全 文 ：第 29 卷 第 2期
1 9 8 6年 5月
昆 虫 学 报
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29
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2
1 9 8 6
刀豆氨酸对亚洲玉米螟生长发育的影响
程 振 衡 米 志 强
(南 开 大 学 生 物 系 )
摘要 以不同浓度刀豆氨酸注射和饲喂亚洲玉米螟 0 “ r i耐 a f“ 阴ac al 扮 5 龄幼虫 ,影响其以后各虫态
的生长发育 ,有引起畸蛹和畸蛾的明显作用 ,发育成的雌蛾性腺发育受到抑制 ,卵管变短 ,卵细胞数减少 。 不
同交配实验表明对发育成的雄蛾影响更为严重 , 能使其不育。 供试幼虫 48 小时后取血样 , 表明血淋巴蛋白
质区带与对照组不同 , 认为刀豆氨酸对亚洲玉米螟的上述作用可能与刀豆氨酸取代精氨酸参入蛋白质的结
果有关。
关键词 亚洲玉米螟 刀豆氨酸 血淋巴蛋白质
刀豆氨酸 ( L一 C a n a v a n i n e , L 一 C A V ) 是存在于豆科植物例如 e a。 。 , a寿a e 。可。 ; 。 15 和
压 co cal 、 卯 ca rP “ 种子中的一种非蛋白质氨基酸 。 它是植物的一种次生性代谢产物 , 分
子结构与精氨酸相似 ( R o s e n th a l , 19 7 7 ) 。 已有报道 , 刀豆氨酸对病毒 ( p e a r s o n 等 , 1 9 5 2 )·
和细菌 ( sc ha hc elt e 和 R og er s , 1 9 6 5)都有抑制生长的作用 。 实验证明刀豆氨酸可替代精氨
酸参人合成的蛋白质中 , 形成的刀豆氨基酸蛋白质可阻止 D N A 的复制 , 抑制基因组转
录 , 影响蛋白质合成 ( s e h a e h: e le 和 R o g e r s , 1 9 6 8 ) , 这种异常蛋白质在机体生命活动中易
被降解 ( p r o u t y 等 , 1 9 7 5 ) o
以刀豆氨酸饲喂或注射烟草天蛾 M a ,面 ca s o at 幼虫 , 死亡率增加 , 生长速度变慢 ,
蛹及成虫出现畸型 , 雌虫生殖力下降 ( D a h lm a n 和 R o o e n t h a l , 19 7 5 ; p a h lm a n等 , 19 7 6乡
P a l u nt b o 和 D a h lm a n , 19 7 8 ) 。 以 刀 豆氨 酸 饲 喂 家 蝇 M u s c a d o o e , ,介a , 面蝇 M “ , c a
a 。 `。 。 , a l行, 骚扰血蝇 H a e o a t o b`a i ; r 茗`a o s 和厩鳌蝇 S` 0 0 0却 5 c a l“ ,· a 。 , 的幼虫 , 效应不
同 , , 8 0 p pm C A v ,幼虫死亡率 : 家蝇为 18 多 、 而其他三种幼虫死亡率均高于 7 0务 , 其
中骚扰血蝇和面蝇出现畸型蛹 ( D ha l运an 等 , 19 7 9 ) 。 “
以刀豆氨酸饲喂一种红蜷 D y ;面 ,cu : 左口印公萝 若虫 , 死亡率随浓度增高而加大 , 以之
饲喂成虫 48 个小时 , ,可抑制产出卵的孵化率 (界Ou l , 1 9 8 3 ) 。
本文报道亚洲玉米螟幼虫经刀豆氨酸处理对生长发育的影响。
{
材 料 和 ,方 法 、
亚洲玉米螟 。价in a f“ r na ca 价 以琼脂半人工饲料 (周大荣等 , 19 8 0 ) 饲养 , 饲养条
件 : 温度 2 7土 2℃ , 湿度 80 一 90 外 , 光照 :L D ~ 16 : 8。 选取个体差异较小的 5 龄幼虫
进行实验 ,分为注射组和饲喂组两类 :
注射组 刀豆氨酸 (购自 s ig m 。 化学公司 )以生理盐水分别配制成 1 m M , 3 m M 和
木文于 1 98 4年 7’月收到。
凝胶电泳扫描由宋久雪同志协助 ,致以谢意。
14 4 昆 虫 学 报 2 9卷
多 m M不同的浓度 。 生理盐水配制 :K I C斗 mg /I OOl m, K H ZPO ; 1 0 9 / l o o ltn , N a H C。 ,
0
.
5 m g八 0 0 m l , e a e l Z 1 nt g / 1 0 0 而 , gM c l Z , m g八 0 0而 , 海藻糖 斗m g / 1 0 0 m l , 蔗糖
1 m g / 1 0 0 iln
, 牛血清蛋白 2多 (W / v ) , 哪 6 . 6。
将试虫分为 斗组 ,每组 1 0 头 , 每头注入不同浓度刀豆氨酸 2 月 , 对照组注人等量的
生理盐水 。
饲喂组 分别配制成含刀豆氨酸为 2 . 1 m g八 。鲍 , .3 5 m g / 1 0 0 9 和 .6 3 m g / 1 0 0 9 的
琼脂半人工饲料 , 分装于三个培养容器内 ,每个容器饲养 5 龄幼虫 知 头 , 以琼脂半人工饲
料为对照 。
上述两类实验分别记录其幼虫死亡率 、 化蛹率 、 畸蛹率 、 羽化率和畸娥率。 取注射组
处理后发育成的羽化 2 天的雌虫和同龄对照雌虫 , 分别解剖其卵巢 ,测出卵管长度和卵巢
内卵细胞总数 。 另取注射组 ( c A v 5 m M ) 发育成的同龄雄虫和雌虫按雌 :雄~ 1 : 1 分三
组进行交配产卵实验 : ①生理盐水 ? K生理盐水了 ; ② C A V 5 m M ? X 生理盐水了 , ③
c A v 5 nt M ? x c A v 5 m M 了 ,每笼放人成虫 7 对 , 在笼内侧放置蜡纸一块 ,每笼取首批
产的卵 ,观察虫卵的发育状况 。
注射组幼虫处理后 邻 小时取血样观察血淋巴蛋白质区带变化 , 血淤巴取样和血淋巴
蛋白质凝胶电泳 ,沿用以前的方法进行 (程振衡 、 邢海萍 , 1 9 8斗) , 续中两点略有改迸 , ①凝
胶浓度为 弓. `外 ; 窃`疑胺剥出后以 10 % 屯抓乙酸 :1 猫 考马氏亮蓝 I之2弓o ~ 19 : 1 液染色 ,
用 里。 呱 一 ’试乙 }咬脱邑 。
结 呆 和 讨 沦
注射组和饲喂组幼虫经处理后试虫的生长发育状况见表 1。 可以看出在刀豆氨酸所
试的浓度范围内 , 对幼虫死亡率和化蛹率影响均不明显 ,但对羽化率有较明显的影响 。 两
表 1 刀豆氮酸处理幼虫的生长发育情况
组别 处 理 试虫头数 幼虫死亡 化蛹率 畸蛹率 羽化率 畸蛾率率 (% ) (% ) (% ) (% ) (% )
穿卫 对照 工0 0 17 8 3 O 8 6 . 7 ( 7 2 ) 0
射 l : 、 、赶 刀豆氨酸 10 0 1 6 8斗 斗. 7 6 ( 魂) 6 6 . 6 ( 5 6 ) 1 6 . 0 7 ( 9)
组 3川 U 刀豆氨酸 10 0 2 1 7 9 6 · 3 2 ( 5) 7 5 . 弓( 6 2 ) 1 9 . 3 5 ( 12 )
s m盯 刀豆氨酸 10 0 l 7 8 3 k j .吕2 ( 翎) 7 9 . 5 ( 6 6 ) 1 5 . 1 8 ( 12 )
饲 对照 5O 6 9书 0 9 5 . 5 (魂5 ) 0
喂 2 . 1, ,` g c 人 v / I Ong 气O 12 8 8 0 7 2 . 7 ( 3 2 ) 12 . 弓 (斗)
组 3 . 5: 、 i只 c 人 v / 1 0 09 50 O 10 0 4( 2 ) 6 0 . 0 ( 3 0 ) 1 7 . 2 ) ( 5)
6
.
3m g e 八 v 了1 0 09 5O 8 9 2 10 . 8 7 ( 5) 。 9 . 。 ( 32 ) l吕 . 7 5邻)
注: 表中括号中数字分别表示畸蛹数 、 羽化数 、 畸蛾数
畸蛹率` 畴蛹数化灿数 火 功O 畸蛾率“
畸蛾赞
羽化数 火 1 0 0 羽化率二
习习化数
蛹数 丫川 O 化自刃率“
师数
幼虫数 火 10 0
种处理中影响产生畸蛹 (图版 I : 1一 3 ) 和畸蛾的作用最为明显 , 注射组畸蛹率为 4 . 7 6一
石. 3 2外 , 饲喂组为 4一 10 .盯多 , 对照组无畸蛹发生 ; 注射组畸娥率为 16 . 0 7一 15) . 3 5必 , 饲
2 期 程振衡等 : 刀豆氨酸对亚洲玉米螟生长发育的影响 1呼5
喂组为 12 . 5一 18 . 75 外 , 对照组无畸娥发生。 畸型蛾的出现有两种情况 , 一类为预成虫的
腹部已完全脱出蛹壳 ,但不能羽化为正常的成虫 (图版 I : 6一 8) , 另一类为羽化出卷翅成
蛾 (图版 I : 4一 5 ) 。 对畸型蛾的性别进行分析 ,结果见表 2 , 从中看到两种处理产生的畸峨
雄峨多于雌蛾 ,雄蛾 :雌蛾 ~ 1 . ,一 3 : 1。
表 2 畸型蛾的性别
半脱蛹壳畸蛾 脱蛹壳畸蛾 畸型率
组别 处 畸蛾
罕 } 了
nù `斗`曰山6
,`
1
对照
1 m M 刀豆氨醉
3 m M 刀豆氨酸
5 m M 刀豆氨酸
0
9
1 2
12
写. 3 6
4
.
8 3
6
.
0 5
0
10
.
70
1 4
。
5 1
1 2
。
1 0
注射组
0
9
.
3 8
1 0
.
3呼
1 2
.
56
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对照
2
.
lm g e A v / 10 0 9
3
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sm g e A v / 10 0
9
6
.
3m g C A v / 10 0 9 : { {
饲喂组
表 3 刀巍酸处理幼虫后雌蜘。巢甲卵戚和 卵管的辰面一
项目
处理
饲 喂 组
对照 l m M
L
一
C A V
卵管均长 ( e m ) 1
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65
( 1 0户
1
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( 10 )
;俘总数 (个 )
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注 : 括号中数字表示解剖的雌蛾数目。
表 4 不同交配处理的产卵孵化情况
交配类型 对照罕火对照少 C A v 巧 m M 罕火对照了 e A v 一 5m M 罕火 e A v 一 5艺二耐厅
卵 最 16 5 1 2 2 t 、 92 「
、 , { 、
胚胎发生 92 20 、 1
孵化百分率(% ) 55 。 76 16 。 3 9 1 . 0 8
经处理后发育成的雌蛾 , 刘.其生殖腺迸行解剖 , 结果见表 3。 、 刀豆氨酸对雌蛾生殖腺
的影响无论是卵管长度和卵细胞数都比对照组明显地退化 , 其中致畸的卷翅雌蛾表现最
为明显 (图版 I : 9 ) , 注射组各取一头为例 , C A v l爪M : 卵管长为 1 . 2 c m , 卵数为 48 个 ;
c A v 3 m M : 卵管长为 .0 9 c以 , 卵数为 98 个 ; C A v 5 m M ; · 卵管为 .0 7 c5 m , 卵数为 8 8
1 4 6 昆 虫 学 报 29 卷一 一一 ~ ~一 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ . ~ . ~ ,- 一- - 一 ,一- 一一一一一一一 . - .一
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图 1
. 。 对照
幼虫血淋巴蛋白质电泳图谱
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3m M d
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2期 程振衡等 :刀豆氨酸对亚洲玉米螟生长发育的影响
个 ,它们都较对照组的均数 (卵管长 1 . 65 c m , 卵数 2夕6 个 )低得多 。
不同试虫交配实验 , 首批产生卵的胚胎发生和孵化率结果列于表 4 。 其中对照组雌
蛾与雄蛾交配 ,首批卵 165 粒 ,其中胚胎发生数为 92 个 , 孵化率为 5 . 7 6多。 5 m M 刀豆氨
酸处理后发育成的雌蛾与对照雄峨交配 , 首批产出卵 12 粒 , 胚胎发生数为 20 个 , 孵化
率为 16 . 39 外 , 说明刀豆氨酸处理幼虫后 , 发育成的雌蛾所产卵的胚胎发生和孵化率比对
照组明显地下降 。 以 5 m M 刀豆氨酸处理幼虫后发育成的雌蛾与同等处理的雄峨 交配 ,
所产首批卵 92 粒 , 胚胎发生数为 1 个 , 孵化率仅为 1 . 08 务 , 可以看到处理组雄蛾几乎已
失去生育能力 。
试虫血淋巴蛋白质电泳图谱见图 1。 表明处理幼虫 48 小时后 , 处理组血淋巴蛋白质
区带与对照组相比 , 随着 L一 C A v 注射浓度的增加 ,图 1 : b、 1: c 和 l :d 中区带 勺 、 。 , 和 c ; 发
生明显变化 , 这些差别可能是刀豆氨酸在活体内替代精氨酸参人大分子量蛋白质的机会
多造成的结果 ,而它们与虫体未来的发育有着密切的关系 , 可能是以后各发育阶段出现异
常现象的主要原因 , 影响各虫态正常结构蛋白的组成 , 会导致发育为常态的能力减低 ,出
现畸蛹和畸蛾 。 值得提到的是刀豆氨酸处理后发育成的两性成虫生殖力明显下降。 一般
讲雌蛾产卵数和卵的发育能力与卵黄形成 时卵黄 ,原 蛋 白的 供应和 吸 收 有 密切 关系
( T elf e’r , 1 95 ;4 19 动 ; iP en s 等 , 19 8 1 ) , 幼虫经 L一 C A v 处理后产生异常蛋白质可能影
响性细胞的正常发生 。 此外卵的成熟和产出与某些激素的调控有关 ( E gn e lm an n , ; 9 7如,
处理组蛋白质区带的变化如图 , : “尸 “ 中冥带 A; 的消界也可能是刀豆氨酸对激素正常调
控杯制的碑坏结果 。 、 . 1 , · 、 一 ; · 、 : . ,
刀豆氨酸处理幼虫发育成的雄蛾其生殖力大幅度减退 ,效应几乎是失去了生育能力`,
从代谢角度和激素调控方面讲 ,此类异常蛋白质的出现可能与之也有一定的关系 , 上述诸
问题皆待进一步深人研究 。
周大荣等 19 8 0
程振衡、 邢海萍
D a h lm a n
,
D
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.
参 考 文 献
玉米螟人工繁殖研究 .1 一种半人工饲料及其改进 。 植物保护学报 7: 113 一 21 。
1 9 8斗
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白僵菌抱子和提取毒素对亚洲玉米螟血淋巴蛋白质的影响。
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昆虫学报 2 3 ( 1) : 2 3一 7。
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程振衡等 : 刀豆氨酸对亚洲玉 米螟生长发育的影响 图版 1
I一 5. 刀豆氨酸处理幼虫后发育成的畸型: 1一 . 3畸型蛹 , 斗一 8 . 畸型成虫
9
. 雌蛾生殖腺的解刘: 左 正常雌蛾 ,右 畸型雌蛾