾 91
2 对照 CK 0郾 0055依0郾 0003a 1郾 00 0郾 0043依0郾 0003a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0188依0郾 0005b 3郾 42 0郾 0091依0郾 0004b 2郾 12
3 龄 3 rd 0郾 0637依0郾 0004c 11郾 58 0郾 0155依0郾 0037c 3郾 60
3 对照 CK 0郾 0056依0郾 0002a 1郾 00 0郾 0051依0郾 0004a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0322依0郾 0001c 5郾 75 0郾 0136依0郾 0004c 2郾 67
3 龄 3 rd 0郾 0433依0郾 0006b 7郾 73 0郾 0111依0郾 0004b 2郾 18
4 对照 CK 0郾 0058依0郾 0008a 1郾 00 0郾 0049依0郾 0002a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0408依0郾 0005c 7郾 03 0郾 0280依0郾 0004c 5郾 71
3 龄 3 rd 0郾 0398依0郾 0004b 6郾 86 0郾 0125依0郾 0003b 2郾 55
5 对照 CK 0郾 0062依0郾 0003a 1郾 00 0郾 0048依0郾 0003a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0171依0郾 0001b 2郾 76 0郾 0108依0郾 0002c 2郾 25
3 龄 3 rd 0郾 0219依0郾 0001c 3郾 53 0郾 0065依0郾 0004b 1郾 35
6 对照 CK 0郾 0065依0郾 0004a 1郾 00 0郾 0050依0郾 0001a 1郾 00
2 龄 2nd 0郾 0080依0郾 0002b 1郾 23 0郾 0051依0郾 0005a 1郾 02
3 龄 3 rd 0郾 0075依0郾 0005b 1郾 15 0郾 0055依0郾 0007a 1郾 10
55917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 吴国昭等: 大豆胰蛋白酶抑制剂和防御信号物质对斜纹夜蛾解毒酶的影响摇 摇 摇 摇
表 3摇 MeJA、MeSA和 SBTI对斜纹夜蛾幼虫酯酶的影响
Table 3摇 Effects of MeJA, MeSA and SBTI on CarE activity in larvae of Spodoptera litura
处理
Treatment
中肠 Midgut
活性 Activity
(OD450·min-1·mg-1pro)
与对照比值
Ratio to CK
脂肪体 Fatbody
活性 Activity
(OD450·min-1·mg-1pro)
与对照比值
Ratio to CK
CK 0郾 0355依0郾 0004a 1郾 00 0郾 0085依0郾 0001a 1郾 00
MeJA 0郾 0377依0郾 0000c 1郾 06 0郾 0153依0郾 0005d 1郾 80
MeSA 0郾 0364依0郾 0000b 1郾 03 0郾 0108依0郾 0006c 1郾 27
SBTI 0郾 0396依0郾 0001d 1郾 12 0郾 0238依0郾 0003e 2郾 80
MeJA+SBTI 0郾 0362依0郾 0000b 1郾 02 0郾 0105依0郾 0007c 1郾 24
MeSA+SBTI 0郾 0356依0郾 0000a 1郾 00 0郾 0088依0郾 0002b 1郾 04
表 4摇 MeJA、MeSA和 SBTI对斜纹夜蛾幼虫谷胱甘肽鄄S鄄转移酶的影响
Table 4摇 Effects of MeJA, MeSA and SBTI on GSTs activity in larvae of Spodoptera litura
处理
Treatment
中肠 Midgut
活性 Activity
(OD340·min-1·mg-1pro)
与对照比值
Ratio with CK
脂肪体 Fatbody
活性 Activity
(OD340·min-1·mg-1pro)
与对照比值
Ratio with CK
CK 0郾 0058依0郾 0003a 1郾 00 0郾 0046依0郾 00004a 1郾 00
MeJA 0郾 0312依0郾 0003d 5郾 38 0郾 0344依0郾 0003e 7郾 48
MeSA 0郾 0256依0郾 0004c 4郾 41 0郾 0298依0郾 0001d 6郾 48
SBTI 0郾 0438依0郾 0005e 7郾 55 0郾 0150依0郾 0002b 3郾 26
MeJA+SBTI 0郾 0251依0郾 0004c 4郾 33 0郾 0046依0郾 0002a 1郾 00
MeSA+SBTI 0郾 0082依0郾 0001b 1郾 41 0郾 0170依0郾 0002c 3郾 70
代 2 龄幼虫用大豆胰蛋白酶抑制剂饲养,中肠和脂
肪体 GSTs活性分别是对照的 2郾 38 和 1郾 72 倍.第一
代 3 龄幼虫处理的中肠和脂肪体 GSTs 活性分别是
对照的 3郾 26 和 1郾 91 倍.
随着饲养代数的增加,其后代幼虫中肠、脂肪体
内的 GSTs活性增加幅度呈先升高后下降的趋势.
2、3 龄 SBTI处理的继代幼虫中肠的 GSTs 活性分别
在第 4、2 代时达到最大值,分别为对照的 7郾 03、
11郾 58 倍;2、3 龄 SBTI 处理的继代幼虫脂肪体的
GSTs活性也分别在第 4、2 代达到最大值,分别为对
照的 5郾 71、3郾 60 倍.从整体来看,斜纹夜蛾取食含有
0郾 5% SBTI的人工饲料后,5 龄幼虫中肠和脂肪体内
的 GSTs活性能够被诱导,酶活性增加显著.
2郾 3摇 外源信号物质对斜纹夜蛾幼虫酯酶活性的影
响及其与大豆胰蛋白酶抑制剂的交互作用
由表 3 可知,MeJA、MeSA 和 SBTI 均可显著增
加斜纹夜蛾幼虫中肠 CarE 活性,SBTI 可显著升高
斜纹夜蛾中肠内 CarE 活性至对照的 1郾 12 倍,
MeJA、MeSA的作用效果低于 SBTI,分别为对照的
1郾 06、1郾 03 倍. MeJA、MeSA和 SBTI均可使斜纹夜蛾
幼虫脂肪体内 CarE 活性升高,但 MeJA、MeSA 的作
用效果没有 SBTI 显著,SBTI 可显著升高斜纹夜蛾
幼虫脂肪体内 CarE活性至对照的 2郾 8 倍.预先接触
挥发性信号物质 MeJA 和 MeSA 48 h,SBTI 对斜纹
夜蛾幼虫中肠和脂肪体内 CarE 活性的作用强度均
受到削弱.
2郾 4摇 信号物质对斜纹夜蛾 5 龄幼虫谷胱甘肽鄄S鄄转
移酶的影响及其与大豆胰蛋白酶抑制剂的交互作用
与对照相比,MeJA、MeSA 和 SBTI 均可使斜纹
夜蛾幼虫中肠和脂肪体内的 GSTs 活性显著升高,
MeJA和 MeSA对斜纹夜蛾幼虫脂肪体内 GSTs的作
用效果高于中肠,而 SBTI 对斜纹夜蛾幼虫的 GSTs
活性作用效果表现为中肠高于脂肪体(表 4). 中肠
内 SBTI对斜纹夜蛾幼虫 GSTs活性的诱导效果显著
强于 MeJA和 MeSA;在脂肪体内,MeJA 和 MeSA 对
斜纹夜蛾幼虫 GSTs活性的诱导效果明显强于SBTI.
预先接触挥发性信号物质 MeJA和 MeSA 48 h,SBTI
对斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体内 GSTs 活性的作用
强度均受到削弱.
3摇 讨摇 摇 论
草食性昆虫能够适应食物中的各种植物毒素,
是长期进化的结果,尤其是强大的解毒体系具有可
诱导性,能够帮助昆虫代谢对自身有毒的各种外源
化合物[25] .本研究结果表明,斜纹夜蛾幼虫取食大
豆胰蛋白酶抑制剂(SBTI)后,能够显著提高谷胱甘
肽鄄S鄄转移酶和羧酸酯酶这两种解毒酶的活性,从而
增强对蛋白酶抑制剂的解毒能力.已有研究表明,寄
主植物所含的次生物质对植食性昆虫体内的解毒酶
具有诱导作用[15,26],解毒酶系的改变是昆虫取食适
应性的最重要形式之一[17],其活性的提高是害虫产
生代谢抗性的重要因素. 吴青君等[27]研究表明,小
6591 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
菜蛾对阿维菌素的抗性与羧酸酯酶和谷胱甘肽鄄S鄄
转移酶的活性增强有关.谷胱甘肽鄄S鄄转移酶和羧酸
酯酶是昆虫体内重要的解毒酶系, 对有毒次生代谢
物质的代谢起重要作用[28] .
斜纹夜蛾连续 6 代取食含 SBTI的人工饲料后,
SBTI对解毒酶的影响逐步下降,这时昆虫已经适应
SBTI,昆虫可能通过产生蛋白消化酶的多种同功酶,
以及通过控制前肽切除和稳定性来提高对蛋白酶抑
制剂的适应能力[29] .
植物的防御信号系统是植物抵抗昆虫的重要机
制,然而有研究表明,昆虫可以“窃听冶到植物产生
的防御信号物质,进而做出相应的反防御反应.如美
洲棉铃虫(Helicoverpa zea)取食信号物质茉莉酸和
水杨酸后,P450 基因转录大幅增强,幼虫对花椒毒
素等呋喃香豆素的解毒能力迅速提高,可提前做好
准备抵抗植物的化学防御[30] . 本研究发现,斜纹夜
蛾幼虫 2 龄时预先接触挥发性信号物质 MeJA 和
MeSA 48 h可以显著提高其解毒酶活性,特别是谷
胱甘肽鄄S鄄转移酶的活性提高了 4郾 41 ~ 7郾 48 倍(表
4).同时,预先接触挥发性信号物质可削弱 SBTI 对
中肠和脂肪体内 GSTs 活性的作用效果,表明斜纹
夜蛾幼虫能够通过接触外援信号物质启动解毒防御
机制,从而提高幼虫适应大豆胰蛋白酶抑制剂的能
力.昆虫在没有直接取食的情况下,仅通过接触挥发
性信号物质就可以调节体内解毒酶活性,这对提高
昆虫的抗性具有重要的生态学意义,当有昆虫危害
植物时其他昆虫可提早截获植物的挥发性防御信
号,为昆虫种群的反植物防御赢得时间.
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作者简介摇 吴国昭,女,1976 年生,博士研究生,讲师. 主要
从事化学生态学研究. E鄄mail: yueyue970203@ 126. com
责任编辑摇 肖摇 红
8591 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷