全 文 ：第 42 卷第 4 期 东 北 师 大 学 报 (自 然 科 学 版 ) Vo l.42 No.4
2010 年 12 月 Journal o f No r theast Normal Unive rsity(Natural Science Edition) Decembe r 2010
[ 文章编号] 1000-1832(2010)04-0116-05
[ 收稿日期] 　2010-04-23
[ 基金项目] 　吉林省科技发展计划项目(20090571 , 20090262);吉林省发改委资助项目[ (2007)1033号] ;国家质检总局资助项目
(2008IK253);长春市净月开发区资助项目(2007C010).
[ 作者简介] 　尚利娜(1982—),女 ,博士研究生;通讯作者:任炳忠(1963—),男 ,博士 ,教授 ,博士研究生导师 ,主要从事昆虫学研究.
猪毛蒿精油对玉米象体内 4种解毒酶活力的抑制
尚利娜1 ,袁海滨1 , 2 ,魏春艳1 , 3 ,任炳忠1
(1.东北师范大学生命科学学院 ,吉林 长春 130024;
2.吉林农业大学农学院 ,吉林长春 130118;
3.吉林出入境检验检疫局 ,吉林 长春 130062)
[摘　要] 　植物精油是一种最具潜力的储粮防护剂 ,对储粮害虫具有多种生物活性并能影响
害虫体内酶活力的变化.采用 5种质量分数的猪毛蒿精油(1%, 5%,10%, 15%, 20%)分别处
理玉米象 2 ,4 ,8 ,12 , 24 h后 ,测试了玉米象体内 4 种解毒酶活力的变化情况.结果表明 ,经猪
毛蒿精油触杀后 ,玉米象体内 4种解毒酶的活力发生了变化.酸性磷酸酯酶(ACP)、碱性磷酸
酯酶(A LP)和α-乙酸萘酯酶(α-NACarE)活力受到抑制.在低质量分数处理条件下(第 Ⅱ至第
Ⅳ处理组),谷胱甘肽-S-转移酶被诱导 ,活性升高;在高质量分数时(第Ⅴ 、第 Ⅵ 处理组),酶的
活性受到抑制.本研究的结果为阐明猪毛蒿精油的杀虫机理提供了参考.
[关键词] 　精油;猪毛蒿;玉米象;酶活力
[中图分类号] 　Q 965.9　　[学科代码] 　180 ·5440　　　[文献标志码] 　A
　　玉米象是最具破坏性的储粮害虫之一 ,常见于家庭 、粮仓和仓库内的粮食中[ 1] .多年来 ,利用化学熏蒸剂
和防护剂对玉米象进行防治不仅污染环境而且影响粮食的安全;此外 ,已有报道表明玉米象对多种杀虫剂 ,包
括磷化氢和马拉硫磷等都产生了抗药性[ 2-5] .因此 ,迫切需要开发和利用安全的储粮害虫熏蒸剂和防护剂.
猪毛蒿(Artem isia scoparia Waldst.et Kitag)隶属于菊科(Compositae)、蒿属(Artemisia),分布于
我国各地 ,容易采收[ 6] .目前已有研究表明从猪毛蒿植株中提取的精油对多种害虫具有触杀 、熏蒸和种
群抑制的作用.其主要成分茵陈二炔高达 42.4%[ 6] , 对仓库害虫如赤拟谷盗 Tribolium castaneum
Herbst 、谷蠹 Rhizopertha dominica(Fabricius)、黄粉甲 Tenebrio moli tor L.和麦蛾 S itotroga
cerealel la(Oliver)具有显著的繁殖抑制 、杀卵和忌避作用[ 7] .同时 ,还发现茵陈二炔对昆虫具有光活化
毒性和酯酶抑制作用[ 8] .但是 ,对不同质量分数的猪毛蒿精油进入昆虫体内后 ,虫体内解毒酶变化情况
的研究还很有限.
植物精油作用于昆虫的组织和器官中 ,能够影响多种解毒酶的活力 ,如α-乙酸萘酯酶(α-NACarE)、
谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)、酸性磷酸酯酶(ACP)和碱性磷酸酯酶(A LP)等.精油在进入昆虫体内以
后 ,有些可能被降解而失活 ,有些可能被活化而增强毒性.这常常是由于不同酶的催化作用 ,导致这些酶
通过增强对精油的转化和降解作用以降低毒性或通过阻隔作用保护自己的靶标位点 ,在对外源化合物
的解毒代谢和杀虫剂的抗性机制中起着重要作用.本研究测试了 5种质量分数的猪毛蒿精油处理玉米
象不同时间后 ,玉米象体内 4种解毒酶的活力 ,旨在了解猪毛蒿精油对玉米象体内酶活力的抑制情况 ,
初步阐明精油的作用机制.
1　材料和方法
1.1　猪毛蒿精油的提取
供试植物猪毛蒿(A.scoparia)于 2008年 8月末至 9月初采自吉林省长春地区.猪毛蒿精油的提取
DOI :10.16163/j.cnki.22-1123/n.2010.04.020
第 4 期 尚利娜 ,等:猪毛蒿精油对玉米象体内 4 种解毒酶活力的抑制
采用蒸馏的方法:取猪毛蒿的种穗阴干后切碎 ,加水浸泡 12 h ,每 100 g 种穗加水约 300 mL ,蒸馏2.5 ～
3 h ,冷凝器中不再有油滴滴出表示蒸馏结束.用棕色玻璃容器收集 ,密闭 ,置于 4℃冰箱内保存备用.试
验得到的猪毛蒿精油为黄色且具有刺激性气味的挥发油.
1.2　昆虫饲养
玉米象 Si tophi lus zeamais(Motschulsky)采自吉林省长春市.在全黑暗(DD),(30±1)℃,相对湿
度 65%～ 70 %条件下 ,以大米饲养.将大米分装于玻璃罐内 ,接入玉米象 ,7 d 后筛去成虫 ,待新一代成
虫大量出现约一周后 ,筛出成虫供试验用.
1.3　酶源制备
将玉米象置于 9 cm 培养皿中 ,每皿接虫 30头 ,用微量点滴器将丙酮及用丙酮配置的 5种质量分数
的精油点滴于玉米象成虫的背板上 ,每虫点滴 1μL ,重复 3次.试验共计 6组 ,即 Ⅰ:对照组;Ⅱ:1%处
理组;Ⅲ:5%处理组;Ⅳ:10%处理组;Ⅴ:15%处理组;Ⅵ :20%处理组.分别取对照和不同质量分数的
精油处理不同时间(2 ,4 , 8 ,12 ,24 h)后的玉米象 ,放入预先灭菌的 5 mL 玻璃匀浆器中 ,加入 pH 值为
7.0的 0.1 mol/ L 磷酸缓冲液 2 mL ,冰浴匀浆.匀浆液在 4℃,12 000 r/min 条件下离心 30 min ,取上清
液作为酶源.
1.4　磷酸酯酶活力测定
1.4.1　ACP 活力测定
参照 Bessey 的方法[ 9] .反应混合液含有 0.2 mol/ L 醋酸缓冲液(pH =4.6)0.72 mL 、30 μL 酶液 、
0.007 5 mol/L 对-硝基磷酸二钠溶液 0.15 mL.将混合液混匀后 ,在 37 ℃水浴中振荡 30 min ,加入
0.1 mo l/L氢氧化钠溶液 0.6 mL ,终止反应.在 400 nm 处比色.以对-硝基酚为底物作标准曲线.
1.4.2　A LP 活力测定
用 0.04 mol/ L巴比妥钠-盐酸溶液(pH =9.6)代替 0.2 mol/L 的醋酸缓冲液 ,其他试剂及方法均
同 ACP 活力的测定.
1.5　α-NACarE活力测定
参照 Asperen的方法[ 10] .反应混合液中含有 10 μL 酶液 、0.04 mol/ L 磷酸缓冲液(pH =7.0)(内含
1×10-7 mol毒扁豆碱)3.49 mL 、0.000 4 mol/ L α-乙酸萘酯液 0.5 mL ,在 37 ℃水浴中保温 30 min ,加
入 0.5 mL 显色剂(1%固牢蓝 BB盐溶液与 5%SDS溶液以体积比为 2∶5混合),室温下放置 10 min ,
600 nm比色.以α-萘酚作标准曲线.试验重复三次.
1.6　GSTs活力测定
参照 Habig 的方法[ 11] .反应混合液含有 0.1 mL 酶液 、66 mmol/ L 磷酸缓冲液(pH =7.0)2.4 mL 、
50 mmo l/L 谷光甘肽溶液 0.2 mL 、0.03 mol/L 1 , 2-二氯-4-硝基苯溶液 50 μL ,立即混匀.在 27 ℃,
340 nm光源下检测 ,测 5 min 内D(340)值的变化.试验重复三次.
1.7　蛋白质含量测定
以牛血清白蛋白为标准蛋白 ,参照 Bradford的方法测定[ 12] .反应混合液中含有蛋白试剂 3 mL ,水
0.95 mL ,蛋白质提取液 50 μL .室内静止 10 ～ 20 min ,595 nm 测吸光值.试验重复三次.
1.8　数据分析
利用 SPSS 软件分别对不同处理及时间下 ,各处理组的磷酸酯酶 、α-乙酸萘酯酶和谷胱甘肽-S-转移
酶的活力进行方差分析 ,各表中同列数据后相同字母表示在 0.05水平上差异不显著.
2　结果与分析
2.1　猪毛蒿精油对 ACP活力的影响
猪毛蒿精油对玉米象体内 ACP 活力的影响结果见表 1.与对照组 Ⅰ相比 ,在 2 ,4 ,8 h 时 ,几乎所有
处理组的 ACP 活力均受到抑制 ,且差异显著;在 24 h 时 ,第 Ⅱ 、第Ⅳ、第Ⅴ处理组的 ACP 活力显著降
低.24 h 后 ,所有处理组的 ACP 活力逐渐有所恢复.
117
东 北 师 大 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 42卷
表 1　猪毛蒿精油对玉米象成虫 ACP 活力的影响
组别 酶活力 /(μm ol/(m g/min))
2 h 4 h 8 h 12 h 24 h
Ⅰ :CK 0.376 7±0.002 7 0.294 3±0.022 8 0.163 8±0.005 8 0.252 2±0.006 1 0.260 0±0.001 0
A B D BC A
Ⅱ:1% 0.279 3±0.002 6 0.256 2±0.000 8 0.142 1±0.003 8 0.333 3±0.002 8 0.153 4±0.007 8
E C E ABC C
Ⅲ:5% 0.224 3±0.005 6 0.151 7±0.000 0 0.238 9±0.002 6 0.350 1±0.008 6 0.252 5±0.007 0
F E C A B A
Ⅳ:10% 0.307 6±0.005 4 0.217 4±0.005 1 0.300 3±0.003 4 0.356 0±0.003 5 0.198 6±0.021 4
D D B A B
Ⅴ:15% 0.334 3±0.003 3 0.298 4±0.004 3 0.331 4±0.008 8 0.372 7±0.011 0 0.159 6±0.003 4
C B A A C
Ⅵ :20% 0.349 0±0.001 0 0.342 6±0.006 1 0.294 2±0.002 6 0.244 8±0.073 9 0.252 9±0.001 7
B A B C A
2.2　猪毛蒿精油对 ALP活力的影响
从表 2可以看出 ,与对照组 Ⅰ相比 ,在 8 ,12 h 时各处理组的 A LP 活力显著下降;除第 Ⅲ处理组 ,在
2 h时 ,各处理组的 A LP 活力显著降低;在 4 h时 , ALP 活力显著升高;在24 h 时 ,第 Ⅱ至第Ⅳ处理组的
ALP活力显著降低.
表 2　猪毛蒿精油对玉米象成虫 ALP 活力的影响
组别 酶活力 /(μm ol/(m g/min))
2 h 4 h 8 h 12 h 24 h
Ⅰ :CK 0.018 95±0.000 3 0.011 2±0.001 4 0.008 8±0.000 1 0.012 5±0.000 1 0.015 6±0.000 7
A E D C B
Ⅱ:1% 0.017 2±0.000 2 0.014 1±0.000 7 0.006 6±0.000 5 0.010 5±0.001 2 0.009 7±0.000 2
BC D E D D
Ⅲ:5% 0.017 8±0.000 2 0.013 5±0.000 5 0.016 6±0.000 1 0.010 7±0.000 3 0.009 8±0.000 5
AB DE A D D
Ⅳ:10% 0.014 3±0.000 5 0.016 5±0.000 3 0.014 5±0.000 3 0.007 6±0.000 4 0.012 3±0.000 3
D C B E C
Ⅴ:15% 0.016 0±0.000 0 0.023 4±0.000 8 0.012 3±0.000 1 0.015 0±0.000 9 0.015 5±0.000 6
C A C B B
Ⅵ :20% 0.099 3±0.000 9 0.019 7±0.000 3 0.014 4±0.000 2 0.017 1±0.000 7 0.017 0±0.000 6
E B B A A
2.3　猪毛蒿精油对α-NACarE活力的影响
从表 3中可以看出 ,与对照组Ⅰ相比 ,在2 ,12 , 24 h时 ,各处理组的α-NACarE 活力差异显著;在4 h
时 ,第 Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ 处理组的α-NACarE 活力显著降低;在 8 h 时 ,第Ⅲ至第 Ⅵ处理组的α-NACarE 活力与
对照相比显著升高.
118
第 4 期 尚利娜 ,等:猪毛蒿精油对玉米象体内 4 种解毒酶活力的抑制
表 3　猪毛蒿精油对玉米象成虫α-NACarE活力的影响
组别 酶活力/(μmol/(mg/min))
2 h 4 h 8 h 12 h 24 h
Ⅰ :CK 0.063 1±0.003 01 0.030 9±0.000 5 0.013 7±0.000 2 0.010 7±0.001 1 0.042 8±0.001 4
A B D D A
Ⅱ:1% 0.052 0±0.003 1 0.037 3±0.002 7 0.009 9±0.002 6 0.039 0±0.000 6 0.035 3±0.001 9
B A D A B
Ⅲ:5% 0.033 2±0.000 9 0.021 9±0.000 9 0.042 1±0.001 4 0.005 4±0.000 9 0.035 9±0.001 2
C C A E B
Ⅳ:10% 0.017 5±0.000 4 0.029 6±0.000 9 0.037 8±0.005 8 0.018 2±0.001 2 0.019 6±0.001 2
D B AB C D
Ⅴ:15% 0.015 1±0.004 0 0.014 6±0.000 4 0.024 6±0.002 9 0.017 5±0.000 2 0.014 7±0.000 3
D D C C E
Ⅵ :20% 0.019 5±0.001 7 0.022 4±0.000 6 0.031 9±0.000 1 0.035 2±0.000 2 0.024 0±0.000 1
D C BC B D
2.4　猪毛蒿精油对 GSTs的影响
从表 4中可以看出 ,与对照组 Ⅰ相比 ,在 2 h 时 ,各处理组的 GSTs活力显著升高;在 4 h 时 ,第 Ⅳ
至第 Ⅵ处理组的 GSTs活力显著降低;在 8 h时 ,除第 Ⅱ处理组外 ,各处理组的 GST s活力显著升高;在
12 h和 24 h时 ,第 Ⅱ至第Ⅳ处理组的 GSTs活力与对照相比显著升高.
表 4　猪毛蒿精油对玉米象成虫 GSTs活力的影响
组别 酶活力/(D/(mg/min))
2 h 4 h 8 h 12 h 24 h
Ⅰ :CK 0.796 4±0.049 6 1.528 0±0.027 1 2.032 1±0.040 3 2.085 3±0.012 7 2.544 6±0.015 2
E B C C C
Ⅱ:1% 1.231 0±0.038 1.999 9±0.017 4 1.704 4±0.010 0 2.686 2±0.007 5 3.684 4±0.026 7
C A D B A
Ⅲ:5% 1.345 3±0.062 1 1.584 8±0.020 2 2.230 4±0.027 3 3.138 8±0.153 2 3.176 3±0.092 1
C B B A B
Ⅳ:10% 2.205 1±0.052 2 1.407 3±0.042 9 2.706 8±0.109 1 3.173 3±0.061 8 2.752 4±0.034 5
A C A A E
Ⅴ:15% 1.078 5±0.024 1.309 6±0.014 7 2.051 2±0.026 9 1.888 4 ±0.020 6 1.809 2±0.059 3
D CD C C D
Ⅵ :20% 1.617 9±0.035 8 1.381 8±0.030 4 2.391 1±0.054 9 1.918 6±0.011 0 2.394 4±0.063 0
B D B C C
3　讨论
经猪毛蒿精油触杀后 ,玉米象体内 4种解毒酶的活性发生了变化.磷酸酯酶和羧酸酯酶是昆虫体内
重要的解毒酶系之一 ,在对有机磷化合物的解毒作用中起重要的作用.它们代谢能力的增强能够抵御杀
虫剂的攻击 ,在许多害虫中发现这些酶活性的高低与昆虫对杀虫药剂的敏感性有着密切的关系.许多杀
虫药剂能够抑制它们的活性 ,使其降低对酯类杀虫药剂的降解[ 13] .通过对酸性磷酸酯酶 、碱性磷酸酯酶
和羧酸酯酶的测试发现 ,与对照相比 ,它们活性受到了抑制 ,这就可能导致虫体不能将精油代谢 ,从而引
发玉米象的中毒或死亡.
谷胱甘肽-S-转移酶是昆虫对杀虫药剂代谢中重要的共扼酶系之一 ,它催化内源性的 GSH 反应 ,对
底物进行亲核共扼代谢 ,特别是许多有机磷化合物能被谷胱甘肽-S-转移酶作用解毒[ 14] .通过对谷胱甘
肽-S-转移酶活性的测试发现 ,在低浓度处理时(第 Ⅱ至第Ⅳ处理组),谷胱甘肽-S-转移酶被诱导表现为
活性升高 ,在高浓度处理时(第Ⅴ至第Ⅵ 处理组),谷胱甘肽-S-转移酶的活性受到抑制.这种变化反映出
低浓度的猪毛蒿精油进入虫体内后 ,玉米象为了抵抗外源物质 ,激发了体内谷胱甘肽-S-转移酶的活力 ,
从而达到解毒的作用;而浓度较高的精油进入玉米象体内后 ,谷胱甘肽-S-转移酶的活性受到抑制 ,这就
可能使玉米象的正常解毒代谢受到抑制 ,使外源有毒物质在虫体内积累 ,引起了玉米象的中毒或死亡.
119
东 北 师 大 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 42卷
本试验从蛋白质水平上研究了猪毛蒿精油对玉米象体内 4种解毒酶活力的影响 ,至于酶的变化是
在表达量上发生改变还是合成了新的同工酶则需要从分子水平上进行深入的研究.
[参　考　文　献]
[ 1] 　SHAAY E , KOSTJUKOVSKI M , EI LBERG J , et al.Plant oils as fumigants and contact insecticides for the cont rol of s to red-
p rodu ct in sects[ J] .Journal of Stored Products Research , 1997 , 33(1):715-715.
[ 2] 　严晓平 ,黎万武 ,刘作伟 ,等.我国主要储粮害虫抗性调查研究[ J] .粮食储藏 , 2004 , 32(4):17-25.
[ 3] 　BANDODEP C P , CAMPBELL W V , N ELSON L A.T oxicity of 4 organophorus in secticides to a malathion resi stan t s t rain of
the Indian meal moth in north Carolina USA [ J] .J ou rnal of E conomic Entomology , 1981 , 74(4):382-384.
[ 4] 　WAT TER F L.E ffectiveness of lindane , malathion , methoxych lor and pyrethins piperonyl bu tooxide again st th e h airy spider
beetle ptinuks villager [ J] .J ournal of Economic En tomology , 1961 , 54:397.
[ 5] 　WILKIN D R , HOPE J A.Evalu at ion of pes ticides agains t stored product m ites [ J] .Jou rnal of Stored Produ cts Research , 1973
(8):323-327.
[ 6] 　徐汉虹.杀虫植物与植物性杀虫剂[ M] .北京:中国农业出版社 , 2001:127.
[ 7] 　赵善欢 ,万树青.杀虫植物的研究及应用进展[ J] .广东农业科学, 1997(1):26-28.
[ 8] 　王新国 ,徐汉虹 ,赵善欢.植物源光活化杀虫剂研究新进展[ J] .西安联合大学学报 , 2001 , 4(2):5-11.
[ 9] 　BESSEY O A , LOWRY O H , BROCK M J.A m ethod for th e rapid determination of alkaline ph osphatase w ith five cubic
mi llimeters of serum [ J] .J ou rnal of Biological Chemis t ry , 1946 , 15:321-329.
[ 10] 　ASPEREN VAN K.A stu dy of hou se f ly esterase by means of a sen siti ve colorim et ric method [ J] .Journal of In sect
Physiology ,1962(8):401-416.
[ 11] 　HABIG W H.Assays for dif ferentiat ion of glutathiones- S- t ransferase//[ G] .Methods in enzymolog.NewYork:Academic Press ,
1981:484-490.
[ 12] 　BRADFORD M M.A rapid and sensi ti ve method fo r th e quant ifi cation of microgram quan tit ies of protein u ti li zing the principle
of p rotein-dry binding [ J] .Analytical Bioch emis t ry , 1976 , 72:248-254.
[ 13] 　郭凤英 ,赵志模 ,邓新平.朱砂叶螨抗药性与羧酸酯酶活性的关系[ J] .农药学学报 , 1999 , 1(2):91-93.
[ 14] 　吕敏 ,刘惠霞 ,吴文君.谷胱甘肽 S-转移酶与昆虫抗药性的关系[ J] .昆虫知识 , 2003 , 43(3):204-207.
[ 15] 　张宗炳 ,樊德方.杀虫药剂的环境毒理学[ M] .北京:农业出版社 , 1989:111-128.
Inhibition on the activities of detoxification enzymes in Sitophilus zeamais
of essential oil extracted from Artemisia scoparia
SHANG Li-na1 ,YUAN Hai-bin1 , 2 ,WEI Chun-yan1 , 3 , REN Bing-zhong1
(1.S chool of Life Sciences , Northeast Normal University , Changchun 130118 , China;
2.Facul ty of Agronomy , Ji lin Agricul tu ral U niversi ty , Changchun 130024 , China;
3.Jilin Ent ry-Exit In spection and Quarant ine Bu reau , Changchun 130062 , China)
Abstract:Plant essential oi l w hich is propo sed as one of the most potent ial sto red grains protectant and
repellents has bet ter bioact ivity against insects and effect enzymes in their body .The activities of
detoxif ication enzymes in S i tophihus zeamais (Motschulsky) which w ere t reated w ith f ive
concentrations g radients (1%, 5%, 10%, 15%and 20%)o f essential oil e xt racted f rom Artemisia
scoparia Waldst.et Kitag.were measured at 2 , 4 , 8 , 12 and 24 h.The resul ts show ed the activit ies of
phosphatase and carboxy lesterase were inhibited.At the lowe r concentration(from Ⅱ to Ⅳ t reatment
group), the act ivity of g lutathione-S-t ransferase w as induced to increase;at the higher concentrat ion
(f rom Ⅴ to Ⅵ t reatment group), the act ivity of g lutathione-S-t ransferase w as inhibited.This study
w ould help to elucidate the insecticidal mechanisms of essential oil.
Keywords:essent ial oil;Artem isia scoparia;S itophilus zeamais;enzyme activity
(责任编辑:方　林)
120