寄主植物对黄曲条跳甲毒死蜱敏感性及相关酶活性的影响

傅建炜,林泽燕,李建宇,郑丽祯,占志雄

(1.福建省农业科学院植物保护研究所,福建福州,350013;2.福建农林大学应用生态研究所,福建福州,350002)

寄主植物对黄曲条跳甲毒死蜱敏感性及相关酶活性的影响

傅建炜1,2,林泽燕2,李建宇1,郑丽祯1,2,占志雄1

(1.福建省农业科学院植物保护研究所,福建福州,350013;2.福建农林大学应用生态研究所,福建福州,350002)

利用上海青、菜心、山西白、甘蓝、萝卜等 5种不同寄主植物饲养黄曲条跳甲后,测定寄主植物对黄曲条跳甲毒死蜱敏感性及相关酶活性的影响。结果表明,黄曲条跳甲取食不同寄主植物后对毒死蜱的药剂敏感性产生了不同程度的变化。不同的寄主植物种类对黄曲条跳甲成虫的总酯酶、羧酸酯酯活性存较大的影响,取食不同寄主植物的时间长短变化亦会造成影响。不同寄主对黄曲条跳甲成虫的乙酰胆碱酯酶活性也存在一定的影响,但是影响效应不受取食时间长短的影响。

寄主植物;黄曲条跳甲;药剂敏感性;酶活性

在植物和昆虫的关系中,昆虫以植物作为食物而从中摄取营养物质的同时,许多寄主植物体内的次生性物质也进入昆虫体内,并干扰昆虫体内的代谢。昆虫为了适应这些次生物质,发展了解毒、避毒、贮毒等机制使本身免于受害[1],许多植物次生物质能够对昆虫的解毒酶系统产生诱导作用[2],使其解毒酶系统产生明显的改变 (包括酶的诱导作用)[3],从而引起昆虫对药剂敏感性的变化。有的害虫因取食不同寄主植物后表现出药剂敏感性差异,如棉铃虫取食不同寄主植物后对溴氰菊酯的敏感性发生变化[4],取食不同寄主植物的小菜蛾对溴氰菊酯和氯氰菊酯敏感性也会发生变化[5]。

蒲蛰龙等曾报道,黄曲条跳甲取食性复杂,寄主植物种类较多,除为害十字花科植物外,也为害瓜类,麦类、番茄、豆科的豆类以及玉米等[6],但也有研究认为黄曲条跳甲的寄主范围仅局限于十字花科植物[7-8]。关于寄主植物对黄曲条跳甲药剂敏感性及抗性相关酶活性的影响目前还未见报道,本文通过探讨取食不同寄主植物后黄曲条跳甲对乐斯本的药剂敏感性及部分抗性相关酶活性的变化,旨在阐明寄主植物影响黄曲条跳甲药剂敏感性的影响程度和机制,为田间不同寄主作物的合理布局、化学农药的合理施用及有效延缓黄曲条跳甲的抗药性发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

黄曲条跳甲成虫,用上海青、菜心、山西白、甘蓝、萝卜等 5种寄主在养虫笼隔离饲养。

1.2 供试寄主

上海青B rassica cam pestrisL.ssp.chinensis(L.),5月慢 (江苏省溧阳市国华种子店);菜心B rassica parachinensisBailey,45d油青菜心种 (深圳市龙岗镇范记菜种店);山西白B rassica cam pestrisL.ssp.,(福州永荣种子有限公司);甘蓝B rassica oleraceaL.var.capitata(L.),早丰甘蓝 (日本神户市日毛 KK入袋);萝卜Raphanus stativas(L.),22号短叶 13萝卜 (广东省良种引进服务公司)。

1.3 供试药剂

供试农药:48%乐斯本乳油 (毒死蜱,chlorpyrifos,美国陶氏益农公司)。

1.4 生物测定方法

参照国际抗性行动委员会 (IRAC,1990)推出的浸叶法略有改进[9]。具体步骤如下:(1)采集未被农药污染的洁净上海青叶片;(2)将供试农药用水配制成一系列浓度的药液,把蔬菜叶片分别浸入药液中,10 s后取出并自然晾干。(3)将晾干的叶片放入塑料生测瓶中,接入 30头以上黄曲条跳甲成虫。设置 6次重复,以清水处理为对照。(4)将生测瓶置于 25℃,相对湿度 75%-85%的空调室内,48 h后检查死亡虫数,计算死亡率。死亡标准为将试虫置于培养皿中,轻触虫体后观察 1 min无任何动静或其他反应则视为死亡。整个试验过程中对照死亡率为 0。

1.2.2 酶活性测定方法 酯酶活性测定参照 Byrne等 (1993)、Graham等 (1996)方法、高希武等 (1998)等方法略作修改[10-12]。在 96孔酶标板各孔穴内加入酶粗提液 10μL,再加入 200 μL 1mmol/Lα-NA和 1.5 mmol/L固蓝 RR盐混合液。用 Elex-800型酶标仪在 450 nm下,每隔 1 min读 1次光密度值,直到 20 min。然后将时间与光密度值作图,求出线性部分的斜率,即以反应的初速度值作为酶活性。

乙酰胆碱酯酶活性测定 参照 Graham等 (1993)、Li等 (2002)等方法略作修改[11,13]。在96孔酶标板各孔穴内加入 50μL酶粗提液、50μL 0.02 mol/L pH7.0的磷酸缓冲液,100μL 45μmol/L二硫双对硝基苯甲酸 (DTNB),再加入 100μL 1.5 mmol/L碘化硫代乙酰胆碱 (ATChI),轻微振荡混匀。用 Elex-800型酶标仪在 405 nm下,每隔 1 min读 1次光密度值,直到10 min。然后将时间与光密度值作图,求出线性部分的斜率,即以反应的初速度值作为酶活性。

2 结果与分析

2.1 不同寄主植物对黄曲条跳甲药剂敏感性的影响

不同寄主植物对黄曲条跳甲药剂敏感性的影响如表 1。黄曲条跳甲用不同寄主饲养后对毒死蜱的药剂敏感性产生明显的变化。在不同寄主上饲养 5d后,对毒死蜱的药剂敏感性变化差异最明显,取食菜心和萝卜的成虫对毒死蜱的 LC50提高了 2.03和 2.42倍,说明它们的药剂敏感性大幅度降低;取食上海青、甘蓝、山西白的成虫的药剂敏感性变化不明显。饲养 15d后,不同寄主饲养的成虫对毒死蜱的 LC50均有较大幅度的降低,药剂敏感性明显提高,但取食菜心和萝卜的成虫对毒死蜱的LC50均明显高于其它寄主;饲养 30-45d后,不同寄主饲养的成虫对毒死蜱的 LC50差距逐渐缩小。

表 1 黄曲条跳甲成虫取食不同寄主后对毒死蜱的敏感性

2.2 寄主植物对黄曲条跳甲酶活性及其分布频率的影响

2.2.1 酯酶活性及其频率 黄曲条跳甲经不同寄主植物饲养 25d、30d、60d后黄曲条跳甲成虫的总酯酶活性频率测定结果如图 1。

从总酯酶活性分布的个体频率看,黄曲条跳甲的总酯酶活性分布的个体频率受寄主和取食时间的影响比较显著。用不同寄主饲养 25-60d,取食上海青的黄曲条跳甲成虫的总酯酶活性个体人布频率从“中间多两头少”的聚集分布向“两头多中间少”的趋势分化;取食菜心的黄曲条跳甲成虫的总酯酶活性频率分布 25-30d向低活性方向发展,60d后种群的总酯酶活性频率分布向高活性区域发展;取食甘蓝的黄曲条跳甲成虫活性频率分布变化较慢,基本保持“中间高两头低”的正态分布,但有随时间变化缓慢向低活性区发展;取食萝卜的黄曲条跳甲成虫活性频率逐渐集中在次高活性区段;取食山西白的成虫总体趋势向高活性方向演变。

2.2.2 α-NA羧酸酯酶活性及其频率 不同寄主饲养 25d、30d、60d后黄曲条跳甲成虫的α-NA羧酸酯酶活性及其频率如图 2。黄曲条跳甲成虫取食不同寄主后,α-NA羧酸酯酶活性发生不同程度的变化。饲养 25d后,取食萝卜的黄曲条跳甲成虫的α-NA羧酸酯酶活性与取食上海青的差异不大,取食其它寄主的黄曲条跳甲成虫的α-NA羧酸酯酶活性均有明显升高;饲养 30d、60d后,取食萝卜的黄曲条跳甲成虫的α-NA羧酸酯酶活性变化不大,取食其它寄主的黄曲条跳甲成虫的α-NA羧酸酯酶活性均呈现波浪变化。

图 1 黄曲条跳甲成虫取食不同寄主后的总酯酶活性的分布频率

图 2 黄曲条跳甲成虫取食不同寄主后的α-NA羧酸酯酶活性的分布频率

从单头成虫个体的α-NA羧酸酯酶活性分布频率看 (图 3),取食不同寄主 25d、30d、60d后的黄曲条跳甲成虫的α-NA羧酸酯酶的活性频率分布不同,变化的趋势也不同相同。取食上海青的成虫,不同活性区段的个体数逐渐趋于平均化;取食甘蓝的成虫的高活性区段 (3.2-4.0)的个体频率逐渐减少,次高级活性区的个体频率逐渐增多,种群向低活性方向发展;取食菜心的成虫的低活性区段的个体频率逐渐减少,高活性区段个体频率逐渐增多,种群向高活性方向发展;取食萝卜的成虫的低活性区段的个体频率缓慢减少,次高活性区段个体频率逐渐增多,种群向高活性方向发展;取食山西白的成虫总体趋势向高活性方向演变。

2.2.3 β-NA羧酸酯酶活性及其频率 不同寄主饲养 25d、30d、60d后黄曲条跳甲成虫的β-NA羧酸酯酶活性及其频率如图 3。

图 3 黄曲条跳甲成虫取食不同寄主植物后的β-NA羧酸酯酶活性的分布频率

从单头成虫个体的β-NA羧酸酯酶活性分布频率看,取食不同寄主 25d、30d、60d后的黄曲条跳甲成虫的β-NA羧酸酯酶的活性频率分布不同,变化的趋势也不同。取食上海青的成虫,高活性区段的个体数逐渐减少,低活性区段的个体频率逐渐增多;取食菜心的成虫种群向低活性方向发展;取食甘蓝的成虫向低活性区段的个体频率快速增加,高活性区段个体频率逐渐减少,种群向低活性方向发展;取食萝卜的成虫种群向高活性方向发展;取食山西白的成虫总体趋势向高活性方向演变。

2.2.4 乙酰胆碱酯酶活性及其频率 不同寄主饲养 25d、30d、60d后黄曲条跳甲成虫的乙酰胆碱酯酶活性及其频率如图 4。

从单头成虫个体的乙酰胆碱酯酶活性分布频率看,取食不同寄主 25d、30d、60d后的黄曲条跳甲成虫的乙酰胆碱酯酶的活性频率分布不同,但变化趋势也基本相同,总体趋势向高活性方向。

图 4 黄曲条跳甲成虫取食不同寄主后的乙酰胆碱酯酶活性的分布频率

3 小结与讨论

不同寄主植物对取食的害虫产生药剂敏感性的变化早在上世纪 30年代就被人们发现[14],并已经在南方灰翅蛾 (Spodopteia eridania)[14]、斜纹夜蛾 (Prodenia litura)[15]、棉铃虫(Heliothis ar m igera)[4]、虎凤蝶 (Papilio glaucus)[16]、舞凤蝶 (Lym antria dispae)和月形天蚕蛾(Actias luna)[17]、小菜蛾 (Plutella xylostella)[18]、棉蚜 (Aphis gossypii)[19]等许多昆虫上得到证实。黄曲条跳甲在取食不同寄主后对毒死蜱的药剂敏感性产生明显的变化,证明不同寄主植物对黄曲条跳甲的药剂敏感性也有一定的影响作用,这是因为植物次生物质对相应的解毒酶系 (如酯酶、谷胱甘肽 -S-转移酶、多功能氧化酶等)活性的诱导激活,导致了害虫对杀虫剂敏感性的变化[20]。

从连续 60d的饲养中 5d、15d、30d、45d的药剂敏感性测定结果发现,黄曲条跳甲在更换寄主后 5d对药剂敏感性出现快速变化的现象,尤其是取食菜心和萝卜的成虫对毒死蜱的LC50提高了 2.03和 2.42倍,可能是黄曲条跳甲对菜心和萝卜的体内含有某种特殊的植物次生物质产生的一种应激性防御反应,产生这一反应的原因和作用因子有待于进一步探讨。在不同寄主上饲养 60d后的黄曲条跳甲对乐斯本的药剂敏感性均逐渐回升,说明同源植物对黄曲条跳甲的药剂敏感性影响可能是一个适应性调整的暂时反应。

在昆虫对杀虫剂的代谢过程中,酯酶、羧酸酯酶等都有起到了很好的作用[20]。羧酸酯酶在一些昆虫对有机磷杀虫剂的抗性中起着极为重要的作用,其次是拟除虫菊酯的抗性[21]。取食不同寄主植物的小菜蛾 (Plutella xylostella)[22]、棉蚜 (Aphis gossypii)[19]、棉铃虫 (Heliothis arm igera)[23]体内的羧酸酯酯活性均有差异。本研究结果表明取食不同寄主对黄曲条跳甲成虫的总酯酶、羧酸酯酯活性存较大的影响,在时间序列上的发展变化也存在差异。从个体频率看,取食不同寄主的黄曲条跳甲成虫的总酯酶、羧酸酯酯活性的频率分布也存在量和发展趋势的差异。说明寄主植物对黄曲条跳甲药剂敏感性的影响可能与寄主植物影响总酯酶、羧酸酯酯活性的变化密切相关。

乙酰胆碱酯酶是有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的靶标酶,敏感度降低是某些昆虫对这两类杀虫剂产生抗性的重要机理之一[24]。李云寿等[25]、谢佳燕等[26]分别报道不同寄主植物对取食的小菜蛾、棉蚜的乙酰胆碱酯酶活性产生影响。本研究结果表明取食不同寄主的黄曲条跳甲成虫的乙酰胆碱酯酶活性存在一定的差异,在随时间序列的发展变化趋势基本一致,朝某一活性升高或降低的方向发展,但从变化幅度看,寄主植物对黄曲条跳甲乙酰胆碱酯酶活性的影响作用并不显著,且明显小于寄主植物对总酯酶、羧酸酯酯活性的影响幅度。这与乙酰胆碱酯酶作为杀虫剂的靶标酶,而不是水解酶的作用有关。

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EFFECT OF HOST PLANTS ON ENZYM ES ACTIVITY AND CHLORPYRIFOS SUSCEPTIBI L ITY OF STRIPED FLEA BEETLE,PHYLLOTRETA STRIOLATA

FU Jian-wei1,2,Lin Ze-yan2,Li Jian-yu1,Zhen Li-zhen2,Zhan Zhi-xiong1
(1.Institute of Plant Protection,Fujian Academ y of Agricultural Sciences,Fuzhou,Fujian350013,China;2.Institute of Applied Ecology,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian350002,China)

This studywas conducted to test the influence of different hostplants,namely,B rassica cam pestrisL.ssp.chinensis(L.),B rassica parachinensisBailey,B rassica cam pestrisL.ssp.,B rassica oleraceaL.var.capitata(L.)andRaphanus stativas(L.),on the insecticide susceptibility of striped flea beetle(SFB),Phyllotreta striolata,to chlorpyrifos and its relevant enzymes activity.The results indicated that the chlorpyrifos insecticide susceptibility of SFB could be varied by different hostplants.The different hostplantsplayed a biggish role to influence the total esterase and carboxylesterase activity in SFB.And,the different feeding periods of SFB on different host plants could provide the same kind of influence.Also,different host plants played a finite role to influence the acetylcholinesterase activity in SFB.By contrast,feeding periods played no influence.

host plants;striped flea beetle;insecticide susceptibility;enzymes activity

S481+.4

A

1001-4276-(2010)01-0092-08

2010-12-15

福建省自然科学基金项目(B0610025)。

傅建炜 (1974-),男,副研究员,研究方向:主要从事农药毒理、外来入侵生物的区域治理研究。