全 文 ：蚕　业　科　学　　　CANYE KEXUE 2006;32(1)　
收稿日期:2005 - 08 - 17
资助项目:河北省自然科学基金项目(编号　 398083)。
作者简介:李会平(1975 -),女 ,河北 ,讲师 ,博士研究生。
Tel:13315270681, E-m ail:hu ip ing li@ sohu. com
桑天牛成虫取食北京杨后血淋巴羧酸酯酶活力的变化
李会平　黄大庄　王志刚　苏筱雨
(河北农业大学林学院 ,保定　 071000)
摘　要　桑天牛成虫取食不同寄主植物以后 ,其寿命和产卵量明显不同。对羧酸酯酶活性测定表明 , 以桑树作为
补充营养寄主的桑天牛成虫的血淋巴羧酸酯酶活力明显高于取食北京杨的天牛;而羧酸酯酶动力学研究表明 ,桑
天牛取食北京杨后对其羧酸酯酶活性产生了一定的影响 ,因饲喂时间的不同 , 羧酸酯酶活性差异不同 , 5 d以内 ,酶
分子的活力降低 , 至第 7天时 ,除了活力降低外 , 酶分子的结构也发生了变化。
关键词　桑天牛;北京杨;羧酸酯酶
中图分类号　S888.72 +9;S763. 301　　　文献标识码　A　　　文章编号　0257 - 4799(2006)01 -0106 - 04
Effects of Adults Apriona germari Fed onPopulus×beijingensis on
H aemo lymph Carboxy lesterase A ctivity
LIHui-Ping　HUANG Da-Zhuang　WANG Zhi-G ang　SU X iao-Yu
(Forestry College ofHebei Agricu ltural University, Baoding Hebei 071000, China)
Abstrac t　The average longevity and ov ipositiona l quantity o f adu ltApriona germari a re d iffe rent significantly from differen t
hosts. The haemo lym ph carboxy lestera se activ ity of adu lts Apriona germari fed onMorus a lba is highe r than tha t on theP.
X beijingensis. And the kine tics stud ie s show that the difference is m ain because of the change o f carboxy lesterase amoun t
befo re the five-days o f feeding. When Apriona germari fed on P. ×beijingensis seven day s, no t only the am ount, but a lso
the structu re o f the ca rboxy leste rase have changed, leading to the reduc tion o f the carboxy lesterase activ ity.
Key wo rds　Apriona germari;Populus×beijingensis;Carboxy lesterase
　　羧酸酯酶是昆虫体内重要的解毒酶系 ,在对外
源化合物的解毒代谢中起着重要作用 。已有研究表
明 ,虎凤蝶 [ 1] 、月形天蚕蛾 [ 2] 、云南烟蚜 [ 3] 、棉蚜 [ 4] 、
小菜蛾 [ 5] 由于寄主植物不同 , 其体内羧酸酯酶
(Ca rE )活性也不同 。桑天牛 (Apriona germari
Hope)是我国北方主要造林树种的重要害虫之一 ,
不少昆虫学家曾对桑天牛的生物学特性 、补充营养 、
防治等进行过研究 ,并发现刚羽化的桑天牛成虫不
具备交尾产卵的能力 ,必须经过取食积累营养物质
才能繁殖后代 ,补充营养对桑天牛的正常发育和繁
殖都十分重要[ 6] 。在自然界 ,桑天牛主要以桑 、构
等桑科植物作为补充营养寄主 ,而不喜欢取食榆 、
柳 、北京杨 、I-69杨等。桑天牛成虫取食不喜欢的补
充营养寄主后其羧酸酯酶活性是否会发生变化还未
见报道。为此 ,作者以桑树作为对照 ,研究桑天牛取
食不喜欢的北京杨 (Popu lus×beijingensis)后其羧酸
酯酶的变化 ,分析取食不同时间后的变化规律 ,以及
引起这种变化的原因 ,试图从生理生化角度揭示天
牛生理代谢因素与其取食对象因素之间的联系。
1　材料与方法
1. 1　实验材料
供试昆虫桑天牛成虫为同一天从桑树上采集的
成虫 。树种为桑树 (Morus alba)和北京杨 (P. ×bei-
jingensis)。自野外桑树和北京杨上采下 1年生嫩
　106　DOI牶牨牥牣牨牫牬牬牨牤j牣cnki牣cykx牣牪牥牥牰牣牥牨牣牥牪牥
枝 ,截成小段 ,放于养虫笼内 ,每树种分别放入 6只
养虫笼内 ,将嫩枝条的底部用湿纱布包上以保持枝
条新鲜 ,每笼放入 8头桑天牛成虫。每天更换饲料 ,
并测量记载取食面积和产卵数 。并分别于第 1、3、
5、7天各取出 5头成虫用于解毒酶活力的测定 。
1. 2　实验方法
1. 2. 1　血淋巴采集与样品制备　血淋巴采集采用
后翅基血窦采血法 [ 7] 。取血淋巴液 10 μL,放入盛
有 1.99 mL pH 7.0磷酸缓冲液的小试管中 , 4 ℃,
5 000 r /m in离心 10m in,取上清液作酶源 。
1. 2. 2　酶源蛋白质含量测定 　反应体系为 0.01
head /mL酶源 0.4 mL, 水 2.6 mL, 0.02%CBBG250
3.0mL,总体积 6 mL混匀后 ,用分光光度计测 595
nm处光密度值 ,重复 3次 ,根据蛋白质标准曲线方
程求酶源蛋白质含量 。
1. 2. 3　羧酸酯酶活性测定　参照文献 [ 8]方法 。
反应体系为 0.04 mo l /L pH 7.0磷酸缓冲液 0.7
mL, 0.000 3 mo l /L 醋 酸 α-萘 酯 底 物 液 (含
0. 000 1 m o l /L水 杨酸毒扁豆碱 ) 5 mL, 0.01
head /mL酶源 0. 3 mL, 总体积 6 mL ,在 37 ℃水
浴中振荡 30 m in ,加入坚牢蓝 B显色剂 1 mL, 25
℃恒温放置 30m in后分光光度计测 600 nm处光
密度值 ,根据 α-萘酚标准曲线方程求出酶促生成
的 α-萘酚量 ,酶的比活力表达为 α-萘酚 μmo l /
(m g m in)。使用 SA S统计分析软件对酶的比
活力进行方差分析 。
1. 2. 4　羧酸酯酶动力学常数 (Km和 Vmax )的测定　
参照文献 [ 9]的方法 ,测定 7个底物浓度下酶反应
的初速度 ,以双倒数作图法求出米氏常数 (Km )和最
大反应速度(Vmax)。
2　结果与分析
2. 1　不同树种对成虫取食量 、寿命和产卵量的影响
由表 1可以看出 ,以桑树作为补充营养寄主的
比以北京杨作补充营养的雌虫平均寿命长 39.7 d,
雄虫长 37.3 d;以桑树补充营养的雌虫产卵量平均
为 64粒 ,而在北京杨上未见产卵。以桑树饲养的雌
虫一生取食嫩枝皮 463.2 cm2 ,雄虫为 286.4 cm2 ,而
以北京杨作为补充营养寄主的桑天牛雌虫一生取食
嫩枝皮 102.3 cm2 ,为取食桑树的 22.1%,雄虫取食
量为 8.1 cm2 ,为取食桑树的 2.8%。
表 1　不同取食树种对桑天牛成虫寿命和产卵量的影响
Table 1　The effe cts o fApriona germ ari fed on different tree spec ie s on its longev ity and ovipo sitiona l quan tity
取食树种
Tree species
寿命 /d
Longevity
雌虫
Fem ale
雄虫
Ma le
最长
Longest
最短
Shortest
平均
Average
最长
Longest
最短
Shortest
平均
Average
产卵量 /粒
O vipositional quantity /grain
最多
M ax
最少
M in
平均
Average
取食面积 /cm2
Feed ing area
雌虫
Fem ale
雄虫
M ale
桑树
Moru s alba 67 36 46. 8 56 43 43. 8 78 36 64 463. 2 286.4
北京杨
P. ×beijing en sis 10 3 7. 1 9 2 6. 5 0 0 102. 3 8. 1
2. 2　羧酸酯酶活力变化趋势
图 1显示桑天牛成虫取食不同树种后 Ca rE活
力变化趋势。取食桑树的桑天牛成虫血淋巴 CarE
活性明显高于取食北京杨的 ,说明取食北京杨的桑
天牛解毒能力要比取食桑树的弱。这与寿命及产卵
量的调查结果一致 ,说明由于取食北京杨的桑天牛
不能合成足够高质量的解毒酶而使寿命和产卵量远
远低于以桑树作为补充营养寄主的天牛 。另外 ,取
食桑树的天牛 ,随着取食时间的增长 ,羧酸酯酶活力
变化不大 。取食北京杨的第 1天和桑树的差异不
大 ,而到第 3天羧酸酯酶的活力开始有所上升 ,之后
逐渐下降 ,到第 7天接近死亡时 ,羧酸酯酶的活力只
有 2.549 μmo l /(mg m in)。这主要是由于第 1
天 ,天牛刚刚被放入不喜欢的寄主枝上 ,完全可以依
靠其体内贮存的营养物质维持生存 ,而不必耗费能
量去调动羧酸酯酶。随着取食时间的增长 ,天牛不
得不取食北京杨 ,这时只能依靠羧酸酯酶活力的增
高来分解北京杨枝内有毒的次生物质。之后 ,天牛
　107　　第 1期 李会平等:桑天牛成虫取食北京杨后血淋巴羧酸酯酶活力的变化
的营养状况和生理状态逐渐变差 ,酶活性显著降低 ,
而到第 7天接近死亡前 ,由于体内的营养状况很差 ,
此时酶活性显著降低 。
图 1　不同取食树种对羧酸酯酶活力变化趋势的影响
F ig. 1　The change trend o f the Ca rE ac tiv ity from the adu lt
Apriona germari fed on d iffe rent tree species
2. 3　羧酸酯酶动力学变化
羧酸酯酶 (CarE)是 β-酯酶 ,又称脂族酯酶 ,主要
通过两种方式起作用:一种方式是酯酶分子发生变构
而增加对底物的亲和力;另一种方式是酯酶基因的过
量表达 ,通过合成大量的酶蛋白而增加与有毒物质的
结合 ,从而降低或阻断有毒物质到达作用位点的能
力[ 9] 。表 2列出了随着饲养时间的延长不同寄主对
桑天牛成虫血淋巴羧酸酯酶动力学的影响。
　　从表 2可以看出 ,从第 5天开始 ,取食桑树的天
牛成虫 CarE活力显著高于取食北京杨的成虫 ,且差
异性随饲喂时间的延长而增大;到第 7天 ,取食桑树
的天牛成虫血淋巴的 CarE比活力为取食北京杨的
3.63倍。但是 ,从 Km和 Vmax的测定结果我们可
以看出随饲喂时间的延长 ,造成这种差异的原因不
同。取食后第 1天和第 3天 ,二者的 Km值和 Vm ax
值差异均不显著 ,总体表现为 Ca rE活力差异也不显
著;取食后第 5天 ,二者之间羧酸酯酶活性差异明显
增大 ,取食两树种的桑天牛的 Km值无显著差异而
Vmax值差异达到显著 。而第 7天 ,取食北京杨的桑
天牛已接近死亡。
表 2　不同取食树种对羧酸酯酶动力学的影响
Table 2　The effe cts o fApriona germ ari fed on different tree spec ie s on C arE kine tics
饲养时间 /d
Feed ing tim e
取食树种
Tree species
羧酸酯酶活性 /
(μm ol m g-1 m in-1)
Activity of the C arE
比值
Ratio
Km
桑树 /北京杨
Morus a lba /
P. ×beijingensis
Vm ax
桑树 /北京杨
Morus a lba /
P. ×beijingensis
1
桑树
M orus a lba
北京杨
P. ×beijing en sis
7. 358
6. 895 1.07
0. 325
0. 406
0. 80 0. 396
0. 303 1. 30
3
桑树
M orus a lba
北京杨
P. ×beijing en sis
8. 628
7. 847 1.10
0. 309
0. 426 0. 73
0. 411
0. 547 0. 76
5
桑树
M orus a lba
北京杨
P. ×beijing en sis
8. 524
4. 259 2. 00
* 0. 387
0. 387 1. 00
0. 431
0. 305 1.41
*
7
桑树
M orus a lba
北京杨
P. ×beijing en sis
9. 241
2. 549 3. 63
* 0. 563
0. 223 2. 52
* 0. 487
0. 195 2.50
*
3　结论与讨论
在植食性昆虫与寄主植物的协同演化关系中 ,
次生性代谢物起着十分重要的作用。一方面 ,寄主
植物在受到昆虫侵害时可以产生含氮化合物 、酚类
化合物 、光敏化合物等次生代谢物防御昆虫 ,即诱导
　108　 蚕　业　科　学 2006;32(1)　
防御;另一方面 ,植食性昆虫对植物中的有毒成分又
产生了解毒 、避毒 、储毒等适应方式[ 10] ,昆虫在取食
寄主植物及其所含的次生性代谢物的同时 ,可以被
诱导产生解毒酶系。羧酸酯酶作为昆虫体内重要的
解毒酶系 ,由于寄主植物不同 ,昆虫体内羧酸酯酶活
性也不同。本研究结果表明:取食不同寄主植物的
桑天牛成虫的羧酸酯酶活性存在明显差异 ,这可能
与寄主植物体内次生代谢物的种类以及昆虫体内的
营养状态有关。
饲喂桑天牛不喜欢的北京杨对桑天牛成虫的羧
酸酯酶活性产生一定的影响 ,与取食桑树的相比 , 5
d以前 ,羧酸酯酶活性的降低主要是由酶分子数量
的减少造成的 ,我们认为酶分子数量的变化与结构
的变化相比消耗的昆虫能量要低 ,因此 ,在桑天牛被
迫取食的最初几天 ,为了兼顾解毒和节省能源两方
面的原因 ,天牛尽量采取消耗能量少的方式来维持
生存。第 7天时 ,仅仅靠数量的变化 ,已不足以完成
解毒的功能维持生命 ,昆虫不得不调动耗能更大的
方式 ,所以酶分子的结构也发生了变化。
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