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Effects of sublethal concentrations of lufenuron on endogenous protective and detoxifying enzymes in the diamondback moth, Plutella xylostella (L.)

虱螨脲亚致死浓度对小菜蛾保护酶系和解毒酶系活力的影响



全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2016, 43(2): 293 - 299 DOI: 10􀆰 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2016􀆰 02􀆰 017
基金项目:山西省自然科学基金(2012011035⁃3),山西农业大学引进人才科研启动基金(XB2007008)
∗通讯作者(Author for correspondence), E⁃mail: jiabtao@ foxmail. com
收稿日期: 2014 - 08 - 14
虱螨脲亚致死浓度对小菜蛾保护酶系和
解毒酶系活力的影响
贾变桃∗  焦  鹏  杨素梅
(山西农业大学农学院, 太谷 030801)
摘要: 为阐明虱螨脲对小菜蛾亚致死效应的生化机制,采用室内生物测定法测定了 LC10和 LC25亚
致死浓度处理小菜蛾 3 龄幼虫 1、6、12、24、48 和 72 h 后其体内保护酶系和解毒酶系的活力变化。
结果表明:虱螨脲 LC10处理对小菜蛾幼虫体内超氧化物歧化酶(SOD)活力表现为早期诱导、后期
抑制的作用,而对过氧化物酶(POD)则表现为先抑制后诱导的作用,对过氧化氢酶(CAT)仅在 72
h时具有诱导作用;LC25处理对 SOD 表现为诱导 -抑制 -诱导 -抑制的作用,对 POD 具有抑制作
用,而对 CAT 具有诱导作用。 经虱螨脲亚致死浓度处理后,小菜蛾幼虫体内酯酶和多功能氧化酶
活力被明显抑制,且基本表现为浓度越高抑制作用越强;而谷胱甘肽 S⁃转移酶(GST)活力仅在处理
后 1 h被诱导,之后被显著抑制。 表明虱螨脲进入小菜蛾幼虫体内后,初期可诱导 SOD、CAT 和
GST活力升高,以适应外界毒害的影响;但随着时间的延长,3 种解毒酶活力被抑制,使其难以代
谢,从而增强了对小菜蛾的毒性。
关键词: 虱螨脲; 亚致死浓度; 小菜蛾; 保护酶系; 解毒酶系
Effects of sublethal concentrations of lufenuron on endogenous protective and
detoxifying enzymes in the diamondback moth, Plutella xylostella (L. )
Jia Biantao∗   Jiao Peng  Yang Sumei
(College of Agriculture, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi Province, China)
Abstract: In order to clarify the biochemical mechanism of sublethal effect of lufenuron in Plutella
xylostella (L. ), the activities of protective enzymes and detoxifying enzymes were determined after the
third instar larvae of P. xylostella treated for 1, 6, 12, 24, 48 and 72 h with LC10 or LC25 concentrations
of lufenuron using cabbage leaf dipping method. The results showed that, under the treatment of LC10
concentration of lufenuron, the activity of superoxide dismutase ( SOD) was induced firstly and then
inhibited, while the activity of peroxidase (POD) was mainly inhibited firstly and then induced, and the
activity of catalase ( CAT) was only induced at 72 h after treatment; under the treatment of LC25
concentration of lufenuron, the SOD activity showed an induced⁃inhibited⁃induced⁃inhibited
phenomenon, and the POD activity was inhibited while the CAT activity was induced obviously after
treatment. Furthermore, the activities of esterase and mixed⁃function oxidase were inhibited significantly
by sublethal concentrations of lufenuron and the inhibition increased as the concentrations increased,
while the activity of glutathione S⁃transferase (GST) was only induced at one hour after treatment, and
then inhibited significantly. Therefore, the SOD, CAT and GST activities of larvae could be firstly
induced by sublethal concentrations of lufenuron, which made the diamondback moth become more
tolerant to this insecticide, but when treatment time was prolonged, the activities of detoxification
enzymes were inhibited, resulting in difficult metabolization of lufenuron, and thus increasing the toxicity
to P. xylostella.
Key words: lufenuron; sublethal concentration; Plutella xylostella; protective enzyme;
detoxifying enzyme
    小菜蛾 Plutalla xylostella (L. )是一种重要的十
字花科蔬菜害虫,目前已对多种杀虫剂产生了抗药
性,几乎涉及所有防治用药(刘霞等,2013)。 虱螨
脲(lufenuron)属苯甲酰基脲类昆虫生长调节剂,其
作用机制与传统杀虫剂不同,能够抑制昆虫几丁质
合成酶的活性,阻碍表皮几丁质的生物合成,使昆虫
的蜕皮、化蛹受阻而导致死亡(吴钜文,2002)。 目
前虱螨脲主要用于防治棉花、玉米、蔬菜、果树上的
鳞翅目幼虫(孙凌莉等,2011)。
杀虫剂施用于田间后,除了对昆虫的直接杀死
作用以外,随着个体间接触药量的差异以及时间的
推移,还存在着亚致死效应,包括害虫生物学和生态
学行为的改变、生殖力的变化以及抗药性的发展等
(王小艺,2004)。 虱螨脲亚致死浓度可抑制棉铃虫
Helicoverpa armigera幼虫生长,延缓发育,使幼虫历
期、蛹期延长;同时降低其生育繁殖能力,使幼虫存
活率、化蛹率、羽化率、产卵量和卵孵化率等有所下
降,畸形蛹和畸形蛾比例明显增加 (姚永生等,
2008)。 虱螨脲 LC30亚致死浓度可显著抑制亚洲玉
米螟 Ostrinia furnacalis 的生长发育和繁殖,表现为
幼虫历期延长,蛹重、化蛹率、羽化率和产卵量降低
(游灵等,2012)。 虱螨脲 LC50浓度处理小菜蛾 4 龄
幼虫后所化蛹为畸形,没有成虫羽化,处理 2 龄和 3
龄幼虫后所化蛹的长度和重量显著降低,羽化率分
别只有对照的 41%和 16% (Josan & Singh,2000)。
昆虫体内存在的保护酶系和解毒酶系在杀虫剂
代谢和害虫抗药性的形成中发挥着重要作用,通过
测定其活力变化来研究杀虫剂的亚致死效应,进而
预测害虫的种群动态已经成为毒理学研究的重要内
容(尹显慧等,2008)。 目前国内外很少有虱螨脲亚
致死浓度对小菜蛾体内保护酶系和解毒酶系活力影
响的相关报道,因此,本研究在毒力测定的基础上,
通过亚致死浓度虱螨脲对小菜蛾幼虫进行处理,分
析其体内保护酶和解毒酶活力的变化,旨在阐明虱
螨脲对小菜蛾的毒理作用和亚致死效应机制,以期
为应用虱螨脲科学合理地防治小菜蛾提供理论
依据。
1 材料与方法
1􀆰 1 材料
供试昆虫及药剂:小菜蛾幼虫于 2010 年秋采自
山西省太谷县郊区甘蓝田,在室内用未接触农药的
油菜苗和新鲜甘蓝叶饲养,成虫在养虫笼中饲喂
10%蔗糖水补充营养。 饲养条件为温度 25 ± 1℃、
相对湿度 70%左右、光周期 14 L ∶ 10 D。 农药:5%
虱螨脲(lufenuron)乳油(美除),瑞士先正达公司。
试剂:Triton X⁃100 购自天津市光复精细化工研
究所;氮蓝四唑(nitro⁃blue tetrazolium,NBT)、苯硫脲
(phenylthiourea,PTU)购自上海蓝季科技发展有限
公司,进口分装;还原型谷胱甘肽(reduced Glutathi⁃
one,GSH)、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic
acid,EDTA)、二硫苏糖醇(dithiothreitol,DTT)、苯甲
基磺酰氟(phenylmethanesulfonyl fluoride,PMSF)、牛
血清蛋白( bovine albumin,BSA)购自美国 Amresco
公司;对硝基苯甲醚、NADPH 还原型辅酶Ⅱ购自上
海金穗生物科技有限公司;十二烷基磺酸钠(sodium
dodecyl sulfonate,SDS)、1⁃氯⁃2,4⁃二硝基苯(1⁃chlo⁃
ro⁃2,4⁃dinitrobenzene,CDNB)等其它试剂均为国产
分析纯。
仪器: Sorvall ST16R 台式冷冻离心机,美国
Thermo Fisher Scientific;754 型紫外可见分光光度
计,山东高密彩虹分析仪器有限公司;MGC⁃300A 光
照培养箱,上海一恒科学仪器有限公司。
1􀆰 2 方法
1􀆰 2􀆰 1 虱螨脲对小菜蛾 3 龄幼虫的毒力测定
采用浸叶法测定(洪珊珊等,2014)。 根据预试
验结果,用清水 (含质量分数 0􀆰 02% 的 Triton
X⁃100)配制虱螨脲系列浓度药液。 将新鲜干净的
甘蓝叶片剪成直径约 5 cm左右的叶碟,浸入系列浓
度药液中 20 s,以清水(含质量分数 0􀆰 02%的 Triton
X⁃100)为对照。 处理叶片在室温下晾干后放入底
部垫有湿滤纸的直径 6􀆰 5 cm塑料培养皿中,每皿放
入 1 片处理叶,接入大小一致的 3 龄幼虫 10 头,每
处理重复 5 次。 置于温度 25 ± 1℃、相对湿度 70%
492 植  物  保  护  学  报 43 卷
左右、光周期 14 L ∶ 10 D的光照培养箱中培养,72 h
后检查试虫死亡情况并统计死亡率。 死亡标准为虫
体变黑,或用镊子触碰虫体,虫体无反应,或虫体已
严重变形,行动不正常者。
1􀆰 2􀆰 2 小菜蛾幼虫体内保护酶活力测定
在杀虫剂对昆虫的亚致死效应研究中,一般选
择 LC1 ~ LC50之间的剂量作为亚致死剂量(韩文素
等,2011)。 本研究根据毒力测定结果以 LC10和
LC25作为亚致死浓度,以含 0􀆰 02% Triton X⁃100 的
清水作为对照,共 3 个处理。 小菜蛾幼虫处理方法
同 1􀆰 2􀆰 1。 分别于处理后 1、6、12、24、48 和 72 h 取
存活幼虫冻存于 - 39℃冰箱备用。 取各处理的小菜
蛾幼虫 20 头左右,置于玻璃匀浆器中,加入 0􀆰 1
mol / L磷酸缓冲液( pH 7􀆰 0,含 1% 聚乙烯吡咯烷
酮)1􀆰 5 mL,冰浴条件下充分匀浆,4℃、8 000 r / min
下离心 20 min,取上清液为待测酶液。
超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活
力测定参照冯宏祖等(2008)方法,略有改进。 在试
管中加入 5 mL反应液(含 50 mmol / L pH 7􀆰 0 的磷
酸缓冲液、 75 μmol / L NBT、10 μmol / L EDTA、13
mmol / L蛋氨酸、2 μmol / L 核黄素)和 100 μL 上述
酶液混合均匀,以不加酶液管作为最大光反应还原
管。 置于 25℃、3 000 lx下反应 30 min,遮光停止反
应,以未进行光照的相同反应管为对照管,迅速测定
OD560值,以达到 50%抑制率所需的酶量为 1 个 SOD
活力单位(U / mg蛋白)。
过氧化物酶( peroxidase,POD)活力测定参照
Simon et al. (1974)方法,略有改动。 在试管中加入
100 μL上述酶液与 3 mL 反应液(含 50 mmol / L pH
6􀆰 0 的磷酸缓冲液、2% H2O2、50 mmol / L 愈创木
酚),混匀后准确计时反应 10 min,以加入 100 μL蒸
馏水于 3 mL反应液为对照,在 470 nm 处测定其吸
光值,POD活力用 OD470·min - 1·mg - 1蛋白表示。
过氧化氢酶(catalase,CAT)活力测定参照李周
直等(1994)方法。 上述提取酶液稀释 10 倍取 1
mL,加入 1 mmol / L H2O2 1 mL于 25℃水浴中反应 2
min,反应完毕后加入 10% H2SO4 2 mL 终止反应。
用 2 mmol / L KMnO4 滴定剩余的 H2O2,记录所需
KMnO4 的量。 用酶分解 H2O2 的量计算 CAT 活力
(mg·min - 1·mg - 1蛋白)。
1􀆰 2􀆰 3 小菜蛾幼虫体内解毒酶活力测定
酯酶 ( esterase, EST)活力测定参照 Hama &
Hosoda(1983)方法。 取不同处理小菜蛾幼虫置于
玻璃匀浆器中,加入预冷的 0􀆰 1 mol / L pH 7􀆰 0 磷酸
缓冲液 2􀆰 5 mL,在冰浴中充分匀浆,10 000 r / min、
4℃离心 20 min,所得上清液用 0􀆰 1 mol / L pH 7􀆰 0 磷
酸缓冲液稀释 10 倍作为测定酶液。 在试管中加入
2 mL 0􀆰 06 mol / L α⁃乙酸萘酯及 1 mL 酶液,30℃恒
温水浴反应 30 min 后,加入 1 mL 显色液(1%固蓝
RR盐和 5% SDS以 2 ∶ 5(v ∶ v)临用前混合而成)。
稳定 30 min后,在分光光度计上测定 OD600值,每处
理重复 3 次。 由 α⁃萘酚制作标准曲线并查出 α⁃萘
酚的生成量(mmol / L),测定酶液中蛋白质含量,计
算 EST活力(μmol·30 min - 1·mg - 1蛋白)。
谷胱甘肽 S⁃转移酶 ( glutathione S⁃transferase,
GST)活力测定参照 Oppenoorth et al. (1979)方法。
酶液提取方法同酯酶,仅磷酸缓冲液替换为 pH 7􀆰 6
的。 在试管中分别加入 0􀆰 9 mL 0􀆰 1 mol / L pH 7􀆰 6
磷酸缓冲液、0􀆰 1 mL 酶液、1 mL 6 mmol / L GSH、1
mL 1􀆰 2 mmol / L CDNB 使反应开始,用分光光度计
于 340 nm 下测定 5 min 内吸光值的变化值。 测定
酶液中蛋白质含量,计算 GST 活力(△OD·min - 1·
mg - 1蛋白)。
多功能氧化酶 ( mixed⁃function oxidase, MFO)
O⁃脱甲基活力测定参照 Yu & Nguyen(1992)方法。
取不同处理小菜蛾幼虫置于玻璃匀浆器中,加入预
冷 0􀆰 1 mol / L pH 7􀆰 8 的磷酸缓冲液(含 1 mmol / L
EDTA、1 mmol / L DTT、 1 mmol / L PTU、 1 mmol / L
PMSF和 10% 甘油) 2􀆰 5 mL,在冰浴中充分匀浆,
15 000 r / min、4℃离心 20 min,所得上清液用 0􀆰 1
mol / L、pH 7􀆰 8 的磷酸缓冲液稀释 10 倍作为测定酶
液。 反应体系:4 mmol / L对硝基苯甲醚 0􀆰 2 mL、pH
7􀆰 8 磷酸缓冲液 0􀆰 8 mL、0􀆰 5 mmol / L NADPH 1 mL、
酶液 1 mL,以不加 NADPH 为对照。 于 37℃恒温水
浴 30 min,加入 1 mol / L HCl 1 mL 终止反应。 用 5
mL氯仿萃取 10 min,取氯仿层 3􀆰 5 mL到另一试管,
加入 0􀆰 5 mol / L NaOH 3􀆰 5 mL萃取 10 min,取 3 mL
NaOH溶液层于分光光度计 405 nm 处测定吸光值。
测定酶液中蛋白质含量,计算 MFO 活力 (mOD·
min - 1·mg - 1蛋白)。
1􀆰 2􀆰 4 小菜蛾幼虫体内蛋白质含量测定
以牛血清蛋白作为标准蛋白制作标准曲线。 蛋
白质含量测定参照 Bradford(1976)方法。 取上述各
测定酶液(3 种保护酶、GST 稀释 10 倍)1 mL 于试
管中,对照管中则加入 1 mL磷酸缓冲液,加入 5 mL
考马斯亮蓝 G⁃250 试剂,混匀,25℃水浴加热 2 min,
于 595 nm处测定吸光值,根据标准曲线计算蛋白质
含量,用于上述各类酶活力的计算。
5922 期 贾变桃等: 虱螨脲亚致死浓度对小菜蛾保护酶系和解毒酶系活力的影响
1􀆰 3 数据分析
毒力测定结果用 Polo Plus 1􀆰 0 软件计算回归方
程的斜率(b) ±标准误、LC10、LC25、LC50及其 95%置
信区间;不同处理酶活力数据比较采用 DPS 7􀆰 05 软
件进行分析,应用 Duncan氏新复极差法进行差异显
著性检验。
2 结果与分析
2􀆰 1 虱螨脲对小菜蛾 3 龄幼虫的毒力
虱螨脲对小菜蛾 3 龄幼虫 72 h时的 LC10(95%
CL)、LC25 (95% CL)和 LC50 (95% CL)值分别为
0􀆰 080(0􀆰 028 ~ 0􀆰 158)、0􀆰 294 (0􀆰 148 ~ 0􀆰 481)和
1􀆰 250(0􀆰 811 ~ 1􀆰 891)mg / L,毒力回归方程的斜率 b
为 1􀆰 074 ± 0􀆰 133。 综合比较后选择 LC10和 LC25作
为亚致死浓度处理小菜蛾 3 龄幼虫进行后续试验。
2􀆰 2 虱螨脲对小菜蛾体内保护酶系活力的影响
小菜蛾 3 龄幼虫经虱螨脲亚致死浓度处理后 1
h,SOD活力比对照显著增强,但 LC10和 LC25处理之
间无明显差异;6 h 时,处理组与对照之间无显著差
异;12 h 时,LC10处理 SOD 活力显著大于对照,而
LC25处理则显著低于对照;但 24 ~ 48 h期间,LC25处
理显著大于对照,而 LC10处理则与对照相当(24 h)
或显著低于对照(48 h);到 72 h 时,处理组的酶活
力均显著低于对照。 表明虱螨脲 2 个亚致死浓度对
SOD活力的影响不同,低浓度处理表现为早期诱
导、后期抑制的作用;而高浓度则表现为诱导 -抑
制 -诱导 -抑制的作用(表 1)。
LC10处理下 POD 活力仅 1 h 和 24 h 时低于对
照,其它时间均显著高于对照,且变化趋势与对照类
似,均为 1 ~ 12 h 酶活力较高,至 24 h 降到最低水
平,48 ~ 72 h又升高。 说明 LC10处理对 POD活力具
有早期抑制、后期诱导的作用。 相反,LC25处理的
POD活力在 1 h时最高,且显著大于对照,其它时间
除 72 h 与对照相当外,均显著低于对照,且在 12 h
时最低。 说明 LC25处理对 POD 活力仅在早期具有
短暂诱导作用,之后被抑制,到 72 h恢复(表 1)。
LC10处理后 1 ~ 48 h的 CAT活力与对照无显著
差异,处理 72 h 后显著高于对照;而 LC25处理后 1、
24、72 h 时 CAT活力均显著高于对照。 表明虱螨脲
对 CAT活力具有一定的诱导作用(表 1)。
表 1 虱螨脲亚致死浓度处理后小菜蛾 3 龄幼虫体内保护酶活力的变化
Table 1 Dynamics of protective enzyme activities in third instar larvae of Plutella xylostella treated with lufenuron

Enzyme
处理
Treatment
时间 Time (h)
1 6 12 24 48 72
超氧化物歧化酶 CK 16􀆰 479 ±1􀆰 505 b 17􀆰 481 ±1􀆰 614 a 13􀆰 734 ±0􀆰 048 b 12􀆰 272 ±0􀆰 427 b 15􀆰 075 ±0􀆰 458 b 13􀆰 504 ±0􀆰 194 a
SOD (U/ mg pro. ) LC10 21􀆰 194 ±0􀆰 642 a 15􀆰 444 ±0􀆰 085 a 19􀆰 164 ±1􀆰 086 a 12􀆰 043 ±0􀆰 678 b 11􀆰 208 ±0􀆰 719 c 6􀆰 998 ±0􀆰 385 c
LC25 21􀆰 360 ±1􀆰 604 a 17􀆰 656 ±0􀆰 776 a 10􀆰 134 ±0􀆰 235 c 14􀆰 700 ±0􀆰 152 a 17􀆰 958 ±0􀆰 207 a 9􀆰 257 ±0􀆰 395 b
过氧化物酶 CK 0􀆰 787 ±0􀆰 012 b 0􀆰 635 ±0􀆰 004 b 0􀆰 743 ±0􀆰 006 b 0􀆰 442 ±0􀆰 010 a 0􀆰 575 ±0􀆰 007 b 0􀆰 631 ±0􀆰 004 b
POD (OD470·min -1· LC10 0􀆰 752 ±0􀆰 007 c 0􀆰 817 ±0􀆰 011 a 0􀆰 843 ±0􀆰 007 a 0􀆰 379 ±0􀆰 010 b 0􀆰 758 ±0􀆰 013 a 0􀆰 817 ±0􀆰 010 a
mg -1 pro. ) LC25 0􀆰 957 ±0􀆰 010 a 0􀆰 538 ±0􀆰 002 c 0􀆰 317 ±0􀆰 010 c 0􀆰 396 ±0􀆰 005 b 0􀆰 400 ±0􀆰 005 c 0􀆰 642 ±0􀆰 009 b
过氧化氢酶 CK 0􀆰 556 ±0􀆰 021 b 0􀆰 752 ±0􀆰 060 a 0􀆰 710 ±0􀆰 027 a 0􀆰 520 ±0􀆰 011 b 0􀆰 543 ±0􀆰 029 a 0􀆰 595 ±0􀆰 005 b
CAT (mg·min -1· LC10 0􀆰 546 ±0􀆰 000 b 0􀆰 833 ±0􀆰 010 a 0􀆰 728 ±0􀆰 033 a 0􀆰 496 ±0􀆰 026 b 0􀆰 488 ±0􀆰 028 a 0􀆰 697 ±0􀆰 022 a
mg -1 pro. ) LC25 0􀆰 621 ±0􀆰 011 a 0􀆰 712 ±0􀆰 010 a 0􀆰 650 ±0􀆰 012 a 0􀆰 592 ±0􀆰 004 a 0􀆰 563 ±0􀆰 007 a 0􀆰 740 ±0􀆰 014 a
    表中数据为平均数 ±标准误。 同列数据后不同小写字母表示经 Duncan 氏新复极差法检验在 P < 0􀆰 05 水平差异显著。
Data are mean ± SE. Different letters in the same column indicate significant difference at P < 0􀆰 05 level by Duncan’ s new multiple
range test.
2􀆰 3 虱螨脲对小菜蛾体内解毒酶系活力的影响
虱螨脲亚致死浓度处理可显著抑制小菜蛾幼虫
体内 EST活力,且 LC25处理的抑制作用大于 LC10处
理(表 2)。 虱螨脲亚致死浓度处理 1 h后 GST活力
显著高于对照,但处理后 6 h,处理组和对照组无显
著差异;处理后 12 ~ 72 h,除 48 h 时 LC10处理和 24
h时 LC25处理与对照无显著差异外,其余时间内处
理组 GST活力均显著低于对照组,但 2 个处理组间
无显著差异(表 2)。 经虱螨脲亚致死浓度处理后
1 ~ 72 h,小菜蛾幼虫体内多功能氧化酶 O⁃脱甲基
活力与对照相比,有不同程度的下降;除处理后 12
h,LC10处理的酶活力低于 LC25处理外,其余时间段
均为 LC10处理高于 LC25处理,说明虱螨脲浓度愈
高,对该酶的抑制能力愈强(表 2)。
692 植  物  保  护  学  报 43 卷
表 2 虱螨脲亚致死浓度处理后小菜蛾 3 龄幼虫体内解毒酶活力的变化
Table 2 Dynamics of detoxifying enzyme activities in third instar larvae of Plutella xylostella treated with lufenuron

Enzyme
处理
Treatment
时间 Time (h)
1 6 12 24 48 72
酯酶 CK 0􀆰 269 ±0􀆰 004 a 0􀆰 302 ±0􀆰 002 a 0􀆰 234 ±0􀆰 004 a 0􀆰 259 ±0􀆰 010 a 0􀆰 265 ±0􀆰 005 a 0􀆰 253 ±0􀆰 007 a
EST (μmol·30 min -1· LC10 0􀆰 249 ±0􀆰 013 ab 0􀆰 270 ±0􀆰 004 b 0􀆰 217 ±0􀆰 006 b 0􀆰 220 ±0􀆰 011 b 0􀆰 247 ±0􀆰 005 a 0􀆰 221 ±0􀆰 005 b
mg -1 pro. ) LC25 0􀆰 225 ±0􀆰 005 b 0􀆰 248 ±0􀆰 003 c 0􀆰 205 ±0􀆰 004 b 0􀆰 226 ±0􀆰 011 ab 0􀆰 189 ±0􀆰 006 b 0􀆰 205 ±0􀆰 010 b
谷胱甘肽⁃S⁃转移酶 CK 6􀆰 031 ±0􀆰 060 b 6􀆰 160 ±0􀆰 072 a 6􀆰 920 ±0􀆰 066 a 5􀆰 416 ±0􀆰 049 a 5􀆰 200 ±0􀆰 027 a 5􀆰 524 ±0􀆰 084 a
GST (△OD·min -1· LC10 6􀆰 414 ±0􀆰 101 a 6􀆰 000 ±0􀆰 109 a 6􀆰 426 ±0􀆰 176 b 4􀆰 820 ±0􀆰 039 b 5􀆰 002 ±0􀆰 045 ab 5􀆰 181 ±0􀆰 143 b
mg -1 pro. ) LC25 6􀆰 396 ±0􀆰 077 a 6􀆰 417 ±0􀆰 207 a 6􀆰 219 ±0􀆰 077 b 4􀆰 949 ±0􀆰 081 b 4􀆰 846 ±0􀆰 121 b 4􀆰 843 ±0􀆰 037 b
多功能氧化酶 CK 5􀆰 091 ±0􀆰 026 a 4􀆰 974 ±0􀆰 072 a 5􀆰 111 ±0􀆰 034 a 4􀆰 905 ±0􀆰 022 a 5􀆰 186 ±0􀆰 053 a 5􀆰 131 ±0􀆰 018 a
MFO (mOD·min -1· LC10 4􀆰 856 ±0􀆰 039 ab 4􀆰 635 ±0􀆰 042 b 4􀆰 401 ±0􀆰 093 c 4􀆰 347 ±0􀆰 057 b 4􀆰 667 ±0􀆰 052 b 4􀆰 600 ±0􀆰 066 b
mg -1 pro. ) LC25 4􀆰 751 ±0􀆰 122 b 4􀆰 595 ±0􀆰 095 b 4􀆰 801 ±0􀆰 095 b 4􀆰 185 ±0􀆰 041 c 4􀆰 553 ±0􀆰 050 b 4􀆰 302 ±0􀆰 066 c
    表中数据为平均数 ±标准误。 同列数据后不同小写字母表示经 Duncan 氏新复极差法检验在 P < 0􀆰 05 水平差异显著。
Data are mean ± SE. Different letters in the same column indicate significant difference at P < 0􀆰 05 level by Duncan’ s new multiple
range test.
3 讨论
昆虫体内的保护酶主要包括 SOD、 POD 和
CAT,SOD能清除超氧阴离子自由基(O -2 )而形成
H2O2,H2O2 能与 O -2 形成毒性更强的氢氧自由基
(HO·),而 POD 和 CAT 具有分解 H2O2 的作用,正
常情况下,细胞内自由基的产生和清除是在 3 种酶
协调作用下进行的,处于动态平衡状态,使自由基维
持在一个低水平,从而防止自由基对生物体的毒害,
一旦保护酶系遭到破坏,导致生物机体内氧自由基
浓度过高,将破坏生物功能分子,使细胞功能受到威
胁(李周直等,1994;张友军等,2003)。 昆虫可通过
提高其体内保护酶活力以适应外界毒害的影响,从
而增强其抗逆性和耐药性,如溴氰菊酯可刺激菜青
虫 Pieris rapae、褐边绿刺蛾 Thosea pastornata和褐刺
蛾 Parasa consocia 体内保护酶活力的升高(李周直
等,1994);腐胺、亚精胺可提高小菜蛾体内 SOD 和
POD活力(王楠等 2008;2009)。 但有些杀虫剂如光
活化杀虫剂 α⁃三噻吩可抑制淡色库蚊 Culex pipiens
体内 SOD、POD和 CAT 活力,使虫体产生的 O -2 等
活性氧无法及时清除,导致昆虫正常生理功能失衡,
严重时甚至死亡(蒋志胜等,2003)。 本研究发现,
虱螨脲亚致死浓度处理对小菜蛾 3 龄幼虫体内 SOD
活力表现为早期诱导、后期抑制的作用,对 POD 活
力表现为先抑制后诱导作用,对 CAT 活力影响不
大,仅在处理后 72 h 具有诱导作用;而高浓度处理
对 SOD活力表现为诱导 -抑制 -诱导 -抑制的作
用,对 POD活力除 1 h有诱导作用外,6 ~ 48 h 均被
显著抑制,对 CAT活力主要表现为诱导作用。 这表
明小菜蛾幼虫会对进入其体内的虱螨脲产生一定的
应激反应,在某些时间段可提高保护酶活力,以清除
自由基对虫体的毒害;但不同保护酶对不同浓度虱
螨脲的反应存在差异,这可能是小菜蛾在不同环境
胁迫下采取的一种生存对策(陈列忠等,2005),如
高浓度处理对 SOD活力的影响最为复杂,这种作用
模式可能是小菜蛾幼虫在受到虱螨脲处理时迅速提
高 SOD 活力,以减轻自由基对虫体的毒害,但随后
由于虱螨脲的累积以及此时 POD活力被抑制,使自
由基不能被及时清除,SOD 活力被抑制,随着时间
的延长,虫体再次产生应激反应,诱导 SOD 活力上
升,但随着处理时间的延长,虱螨脲在虫体内富集量
增大而再次受到抑制。
由于生物长期的适应性,昆虫体内形成了具有
代谢分解外来有毒物质的防卫体系,其中起主要代
谢作用的酶包括酯酶、GST、微粒体多功能氧化酶等
(徐汉虹,2007)。 尹显慧等(2008)报道多杀菌素亚
致死浓度对小菜蛾幼虫体内 GST 活力具有诱导作
用,对 MFO 活力具有明显的抑制作用;谢苗和尤民
生(2011)报道氟虫腈 LC50剂量处理后,小菜蛾幼虫
体内上述 3 种解毒酶活力均升高,且显著高于未处
理对照,表明解毒酶加快了小菜蛾体内氟虫腈的代
谢,降低了小菜蛾对氟虫腈的敏感性;邢静等
(2011)报道氯虫苯甲酰胺亚致死浓度 ( LC10 和
LC25)可诱导小菜蛾 3 龄幼虫羧酸酯酶活力上升,但
对 MFO、GST 和芳基酰胺酶有明显抑制作用。 这说
明小菜蛾幼虫体内解毒代谢酶对不同杀虫剂的反应
是不同的。 本研究中虱螨脲亚致死浓度处理后,小
菜蛾体内 EST 和 MFO 活力明显被抑制,且基本表
7922 期 贾变桃等: 虱螨脲亚致死浓度对小菜蛾保护酶系和解毒酶系活力的影响
现为浓度越高抑制作用越强;而 GST 活力仅在处理
后 1 h有诱导作用,之后被显著抑制。 表明虱螨脲
进入小菜蛾幼虫体内后,随着时间的延长,可抑制 3
种解毒酶活力,使其难以代谢,从而增强了对小菜蛾
的毒性。
对虱螨脲处理不同时间段小菜蛾幼虫体内保护
酶和解毒酶活力的测定结果表明,虱螨脲作用初期
会诱导小菜蛾幼虫体内 SOD、CAT 和 GST 活力升
高,以抵御外界不良环境的影响,但随后 3 种解毒酶
被抑制,药剂在虫体内累积而不能被及时代谢清除,
使虫体正常生理功能受到干扰破坏,导致生活力下
降,不能正常脱皮,甚至引起死亡。 虱螨脲等苯甲酰
基脲类杀虫剂作用机理复杂,不仅影响几丁质的合
成,还可激活几丁质酶和酚氧化酶以及干扰激素平
衡等(杨惠和张金桐,2001),目前仍有许多问题尚
待解决。 本研究仅分析了虱螨脲亚致死浓度对小菜
蛾体内保护酶和解毒酶的影响,要阐明其亚致死效
应机制及作用机理,尚需做更多的深入研究。
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(责任编辑:李美娟)
9922 期 贾变桃等: 虱螨脲亚致死浓度对小菜蛾保护酶系和解毒酶系活力的影响