溴氰虫酰胺胁迫对小地老虎保护酶和解毒酶活性的诱导效应

何发林 姜兴印 尚佃龙 姚晨涛 谭海丽 李向东 张吉旺

摘要为明确小地老虎对溴氰虫酰胺的代谢解毒机制，采用浸叶法测定了溴氰虫酰胺对小地老虎3龄幼虫室内毒力，在此基础上，通过酶动力学法检测了溴氰虫酰胺亚致死剂量对小地老虎保护酶和解毒酶活力的影响，并比较了不同剂量处理后1、6、12、24、48和72h时小地老虎体内保护酶和解毒酶活力的动态变化。结果表明，溴氰虫酰胺亚致死剂量初期可诱导过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）活力升高;对羧酸酯酶（CarE）活力表现为早期诱导、后期抑制的作用;对谷胱甘肽S_转移酶（GSTs）活力表现为明显的诱导作用;对多功能氧化酶（MF（）s）表现为一定程度的抑制作用。研究结果为深入了解小地老虎对溴氰虫酰胺的防御机理提供了一定的理论基础。

关键词溴氰虫酰胺;小地老虎;毒力;解毒酶;保护酶

中图分类号：S481.4文献标识码：A DOI：10.16688/j.zwbh.2018284

小地老虎Agrotis ipsilon（Rottemberg）属鳞翅目夜蛾科，是地老虎中分布最广，为害最严重的一种地下害虫，在中国各地均有分布，食性杂，可为害多种农作物及苗木的幼苗和根部，常造成农作物缺苗、断垄，对其产量造成严重威胁。由于全球气候变暖和农业种植制度的改变，小地老虎的生存环境有了很大的变化，近年来该虫在中国发生为害日趋严重。小地老虎在不同年份对药剂的敏感性不同，加上取食量大、分布不均匀，给防治带来很大的难度。长期以来，对该害虫的防治主要以化学防治为主。研究表明小地老虎已对有机磷类、菊酯类等多种药剂产生了很高的抗性，有些种类的杀虫剂对其甚至完全失效。

昆虫的生理生化抗性在其对杀虫剂抗药性的产生和发展过程中起着主要作用，可通过诱导或抑制其体内保护酶活力的变化来阻止外界毒物侵害的影响，以增强其耐药性和抗逆性。另外，昆虫解毒代谢能力的增强也是其产生抗药性的主要机理之一。杀虫剂在田问施用后，随着应用时问的延长，药剂会被逐渐降解至亚致死剂量，该剂量低不足以杀死昆虫，但仍可引起害虫生态学、抗药性、生殖力、生育历期、药剂代谢能力等发生改变，即产生亚致死效应，进而引起害虫的再猖獗。

关于防治小地老虎的药剂，国内外均有很多研究报道。溴氰虫酰胺是DuPont公司继氯虫苯甲酰胺之后成功开发的第二代鱼尼丁受体抑制剂类杀虫剂，可有效防治大部分鳞翅目害虫。研究表明，与其他种类药剂相比，溴氰虫酰胺具有毒力更高、选择性强和击倒速度快等特点，目前，国内外尚未有溴氰虫酰胺亚致死剂量对小地老虎体内保护酶和解毒酶活性影响的相关报道。本研究采用酶动力学法测定LC10、LC25及LC4。剂量的溴氰虫酰胺对小地老虎幼虫体内保护酶和解毒酶在1、6、12、24、48和72h的动态变化，以深入了解小地老虎对溴氰虫酰胺的防御机理，以期为应用溴氰虫酰胺科学合理地防治小地老虎提供理论依据。

1材料与方法

3结论与讨论

溴氰虫酰胺与其他双酰胺类药剂相比最大差异在于其毒力更高、杀虫范围更广以及选择性更强等，该药剂不仅可以高效防治大部分鳞翅目害虫，而且对部分半翅目、鞘翅目害虫也具有较好的防治效果，其亚致死效应、作用机制以及抗药性备受研究者的关注。杀虫剂亚致死剂量处理对昆虫生长发育、繁殖、新陈代谢及抗性等均有相应程度的影响。研究表明亚致死剂量的溴氰虫酰胺对小地老虎的生长发育、繁殖、能量物质以及营养指标均有显著的抑制作用。昆虫体内存在的解毒酶和保护酶在杀虫剂代谢和抗（耐）药性等方面也起着非常重要的作用。本研究通过酶动力学法检测了亚致死剂量的溴氰虫酰胺对小地老虎体内保护酶和解毒酶活力的动态变化，表明溴氰虫酰胺可诱导或抑制小地老虎体内保护酶和解毒酶活性，以提高虫体对溴氰虫酰胺的解毒代谢能力。

不同环境条件、寄主植物、化学药剂等选择压力对昆虫生长发育都表现出不同的影响，当昆虫受到外源逆境胁迫（温度、湿度、CO2浓度、化学药剂、寄主植物等）时，其体内的活性酶会迅速做出应激反应，从而存活下来。小地老虎取食不同种寄主植物对其幼虫成活率和生长发育都存在影响，幼虫体内CAT活性没有显著差异，而取食大豆POD和SOD活性高于取食白菜和玉米。外源逆境胁迫会使靶标昆虫产生应激反应，并在短时问内诱导保护酶活性升高，但后期保护酶活性逐渐下降，导致昆虫神经传导的异常反应而使昆虫死亡;同时昆虫也通过调节体内的解毒酶活性来抵御外源逆境胁迫毒害。解毒酶和保护酶活性与靶标昆虫的种类有密切关系，而且不同寄主植物对靶标昆虫的存活率及解毒酶和保护酶活性影响都存在差异，因此，不同逆境胁迫对昆虫体内的解毒酶和保护酶影响不同。

昆虫体内酶代谢能力增强所导致的抗药性是昆虫对杀虫药剂产生抗性的重要机制之一，其中靶标酶（Care、Na⁺+K⁺+ATP酶）的敏感性降低、解毒酶（MFO、GSTs和EST）的活性增强以及保护酶（SOD、POD和CAT）的活力提高或变化是导致昆虫产生抗药性的主要原因之一。Na⁺+K⁺+ATP酶是有机磷类和拟除虫菊酯类等药剂的靶标酶，用LG50剂量的高效氯氰菊酯、辛硫磷处理棉铃虫Helicoverpa armigera（Htibner）3龄幼虫后，与空白对照相比，48h前Na⁺+K⁺+ATP靶标酶活力呈下降趋势，48h后其活力有开始回升的趋势，表明在外界毒物的刺激下，Na⁺+K⁺+ATP靶标酶处于动态的调整之中。昆虫体内保护酶系的主要作用是清除体内的活性氧或过氧化物自由基，一旦遭到破坏，将对细胞功能产生伤害作用，导致生活力下降，甚至引起死亡。廖月枝等报道了不同龄期舞毒蛾幼虫经甲氧虫酰肼处理后体内POD、SOD表现出相似的先上升后下降变化规律，该药剂对幼虫体内POD有显著的抑制作用，对几丁质酶也有一定影响。许多研究表明杀虫剂处理后通过干扰害虫体内正常的生理代谢而起到毒杀的作用。亚致死剂量的杀虫剂可诱导昆虫体内解毒酶活性升高，从而提高靶标昆虫对杀虫剂的解毒代谢能力。齐浩亮等的研究表明，氯虫苯甲酰胺和溴虫氟苯双酰胺处理后均能诱导小菜蛾体内CarE活力升高，而溴虫氟苯双酰胺对MFOs和谷GSTs活力没有显著影响。而余慧灵等发现亚致死剂量的溴氰虫酰胺对甜菜夜蛾Spodoptera exigua（Htibner）幼虫体内解毒酶活性有不同程度的抑制作用。不同药剂由于作用方式和机理的不同也会导致酶活力的差异，同时，不同种类、同一种类甚至同一杀虫剂对不同种类靶标害虫体内的保护酶、解毒酶活力影响均有差异。

杀虫剂亚致死效应及其机制与作用机理的研究是害虫可持续防治中一项重要的较为复杂的课题，而酶比活力可以作为一种生物标记来测定杀虫剂的亚致死效应。溴氰虫酰胺不但对小地老虎毒力高，而且对小地老虎的正常生长发育也具有明显的延缓或抑制作用。本研究采用动力学法测定了不同亚致死剂量的溴氰虫酰胺对小地老虎3龄幼虫不同时问段内解毒酶和保护酶活力的变化，在相同条件下，既可以比较不同劑量在相同时问的酶活力差异，也可以比较在不同时间相同剂量的酶活力变化，可全面地评价溴氰虫酰胺亚致死剂量对小地老虎幼虫体内解毒酶和保护酶活力的影响。研究结果为深入了解小地老虎对溴氰虫酰胺的防御机制提供一定的理论基础，关于其亚致死效应机制及作用机理，还有待进一步研究。