全 文 ：第 wv卷 第 w期
u s s z年 w 月
林 业 科 学
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„³µqou s s z
取食不同杨树对光肩星天牛幼虫体内
羧酸酯酶活性的影响 3
李会平t 黄大庄t 纪慧芳t 闫海霞t 张宏玉u
kt1 河北农业大学林学院 保定 sztsss ~ u1 河北省承德市园林局 承德 syzsssl
摘 要 } 取食不同杨树的光肩星天牛幼虫 o其羧酸酯酶k≤¤µ∞l的活力具有明显差异 o其变化趋势基本与 y种杨树
的抗虫性程度呈负相关 ∀动力学研究表明 }羧酸酯酶的活力随杨树的抗虫性而异 o高抗的毛白杨随着取食时间增
长 o羧酸酯酶活力逐渐下降 ∀取食后的前 ts §o羧酸酯酶活力的变化主要由酶分子变构引起 ~ts §以后 o则是由酶
分子数量变化引起 o感虫的加杨 o随着取食时间的增长 o羧酸酯酶的活力逐渐上升 o其变化主要是由于羧酸酯酶的
数量差异造成的 ∀
关键词 } 杨树 ~光肩星天牛 ~羧酸酯酶
中图分类号 }≥zyv1vst 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusszlsw p ssxs p sw
收稿日期 }ussx p s{ p ts ∀
基金项目 }河北省科技厅博士基金项目k|zxwsusysl ∀
3 黄大庄为通讯作者 ∀
Εφφεχτσ οφ ∆ιφφερεντ Ποπλαρσ ον τηε Αχτιϖιτψ οφ τηε Χαρβοξψλεστερασε
ιν τηε Λαρϖαε οφ Ανοπλοπηορα γλαβριπεννισ
¬‹∏¬³¬±ªt ‹∏¤±ª⁄¤½«∏¤±ªt ¬‹∏¬©¤±ªt ≠¤± ‹¤¬¬¬¤t «¤±ª ‹²±ª¼∏u
kt q Φορεστρψ Χολλεγε οφ Ηεβει Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ Βαοδινγ sztsss ~ u1 Λανδσχαπε ανδ Γαρδενσ Αδµινιστρατιον οφ Χηενγδε o Ηεβει Προϖινχε Χηενγδε syzsssl
Αβστραχτ } Œ·º¤¶§¬©©¨µ¨±·¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯¼·«¤··«¨ ¤¦·¬√¬·¼²©·«¨ ¦¤µ¥²¬¼¯ ¶¨·¨µ¤¶¨ ²©·«¨ Ανοπλοπηορα γλαβριπεννισ©¨ §¨¬±ª§¬©©¨µ¨±·
³²³¯¤µ¶oº¬·«·«¨ ¶¤°¨ ±¨ ª¤·¬√¨ ¦²µµ¨ ¤¯·¬²± ·µ¨±§¤¶·«¨ µ¨¶¬¶·¤±·¶¨ ∏´¨±¦¨ ²©·«¨ ¶¬¬ ³²³¯¤µ¶¶³¨¦¬¨¶q ׫¨ ¤¦·¬√¬·¼ ²©·«¨
¦¤µ¥²¬¼¯ ¶¨·¨µ¤¶¨ ¬± Ποπυλυσ τοµεντοσαo¤µ¨¶¬¶·¤±·³²³¯¤µo §¨¦µ¨¤¶¨§ªµ¤§∏¤¯ ¼¯ ¤¶·«¨ ·¬°¨ ²© ¤¨·¬±ª¬±¦µ¨¤¶¨§q …∏·®¬±¨·¬¦¶
¶·∏§¬¨¶¶«²º¨ §·«¤··«¬¶¦«¤±ª¨ ¬¶°¤¬±¯¼ ¥¨¦¤∏¶¨ ²©·«¨ ¦«¤±ª¨ ²© ≤¤µ∞ °²¯ ¦¨∏¯¤µ¥¨©²µ¨ ·«¨ ·¨±2§¤¼¶²© ¤¨·¬±ªq ±∏¤±·¬·¤·¬√¨
§¬©©¨µ¨±¦¨¶°¬ª«·ªµ¤§∏¤¯ ¼¯ µ¨³¯¤¦¨ ·«¨ µ²¯¨ º¬·«¬±·«¨ ¤¯·¨µ§¤¼¶q ײ Πq χαναδενσισo¤ ¶¨±¶¬·¬√¨ ³²³¯¤µo·«¨ ¤¦·¬√¬·¼ ²©·«¨
¦¤µ¥²¬¼¯ ¶¨·¨µ¤¶¨ ¬±¦µ¨¤¶¨§ªµ¤§∏¤¯ ¼¯ º¬·«·«¨ ¬±¦µ¨¤¶¨ ²© ¤¨·¬±ª·¬°¨ o¤±§·«¨ ∏´¤±·¬·¤·¬√¨ §¬©©¨µ¨±¦¨¶³¯¤¼ ¤ ®¨ ¼ µ²¯¨¬± ·«¨
¦«¤±ª¨ q
Κεψ ωορδσ} ³²³¯¤µ~ Ανοπλοπηορα γλαβριπεννισ~¦¤µ¥²¬¼¯ ¶¨·¨µ¤¶¨
在植物与昆虫的关系中 o植物依靠次生物质抵御昆虫的侵害 o进而影响昆虫的取食和生长发育 ∀另一方
面 o昆虫又能不断地适应植物体中的有毒物质 o并发展避毒 !解毒等机制 ∀许多报道指出 }植物次生物质对昆
虫的解毒机制具有诱导作用 o这种诱导作用使得昆虫减轻或免受食料中次生物质的影响 o同时增强其对其他
外来化合物的解毒作用k李腾武等 ot||z ~’·¨¤ ετ αλ qot|{tl ∀当昆虫取食不同寄主植物时 o其解毒酶系会发
生明显改变 o而解毒酶活力的提高则是害虫产生代谢抗性的重要因素 ∀羧酸酯酶k≤¤µ∞l是昆虫体内重要的
解毒酶系 ∀已有研究表明 }棉蚜kΑπηισ γοσσψπιιl !小菜蛾k Πλυτελλα ξψλοστελλl !棉铃虫k Ηελιχοϖερπα αρµιγεραl由于寄
主植物不同 o其体内羧酸酯酶活性也不同k宋春满等 oussul ∀羧酸酯酶是 Βp酯酶 o又称脂族酯酶 o主要通过
u种方式起作用 }一是酯酶分子发生变构而增加对底物的亲和力 ~二是酯酶基因的过量表达 o通过合成大量
的酶蛋白而增加与有毒物质的结合 o从而降低或阻断有毒物质到达作用位点的能力k吴青君等 ousstl ∀
我国主要的杨树栽培区受光肩星天牛k Ανοπλοπηορα γλαβριπεννισl危害十分严重 ∀前人曾对光肩星天牛的
分布 !寄主 !形态 !生活史 !习性 !防治技术等方面进行了深入细致地研究 o取得了显著成绩 ∀随着研究的深
入 o特别是抗虫育种研究日益受到重视 o一些研究已深入到树木无机元素 !营养成分 !次生代谢物质与抗虫的
关系 ∀张彦广等kusst¤~usst¥l曾研究了杨树次生代谢物质对光肩星天牛羧酸酯酶和谷胱甘肽 ≥ p转移酶
的影响 o以及杨树枝条韧皮部提取液对光肩星天牛羧酸酯酶的影响 o但有关羧酸酯酶的活性变化与取食时间
的关系还未见报道 ∀
本文主要探讨取食不同杨树的光肩星天牛幼虫羧酸酯酶的变化 o并以抗虫和感虫的杨树作为研究对象 o
分析取食不同时间后光肩星天牛幼虫羧酸酯酶的变化规律 o并探究引起这种变化的原因 o以图从生理生化角
度揭示光肩星天牛生理代谢因素与光肩星天牛取食对象因素之间的联系 ∀
t 材料与方法
111 参试树种
冀秦 t号杨k Ποπυλυσ≅ ευραµεριχανα¦√ q−¬´¬±2t. l !冀秦 u号杨k Πq≅ ευραµεριχανα¦√ q−¬´¬±2u. lk以下简称
t号杨和 u号杨l !加杨k Πq χαναδενσισl !山海关杨k Πq δελτιοδεσ¦√ q−σηανηαιγυανενσισ. l !毛白杨k Πq τοµεντοσαl
和 Œp utw杨k Πq≅ ευραµεριχανα ¦√ q−Œ2utw. l ∀
112 光肩星天牛的饲养
从田间捕捉成虫 o放入养虫笼内 o以北京杨k Ποπυλυσ≅ βειϕινγενσισl枝条饲养 ∀成虫交配并产卵于枝条内 o
每日更换枝条 o从中剖取当日虫卵 o放在底部垫湿润脱脂棉 !上衬一层滤纸的培养皿内 o虫卵置于滤纸上 ∀孵
化当日 o将幼虫分别接种于上述 y种杨树 u年生枝条皮下 o使孵化后的幼虫仅取食所接种的杨树 o以见排粪
确认其取食并存活 ∀取食后 tx §从枝条内剖取幼虫 o用于测定羧酸酯酶活力 ∀另取一批当日孵化的幼虫接
种于所选定的抗虫和感虫杨树 u年生枝条皮下 o分别于 x !ts !tx !us §剖取幼虫 o用于测定羧酸酯酶的活力变
化及动力学常数 ∀
113 不同杨树对光肩星天牛的抗性试验
采用室外笼养试验测定不同杨树对光肩星天牛的抗性差异 ∀选择供试杨树的相同树龄的 u年生新鲜枝
条各 x枝插于花盆内 o置于 tss ¦° ≅ zs ¦° ≅ xs ¦°的铁纱笼内 o然后放入 x对光肩星天牛成虫任其危害产
卵 o笼内同时放入旱柳k Σαλιξ µατσυδαναl新鲜枝条供成虫补充营养 o每隔 y §更换 t次供试树种枝条 ~试验重
复 |次 ∀统计产卵数 !孵化数及幼虫成活数 o进行方差分析 o比较天牛对供试材料的选择性 ∀
114 羧酸酯酶的活性测定
酶源制备 分别取取食不同杨树的光肩星天牛幼虫 x头 o用 ³‹ z1s磷酸缓冲液漂洗 v ∗ w次 o将漂洗过
的幼虫转入聚四氟乙烯制的磨砂匀浆器中 o加 v °s1sw °²¯ #pt ³‹ z1s 磷酸缓冲液冰浴匀浆 ow ε o
x sss µ#°¬±pt离心 ts °¬±o取上清液作酶源ku头#°ptl ∀取食 y种杨树的幼虫各制备 v份样品作为 v次重
复 ∀
酶源蛋白质含量测定 考马斯亮蓝 Šuxs法 o反应体系为 s1st 头#°pt酶源 s1w °o水 u1y °os1su h
≤……Šuxsv1s °o总体积 y °混匀后 o用分光光度计测 x|x ±°处光密度值 o重复 v次 o根据蛋白质标准曲线方
程求酶源蛋白质含量 ∀
羧酸酯酶活性测定 参照张彦广等kusst¤l方法 ∀反应体系为 s1sw °²¯ #pt ³‹ z1s磷酸缓冲液 s1z
°os1sss v °²¯#pt醋酸 p Αp萘酯底物液k含 s1sss t °²¯#pt水杨酸毒扁豆碱lx °os1st 头#°pt酶源 s1v
°o总体积 y °o在 vz ε 水浴中振荡 vs °¬±o加入坚牢蓝 …显色剂 t °oux ε 恒温放置 vs °¬±后分光光度计
测 yss ±°处光密度值 o根据Αp萘酚kΑ2‘¤³«·«²¯ oΑ2‘¤l标准曲线方程求出酶促生成的Αp萘酚量 o酶的比活力
表达为 Α2‘¤ °°²¯#pt °ªptkvs °¬±lpt ∀使用 ≥„≥统计分析软件对酶的比活力进行方差分析 ∀
115 羧酸酯酶动力学常数的测定
参照吴青君等kusstl方法 ∀测定 z个底物浓度下酶反应的初速度 o以双倒数做图法求出米氏常数k Κ°l
和最大反应速度kς°¤¬l ∀
u 结果与分析
211 不同杨树对光肩星天牛的抗性差异
不同杨树由于形态特征 !解剖结构 !内含物不同 o受天牛栖息 !取食 !产卵危害程度也不同 ∀表现为光肩
星天牛在不同杨树上的产卵数 !孵化率和成活率不同 o且在不同杨树间的变化趋势相同 o三者均可作为天牛
危害程度的指标k李会平等 oussvl ∀通过室内养虫试验k表 tl o以上述三因子作为抗虫指标 o进行方差分析
及多重比较 o得出 y种杨树的抗虫序列由高到低依次为 }毛白杨 !t号杨 !u号杨 !山海关杨 !Œp utw杨 !加杨 ∀
tx 第 w期 李会平等 }取食不同杨树对光肩星天牛幼虫体内羧酸酯酶活性的影响
表 1 室内养虫试验调查结果 ≠
Ταβ .1 Ρεσυλτ οφ αδυλτσ. ινοχυλατιον ον τηε βρανχηεσιν τηε ροοµσ
树种或无性系
≥³¨¦¬¨¶²µ¦¯²±¨
平均产卵数
„√¨ µ¤ª¨ ¤°²∏±·²©
²√¬³²¶¬·¬²±Π³¯¤±·pt
平均孵化率
„√¨ µ¤ª¨ «¤·¦«¬±ª
µ¤·¨ ²© ¤¯µ√¤¨Πh
幼虫成活率
≥∏µ√¬√¤¯ µ¤·¨ ²©
¤¯µ√¤¨Πh
抗性差异
• ¶¨¬¶·¤±¦¨
§¬©©¨µ¨±¦¨
毛白杨 Πq τοµεντοσα
t号杨 Πq≅ ευραµεριχανα ¦√ q−¬´¬±2t.
u号杨 π q≅ ευραµεριχανα ¦√ q−¬´¬±2u.
山海关杨 Πqδελτιοδεσ¦√ q− Σηανηαιγυανενσισ.
Œp utw杨 Πq≅ ευραµεριχανα ¦√ q−Œ2utw.
加杨 Πq χαναδενσισ
s1uu
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t1ss
t1xy
t1{|
u1yz
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vv
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x|
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…≤
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≠相同字母表示在 x h水平差异不显著 ∀下同 ∀׫¨ ¶¤°¨¯¨·¨µ° ¤¨±¶·«¨µ¨ º¤¶±²·¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯¼ §¬©©¨µ¨±·¤·x h ¥¼ ≥⁄q׫¨ ¶¤°¨¥¨ ²¯º q
表 2 不同杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶活力的影响
Ταβ .2 Αχτιϖιτψ οφ τηε χαρβοξψλεστερασεφροµ τηελαρϖαε οφ
Α . γλαβριπεννισφεεδινγ ον τηε διφφερεντ ποπλαρσ
树种或无性系
≥³¨¦¬¨¶²µ¦¯²±¨
活力
„¦·¬√¬·¼Π≈Α2‘¤ °°²¯#pt
°ªptkvs °¬±l p t 
差异显著性
≥¬ª±¬©¬¦¤±¦¨
毛白杨 Πq τοµεντοσα
t号杨 Πq≅ ευραµεριχανα ¦√ q−¬´¬±2t.
u号杨 Πq≅ ευραµεριχανα ¦√ q−¬´¬±2u.
山海关 Πqδελτιοδεσ¦√ q− Σηανηαιγυανενσισ.
Œp utw杨 Πq≅ ευραµεριχανα ¦√ q−Œ2utw.
加杨 Πq χαναδενσισ
v1sy ? s1sty y
w1z| ? s1stw t
x1sx ? s1stu t
{1|v ? s1sys w
|1tw ? s1stx |
|1y| ? s1sxw y
„
…
…≤
⁄
⁄∞
∞ƒ
212 取食不同杨树对光肩星天牛幼
虫羧酸酯酶活性的影响
取食不同杨树的光肩星天牛幼虫
羧酸酯酶的活力差异见表 u ∀由表 u
可知 oy种杨树上光肩星天牛幼虫羧
酸酯酶的活力差异显著 o以抗虫性最
强的毛白杨活性最低 o而最感虫的加
杨活性最高 ∀光肩星天牛幼虫羧酸酯
酶的活力变化趋势基本与 y种杨树的
抗虫性程度呈负相关 o因此 o光肩星天
牛取食不同树种后羧酸酯酶的活力变
化可以作为树种抗性的一个指标 ∀
图 t 不同杨树对羧酸酯酶进程曲线的影响
ƒ¬ªqt ׫¨ ¦²∏µ¶¨ ¦∏µ√¨ ²©·«¨ ¦¤µ¥²¬¼¯ ¶¨·¨µ¤¶¨
©µ²°·«¨ ¤¯µ√¤¨ ²© Αq γλαβριπεννισ ©¨ §¨¬±ª²±
·«¨ §¬©©¨µ¨±·³²³¯¤µ¶
213 抗虫和感虫杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶活力变
化的影响
取食毛白杨k抗虫l和加杨k感虫l后光肩星天牛羧酸酯
酶活力变化的影响见图 t ∀由图 t可以看出 o对于抗虫的毛
白杨 o随着取食时间的增长 o羧酸酯酶的活力逐渐下降 o到
第 tx §时 o其活力已降为初期的 vx1u h otx §以后 o羧酸酯
酶的活力变化很小 ∀而对于感虫的加杨 o随着取食时间的
增长 o羧酸酯酶的活力逐渐上升 o至 us §时其活力已达到初
期的 txs1v h ∀
214 抗虫和感虫杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶动力学
常数的影响
毛白杨k抗虫l和加杨k感虫l对光肩星天牛羧酸酯酶动
力学常数的影响见表 v ∀从表 v可以看出 o对于抗虫的毛白
杨 o随着取食时间的增长 o羧酸酯酶的米氏常数 Κ° 值逐渐
下降 o但只在第 ts §以前的差异显著 o即羧酸酯酶与底物的
亲和力发生了显著变化 o而 ς°¤¬在第 ts §以前的差异不显
著 o但在 ts §以后其差异却达到显著 ∀对于加杨 o随着取食
时间的增长 o羧酸酯酶对 Αp萘酚的亲和力没有明显不同 oΚ° 值也没有显著性差异 o但 ς°¤¬值在不同时段均
达到显著差异 ∀
v 结论与讨论
羧酸酯酶是昆虫体内重要的解毒酶系 o当昆虫取食不同寄主植物时 o羧酸酯酶会发生相应变化 ∀本文研
究结果表明 }不同杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶活性有显著影响 o且变化趋势基本与 y种杨树的抗虫性程
ux 林 业 科 学 wv卷
表 3 不同杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶动力学常数的影响
Ταβ .3 Κινετιχ χονστανχεσ οφ τηε χαρβοξψλεστερασεφροµ τηελαρϖαε οφ Α . γλαβριπεννισφεεδινγ ον τηε διφφερεντ ποπλαρσ
取食时间
ƒ¨¨§¬±ª
·¬° Π¨§
毛白杨 Πq τοµεντοσα 加杨 Πq χαναδενσισ
活力 „¦·¬√¬·¼Π≈Α2‘¤
°°²¯#pt °ªpt
kvs °¬±l p t 
Κ°Πktsp v
°°²¯#ptl
ς°¤¬Π≈Α2‘¤
°°²¯#pt °ªpt
kvs °¬±l p t 
活力 „¦·¬√¬·¼Π≈Α2‘¤
°°²¯#pt °ªpt
kvs °¬±lp t 
Κ°Πktsp v
°°²¯#ptl
ς°¤¬Π≈Α2‘¤
°°²¯#pt °ªpt
kvs °¬±l p t 
x
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t1{zv v ≤
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|1{{y z …≤
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v1x|s u „
w1uvu y „…
x1yvu w …≤
w1|uv v ≤⁄
t1ys| x „
u1syz | …
v1t|u s ≤
x1v|s | ⁄
度呈负相关 o因此 o光肩星天牛取食不同树种后羧酸酯酶的活力变化可以作为树种抗性的一个指标 o但具体
引起其活力变化的因素还有待进一步研究 ∀
对于抗虫的毛白杨 o随着取食时间的增长 o羧酸酯酶的活力逐渐下降 otx §以后 o羧酸酯酶的活力变化很
小 o作者认为这是由于被迫取食 tx §以后 o光肩星天牛对毛白杨体内的某些毒性物质产生了一定的抗性 o导
致羧酸酯酶的活力不再大幅下降 o这种推论还有待进一步证实 ∀而对于感虫的加杨 o随着取食时间的增长 o
羧酸酯酶的活力逐渐上升 ∀
取食时间长短不同 o导致光肩星天牛幼虫羧酸酯酶活性产生变化 ∀但对于抗虫和感虫杨树来说 o产生这
种变化的机理不同 ∀对于抗虫的毛白杨 o光肩星天牛幼虫取食后的前 ts §o羧酸酯酶活力的变化主要是由酶
分子的变构引起的 o在 ts §以后 o羧酸酯酶的活力变化则是由酶分子的数量变化引起的 o即光肩星天牛在被
迫取食毛白杨的过程中 o合成的酯酶数量逐渐减少 o从而使其解毒能力降低 ∀对于加杨 o取食时间长短所造
成的羧酸酯酶活性差异则主要是由于羧酸酯酶量的差异造成的 ∀
参 考 文 献
李腾武 o宗 静 o高希武 o等 qt||z q寄主植物对桃蚜羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的诱导作用 q植物保护 ouvkul }tw p ty
李会平 o王志刚 o杨敏生 o等 qussv q杨树单宁与酚类物质种类及含量与光肩星天牛危害之间的关系 q河北农业大学学报 ouyktl }vy p v|
宋春满 o高家合 o邓建华 o等 qussu q寄主植物对云南烟蚜解毒酶和靶标酶活力的影响 q西南农业大学学报 ouwkvl }uwt p uwv
吴青君 o张文吉 o张友军 o等 qusst q解毒酶系在小菜蛾对阿维菌素抗性中的作用 q农药学学报 ovkvl }uv p u{
张彦广 o黄大庄 o王志刚 o等 qusst¤q杨树次生代谢物质对光肩星天牛羧酸酯酶和谷胱甘肽 p ≥ p转移酶的影响 q林业科学 ovzkyl }tuv p tu{
张彦广 o黄大庄 o王志刚 o等 qusst¥q杨树枝条韧皮部提取液对光肩星天牛羧酸酯酶的影响 q河北林果研究 otyktl }w| p xt
’·¨¤ „ o°¯ ¤³³ƒ • qt|{t qŒ±§∏¦·¬²± ²©ª¯∏·¤·«¬²±2¶2·µ¤±¶©¨µ¤¶¨ ¥¼ ³«¨ ±²¥¤µ¥¬·¤¯ ¬±·«¨ «²∏¶¨ ©¯¼ q°¨ ¶·¬¦…¬²¦«¨ ° °«¼¶¬²¯ otx }ts p tz
k责任编辑 朱乾坤l
vx 第 w期 李会平等 }取食不同杨树对光肩星天牛幼虫体内羧酸酯酶活性的影响