3种农药对花翅摇蚊毒力和AChE活性影响

张丹　陈增菊　李谨谨　李小鹏　曹传旺

摘要[目的]研究3种农药对花翅摇蚊毒力和AChE活性影响。[方法]以花翅摇蚊为对象，测定氧化乐果、甲萘威和辛硫磷对花翅摇蚊4龄幼虫毒力和体内AChE活性的影响。[结果]氧化乐果、甲萘威和辛硫磷24 h 致死中浓度LC50分别为193.45、73.53和100.30 mg/L。亚致死浓度（LC5、LC10和LC20）胁迫下，氧化乐果和甲萘威对摇蚊幼虫AChE活性抑制率分别为-9.03%～5389%和514%～3814%，主要表现为抑制作用。辛硫磷对AChE活性抑制率为-27.27%～33.13%。[结论]摇蚊幼虫AChE对3种农药有高敏感性，可作为监测水体农药污染的生化标志物。

关键词花翅摇蚊；农药；乙酰胆碱酯酶；毒力；活性

中图分类号S481+.1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）12-03565-03

基金项目中央高校基本科研业务费专项基金项目（2572014CA10）；东北林业大学本科生创新项目（201310225090）。

作者简介张丹（1992- ），女，吉林白城人，本科生，专业：森林保护。*通讯作者，副教授，从事昆虫毒理学研究。

近年来化学农药已成为水体环境的主要污染物之一。目前，对于水体污染的监测主要通过化学分析方法，而这并不能直观地反映污染物对机体的毒性作用[1]。生物标志物是生物体受到严重损害之前，在不同生物学水平（分子、细胞、个体等）上因受环境污染物影响而异常化的信号指标[2]，寻找和发现敏感性生物标志物已成为研究的热点[3]。研究表明，乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）是有机磷和氨基甲酸酯类农药的作用靶标，被广泛用于特异性生物标志物来监测该类有机化合物[4]。

笔者以花翅摇蚊（Chironomus kiinensis）为模式生物，在研究农业生产上常用的氧化乐果、甲萘威和辛硫磷对摇蚊4龄幼虫急性毒性基础上，进一步研究3种亚致死浓度农药对AChE活性影响效应，旨在探讨AChE对农药的敏感性，为进一步开发用于监测常用农药污染的生物化学标志物提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试昆虫花翅摇蚊（Chironomus kiinensis）初始种群来源于中国农业大学昆虫生理与分子生物学实验室，于室内用暴氯3 d的自来水（pH 7.58；溶解氧6.02 mg/L；总硬度80 mg/L），水温（25±1）℃，自然光照饲养，驯化3 d后挑选健壮、大小一致的4龄幼虫用于试验。

1.2供试农药与试剂82.8%氧化乐果原油（郑州沙隆达伟新农药有限公司）；95%甲萘威（南开大学农药国家工程研究中心）；90%辛硫磷（南开大学农药国家工程研究中心）；碘化硫代乙酰胆碱（ATCh）、二硫双对硝基苯甲酸（DTNB）、考马斯亮蓝G250等均购于美国Sigma公司；牛血清蛋白（BSA）、磷酸二氢钠（NaH2PO4）、磷酸氢二钠（Na2HPO4）、磷酸和乙醇等购于天津永大化学试剂有限公司。

1.3摇蚊毒性测定及致毒处理采用药液培养法进行毒性测定[5]。将氧化乐果、甲萘威和辛硫磷丙酮母液用蒸馏水分别配成系列浓度梯度，以蒸馏水为空白对照，将健壮、大小一致的花翅摇蚊4龄幼虫放入盛有50 ml药液的透明塑料杯中，每处理20头，3个重复，于24 h后统计死亡数，以探针触动摇蚊尾部不动弹视为死亡。另将健壮、大小一致花翅摇蚊4龄幼虫分别放入亚致死浓度（LC5、LC10和LC20）氧化樂果、甲萘威和辛硫磷药液中，致毒处理6、12、24和48 h后取样，随机挑取活泼的幼虫20头，蒸馏水润洗，冷冻于-80 ℃冰箱中用于蛋白质含量和AChE活性测定。

1.4乙酰胆碱酯酶（AChE）活性测定AChE活性测定参考GORUN等[6]改进的Ellman方法。取0.2 ml不同稀释浓度的待测酶液与0.6 ml ATCh混匀后，35 ℃水浴10 min，再加入2.0 ml DTNB显色剂（含40%乙醇）终止反应，于412 nm波长下测定光吸收值，通过下列公式计算AChE比活力。

1.5数据分析采用POLO软件计算农药对摇蚊幼虫致死中浓度LC50和亚致死浓度（LC5、LC10和LC20）及95%置信区间。运用GraphPad InStat软件对同一时间处理下不同浓度对AChE活性影响差异采用Tukey方法进行比较分析（P<0.05）。

2结果与分析

2.13种农药对摇蚊幼虫毒力氧化乐果、甲萘威和辛硫磷对花翅摇蚊4龄幼虫毒力见表1。由表1可知，氧化乐果、甲萘威和辛硫磷对幼虫24 h致死中浓度LC50分别为193.45、73.53和100.30 mg/L，毒力大小为甲萘威>辛硫磷>氧化乐果，说明3种常用农药对花翅摇蚊均具有较高生物活性。

2.23种农药对摇蚊AChE活性影响氧化乐果对摇蚊幼

3结论与讨论

该研究结果表明，有机磷类农药氧化乐果、辛硫磷对花翅摇蚊4龄幼虫24 h LC50高于氨基甲酸酯类农药甲萘威，这说明摇蚊幼虫对甲萘威具有高敏感性。为了进一步探讨农药对摇蚊的毒性机制及摇蚊AChE作为监测水体早期农药污染的生物标志物的可能性，该研究测定了3种农药对摇蚊AChE活性影响。AChE是神经递质酶，通过水解乙酰胆碱保证神经信号的正常转导[8]。有机磷与氨基甲酸酯类的结构与乙酰胆碱的结构相似，能竞争性地结合AChE活性位点，从而抑制AChE活性。亚致死浓度（LC5、LC10和LC20）甲萘威对摇蚊体内AChE活性表现为抑制作用，抑制率为5.14%～38.14%，抑制作用最大的是24 h LC5处理组；随着暴露时间的延长，甲萘威对AChE活性的抑制作用呈现低—高—低的趋势。仪美芹等[9]研究发现，灭多威、硫双灭多威、克百威及丁硫克百威4种氨基甲酸酯类农药对鲫鱼脑AChE有强烈的抑制作用，且存在较好的剂量关系。氧化乐果胁迫下，摇蚊幼虫AChE活性主要表现为抑制作用，且随着胁迫时间的延长，AChE活性抑制作用呈增加趋势。葛士林等[10]研究发现，亚致死浓度的氧化乐果胁迫下，红裸须摇蚊（Propsilocerus akamusi）幼虫体内AChE的活性均被抑制，胁迫时间越长抑制作用越大，与该研究结果基本一致。摇蚊幼虫暴露在亚致死浓度（LC5、LC10和LC20）辛硫磷24 h内，AChE的活性主要被诱导激活；胁迫48 h摇蚊AChE主要表现为抑制，这表明短时间内摇蚊体内其他解毒酶系参与了代谢过程。如短时间内酯酶（如：脂族酯酶）可作为有机磷农药的替代靶标，对真正的靶标AChE起到一定保护作用[3]，随着胁迫时间的延长，这种保护作用可能减弱而AChE则被抑制。有关AChE对微量有机磷和氨基甲酸酯类农药胁迫具有很高的敏感性，这些研究已在老鼠、昆虫、鱼类、甲壳类动物等的体内和体外试验中得到证实[9-14]。花翅摇蚊AChE对氨基酸甲酯类农药甲萘威、有机磷类农药氧化乐果和辛硫磷的胁迫均作出应答响应，为合理评价农药的水体污染提供了一定的科学参考，而3种农药对AChE分子作用机制还有待进一步研究。

参考文献

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