全 文 :J.SHANXI AGRIC.UNIV.(Natural Science Edition)
学报(自然科学版)2011,31(4) 002802
收稿日期:2011-05-10 修回日期:2011-06-15
作者简介:张慧荣(1970-),女(汉),山西太原人,工程师,主要从事园林病虫害防治方面的研究。
通讯作者:曹挥,教授,硕士生导师。Tel:0354-6288344;E-mail:ChLSQ@163.com。
基金项目:山西省青年基金(2010021031-1);山西农业大学科技创新基金(2009019,2009013)
地肤子活性成分对山楂叶螨酯酶同工酶的影响
张慧荣1,刘素琪2,王海香3,郝晓娟2,莫海波2,曹挥2
(1.太原市园林局,山西 太原030001;2.山西农业大学 农学院,山西 太谷030801;3.山西农业大学 林学院,山西 太谷030801)
摘 要:实验研究了地肤子活性成分KFCE-2处理后,山楂叶螨体内的酯酶同工酶的影响。从聚丙烯酰胺凝胶电泳结
果来看,在处理组中,没有检测到新的其它酶带。并且其酯酶酶带E1、E2 比对照组的颜色要浅,而且图谱面积小;而
E3 在处理的12h后完全消失。酯酶同工酶电泳图谱经UVP2凝胶成像系统扫描分析,从强度变化上可以看出,E2、
E3 带的活性从处理的4h(LANE-a')开始活性就在逐渐减弱,尤其是E3 带的活性在处理的12h后(LANE-c')就完全
被抑制。此外,在迁移率的变化上,处理组E1、E2 带的迁移率有逐渐增大的趋势;E3 带的迁移率在能观察到的两个时
间内,有减小的趋势。这表明KFCE-2可能通过抑制山楂叶螨体内的酯酶同工酶的活性,并且通过特异性的结合,改变
部分酯酶的活性结构,来降低其解毒代谢。这也表明了地肤子作为新型植物源农药具有良好的开发前景。
关键词:地肤;山楂叶螨;酯酶同工酶
中图分类号:S436.619 文献标识码:A 文章编号:1671-8151(2011)04-0321-05
Effects of the Chloroform Extracts of Kochia Scoparia(L.)Schrad on Several Enzyme Systems in Tet-
ranychus Viennensis
ZHANG Hui-rong1,LIU Su-qi 2,WANG Hai-xiang3,HAO Xiao-juan2,MO Hai-bo2,CAO Hui 2
(1.Taiyuan Gardens Bureau,Taiyuan Shanxi 030001,China;2.College of Agriculture,Shanxi Agricultural Uni-
versity,Taigu Shanxi 030801,China;3.College of Foresty,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi
030801,China)
Abstract:The changes of the activities of the esterase isoenzyme in Tetranychus Viennensis treated with chloroform ex-
tract of Kochia Scoparia(KFCE-2)were tested.The results of the polyacrylamide gel electrophoresis(PAGE)indica-
ted that new band was not found in mites treated with KFCE-2,and the colors of the esterase bands E1and E2 were
lighter than that of the control group and the area of the maps were smaler.The band of E3disappeared completely
when treated after 12h.When the electropherograms of PAGE were analyzed used UVP2gel imaging system,we
found from the change of intensity that the activities of the E2and E3bands tended to be weak after treated 4h(LANE-
a'),especialy the activity of the band E3which was entirely suppressed after 12h(LANE-c').Besides,the migration
rate of the E1and E2bands tended to be enlarged and that of the E3band was gradualy decreased in the treated groups.
The result showed that KFCE-2could reduce the antidote metabolism of Tetranychus Viennensis by restraining the ac-
tivities of esterase isoenzyme and by changing the partly active structure of esterase through the specific combination
which means that there has good prospect of development of the Kochia Scoparia as a natural pesticide.
Key words:Kochia Scoparia;Tetranychus Viennensis;Esterase isoenzyme
酯酶(esterase,EST)是生物体内一类重要的
解毒酶系,其活性的变化会直接影响昆虫对杀虫剂
中毒和解毒过程[1]。高希武等曾对蚜虫(Aphisg-
ossypi)、棉铃虫(Helicoverpaarmigera)、小菜蛾
(Plutelamaculipennis)等昆虫进行研究发现,有机
磷农药和植物次生性物质通过对昆虫体内羧酸酯
酶的抑制,在一定程度上抑制了昆虫体内的解毒代
谢[2~4],了解酯酶活性的变化规律在杀虫药剂和昆
虫(螨类)解毒代谢间关系的研究中具有重要意义。
山楂叶螨(Tetranychus Viennensis Zacher.)个体
DOI:10.13842/j.cnki.issn1671-8151.2011.04.010
小,繁殖快,种群密度高,为害重,是危害果树生产的
主要害螨之一。目前喷施化学农药是有效防治山楂
叶螨的主要手段,由于其世代繁殖频繁和世代重叠
严重,一年中用药次数明显高于其它害虫的防治,并
且在用药过程中往往是单一品种的大量重复使用,
导致其抗药性逐年增加,防治费用也是逐年加大。
地肤Kochia Scoparia (L.)Schrad.,俗名扫
帚菜,扫帚苗,属藜科地肤属一年生草本植物,是我
国的传统野菜,也是一种传统的中药材[5]。地肤提
取物有很好的杀螨活性[6~8]。地肤主要以其子入
药,因此我们以地肤子为材料,对其活性成分进行
分离,并研究了其活性成分对山楂叶螨体内的酯酶
的影响,旨在探索地肤子活性成分对螨类的影响,
为新型植物性杀螨剂的开发提供依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验所用地肤子采自山西农大校园内(10月
初),将植物材料洗净后在室内阴干(约25℃),放
入恒温箱内(40~45℃)烘干,磨碎,过60目筛,放
入冰箱中储藏备用。
山楂叶螨为室内饲养的敏感品系:养虫室的温
度(25±1)℃,相对湿度(50±10)%,光照(L∶D
为18h∶6h)。
1.2 地肤子活性成份的分离
将植物干粉加入5倍量的氯仿,室温下(25±
2)℃浸提3次,每次3~5d,过滤,合并3次的提取
液减压浓缩,得氯仿提取物(KFCE)。
称取KFCE 10g,采用常压开管柱层析法进行
柱层析分离。洗脱后的流分经检测合并,得到11
个流分,其中以流份2杀螨活性最高,将其减压浓
缩至稠状得KFCE-2。
将KFCE-2用少量氯仿充分溶解,再用水稀释
成浓度为1g·L-1的药液作为处理药剂。
1.3 症状观察
用叶片浸渍法处理试螨,每隔2h观察其中毒
症状的表现。
叶片浸渍法(Leaf disk dip method)在9cm
的培养皿中放入大小一致的吸水海绵,海绵上平铺
一层吸水纸,摘取平展的苹果叶,洗净,叶面朝下平
贴在吸水纸上,每一叶片挑入成螨,待成螨稳定后,
剔除死亡和受伤个体,保证叶片有成螨30头,用镊
子夹取叶片浸药液5s,吸去多余药液。再平铺于
叶片上置于养虫室内。
1.4 酯酶同工酶电泳
酶液制备:分别在用药剂、清水对照(用喉头喷
雾器喷雾)处理后4h、8h、12h、16h、20h、24h取
山楂叶螨雌成螨100头,加0.25mL生理盐水冰浴
中匀浆后,10 000r·min-1,4℃下离心15min,取上
清液备用。另设一个不做任何处理的新鲜螨对照。
采用不连续的垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳[9]:
分离胶浓度7.5%,pH 8.9;浓缩胶浓度3.3%,pH
6.7;Tris-甘氨酸高离子浓度电极缓冲液,pH 8.3;上
样量80μL,溴酚兰作前沿指示。预电泳电流为20
mA·板-1,样品进入分离胶后电流增至40mA·
板-1,6℃稳流电泳4h。
酯酶同工酶染色液以pH 6.4磷酸缓冲液配
制。内含底物0.05%醋酸-α-萘酯(70%丙酮溶
解)、0.1%醋酸-β-萘酯(100%丙酮溶解)以及染色
剂1%坚牢蓝RR盐,37℃染色约10min。染色完
毕后胶板以7%醋酸固定,电泳图在 UVP-凝胶成
像系统下进行扫描分析。
2 结果与分析
2.1 FCE-2症状观察
KFCE-2对山楂叶螨雌成螨的中毒作用大致
可划分为以下几个阶段:
(1)静止期(0~4h):少数螨不停地运动,但大
部分静止,足呈伸展放松状态,无明显反应;
(2)兴奋期(4~8h):站立不稳,频繁爬动,步
态失调,运动不停,四处扩散;
(3)痉挛期(8~16h):过度兴奋,身体倾斜,运
动失调,原地打转,身体重心抬高,足颤抖,有黑色
排泄物,产卵量急剧下降;
(4)死亡期(16~24h):身体逐渐收缩至死亡。
KFCE-2处理成螨后,先是静止不动,经过短
暂地兴奋后,虫体大量进入麻痹期,经过长达8个
小时的麻痹期后,进入死亡期,而且产卵量急剧下
降,蜕皮大量减少,有黑色排泄物。
2.2 KFCE-2对山楂叶螨体内酯酶同工酶电泳
结果
KFCE-2对山楂叶螨酯酶同工酶作用后的凝
胶电泳图谱见图1。
KFCE-2处理山楂叶螨后,在对照组的凝胶电
泳图上可明显地看到3条酯酶酶带:E1、E2、E3,处
理组的凝胶电泳图上可明显地看到2条酯酶酶带:
E1、E2,而E3 只在处理的4~8h可以看到,12h后
消失。从对照组与处理组的酶带变化的情况来看,
223 山 西 农 业 大 学 学 报(自然科学版) 2011
E1、E2 的变化主要表现在颜色的深浅和面积的大
小上,处理组的这两条酶带比对照组的颜色要浅,
而且图谱面积小,尤其在处理的16h后,这种直观
效果更为明显;而E3 在颜色深浅和面积大小上的
变化还要清晰,在处理组的4h~8h,E3 的面积就
急剧地减少,但仍能观察到,12h后,E3 完全消失。
此外,在处理组中,没有检测到新的其它酶带。这
表明了KFCE-2处理山楂叶螨后,强烈地抑制了其
体内酯酶的活性,解毒作用减弱,导致有毒物质在
其体内的积累,引起中毒。
图1 KFCE-2对山楂叶螨酯酶同工酶活性的影响
Fig.1 Effects of KFCE-2on esterase isoenzyme
图中a'-f'为用KFCE-2处理山楂叶螨雌成螨4h、8h、12h、16h、20h、24h后酯酶活性变化,a-f为对照组处理4h、8h、12h、16
h、20h、24h后酯酶活性变化,0为新鲜对照。
a'-f'represent effects on the activities of on esterase isozyme of T.Viennensis after 4h、8h、12h、16h、20h、24h;a-f represent
effects on CK of no KFCE-2;0is CK of living mites.
2.3 酯酶同工酶UPV-凝胶成像系统扫描结果
分析
酯酶同工酶电泳图谱经 UVP2凝胶成像系统
扫描分析,结果见图2和表1,可以看出:未经KF-
CE-2处理的山楂叶螨的扫描分析均可清楚检测到
E1、E2、E3 条酯酶同工酶带。经KFCE-2处理山楂
叶螨的扫描分析均可检测到E1、E2 带,但E2 带在
处理的12h后就检测不到了。
表1 KFCE-2对山楂叶螨酯酶同工酶活性扫描分析数据
Fig.1 The datas of scan of KFCE-2on esterase isoenzyme
强度
Intensity
迁移率
Pix
E1 E2 E3 E1 E2 E3
LANE-a 119 121 101 87 150 200
LANE-b 114 107 85 95 150 197
LANE-c 100 107 107 81 161 193
LANE-d 111 119 78 95 160 184
LANE-e 122 112 77 92 162 192
LANE-f 105 108 73 99 152 190
LANE-0 123 142 124 96 152 204
LANE-a' 123 91 69 97 150 178
LANE-b' 109 87 46 102 151 184
LANE-c' 101 67 106 157
LANE-d' 92 65 101 164
LANE-e' 86 61 119 167
LANE-f' 78 44 117 177
32331(4) 张慧荣等:地肤子活性成分对山楂叶螨酯酶同工酶的影响
图2 KFCE-2对山楂叶螨酯酶同工酶活性扫描分析结果
Fig.2 The results of scan of KFCE-2on esterase isoenzyme
423 山 西 农 业 大 学 学 报(自然科学版) 2011
从观察到的3条酶带的强度变化可以看出,与
对照组相比,E1 带的活性在KFCE-2处理后的4h
(LANE-a')有所激活,螨体加强了解毒代谢,8h
(LANE-b')、12h(LANE-c')的活性变化不大,但从
16h开始到24h(LANE-d'~LANE-f'),其活性逐
渐减弱,活性受到抑制。E2、E3 带的活性从处理的
4h(LANE-a')开始活性就在逐渐减弱,尤其是E3
带的活性在处理的12h后(LANE-c')就完全被抑
制。
在迁移率的变化上,处理组与对照组相比,在
相同的处理时间,处理组E1、E2 带的迁移率有逐
渐增大的趋势,尤其在处理的20h(LANE-e')和24
h(LANE-f'),表现更为明显;E3 带的迁移率在能观
察到的两个时间内,有减小的趋势。谱带的迁移距
离与相应酶的分子质量呈正相关,因此处理组与对
照组相比,E1、E2 带对应的同工酶分子质量变小,
而E3 带对应的同工酶分子质量变大,酶分子结构
已发生改变。
3 结论与讨论
酯酶普遍存在于生物体内,在对许多种昆虫的
研究中证明其在杀虫药剂代谢中起重要作用,当外
源有害物质进入生物体内时,它会以水解蛋白和结
合蛋白两种方式积极参与解毒代谢。同时酯酶具
有广泛的底物专一性和重叠性,在杀虫药剂代谢中
不需要额外能量即可催化酯类化合物水解,这种高
效的解毒代谢体系在生物体与外界不良环境因子
的斗争过程中很可能发挥重要作用[10~11]。
从本实验的结果可以看出,KFCE-2处理山楂
叶螨后,其酯酶同工酶的活性受到了不同程度的抑
制,并且出现了E3 酶带的消失,这表明KFCE-2可
能通过抑制山楂叶螨体内的酯酶同工酶的活性,并
且通过特异性的结合,改变部分酯酶的活性结构,
来降低其解毒代谢,导致其中毒,最终死亡。
为了更好地了解KFCE-2对山楂叶螨的影响,
我们对药剂处理后试螨的症状进行了观察,发现其
中毒过程可分为四个时期:静止期(0~4h):少数
螨不停地运动,但大部分静止,足呈伸展放松状态,
无明显反应;兴奋期(4~8h):站立不稳,频繁爬
动,步态失调,运动不停,四处扩散;痉挛期(8~16
h):过度兴奋,身体倾斜,运动失调,原地打转,身
体重心抬高,足颤抖,有黑色排泄物,产卵量急剧下
降;死亡期(16~24h):身体逐渐收缩至死亡。
从酯酶同工酶电泳结果和药剂处理后试螨的
中毒症状结果可以看出,试螨进入痉挛期的时间正
好是其体内的E3 带消失的时间,而引起痉挛的主
要原因可能是中枢神经系统轴突传导被阻断,周缘
神经正常突触传递受阻严重[12]。酯酶的种类很
多,乙酰胆碱酯酶是其中重要的一类,它主要存在
于中枢神经灰质、交感神经节等处,能够迅速水解
兴奋性神经递质乙酰胆碱而保持神经突触传递的
正常功能,KFCE-2处理山楂叶螨后,其活性可能
会被抑制,而它的被抑制会引起胆碱在突触处的积
累,从而导致神经传导阻断,而消失的E3 带是否就
是乙酰胆碱酯酶,仍需进一步研究。
参 考 文 献
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(编辑:武英耀)
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