3种杀虫剂对向日葵田棉铃虫毒力及其解毒酶活性的影响

摘要" 为筛选有效防治向日葵田棉铃虫的药剂，本研究利用点滴法测定了2种化学杀虫剂（200 g/L氯虫苯甲酰胺和10%甲维·茚虫威）和1种生防制剂（8 000 IU/mg苏云金杆菌）对3龄棉铃虫的室内毒力，并探究了防效较好的药剂对其乙酰胆碱酯酶（AChE）、羧酸酯酶（CarE）、细胞色素P450酶（CYP450）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）4种解毒酶活性的影响。结果显示，200 g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂、10%甲维·茚虫威悬浮剂和8 000 IU/mg苏云金杆菌悬浮剂对3龄棉铃虫的致死中浓度（LC50）分别为2.36、11.86 mg/L和131.73倍，其中200 g/L氯虫苯甲酰胺的室内杀虫效果最好。200 g/L氯虫苯甲酰胺亚致死浓度（LC25）处理3龄棉铃虫12、24和48 h后，其体内AChE活性受到抑制（Plt;0.05），而CarE和CYP450的活性明显增强（Plt;0.05），GST活性变化不明显（Pgt;0.05）。表明棉铃虫可能主要通过CarE和CYP450进行解毒代谢。研究结果为向日葵田棉铃虫的防治提供参考。

关键词" 棉铃虫；杀虫剂；毒力测定；解毒酶活性

中图分类号" S433.4"""""" 文献标识码" A"""""" 文章编号" 1007-7731（2024）21-0077-05

DOI号" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.21.016

基金项目 国家特色油料产业技术体系（CARS-14-1-12）；新疆生产建设兵团财政科技计划项目（2021AB011）。

作者简介 孟佩（1987—），男，安徽砀山人，硕士，助理工程师，从事植物有害生物防治研究。

通信作者 肖庆会（1969—），男，新疆北屯人，农艺师，从事果树栽培管理及病虫害防治研究；

通信作者：张学坤（1987—），男，河南民权人，博士，副教授，从事植物有害生物防治研究。

收稿日期 2024-07-30

Influences of three insecticides on virulence and detoxification enzyme activity of Helicoverpa armigera from sunflower fields

MENG Pei1""" TIE Zhanjiang2""" MA Chaoyang2""" ZHANG Guiyuan2""" XIAO Qinghui3""" ZHANG Xuekun2

（1Anhui Research Institute of Chemical Industry， Hefei 230041， China;

2College of Agriculture， Shihezi University， Shihezi 832003， China;

3Institute of Agricultural Science， 10 th Division， Xinjiang Production and Construction Corps， Beitun 836000， China）

Abstract" In order to screen effective insecticides for control Helicoverpa armigerain in sunflower field， the indoor toxicity of two chemical insecticides （200 g/L Chlorobenzamide and 10% Metre-indocarb） and one biocontrol agent （8 000 IU/mg Bacillus thuringiensis） to Helicoverpa armigera was determined by drop methodand. The effects of better control insecticide on the activities of acetylcholinesterase （AChE）， carboxylesterase （CarE）， cytochrome P450 enzyme （CYP450） and glutathione S-transferase （GST） were investigated. The results showed that the lethal concentration of 50% LC50 of 200 g/L Chlorobenzamide suspension 10% Metre-indocarb suspension， and 8 000 IU/mg Bacillus thuringiensis suspension on third instar of Helicoverpa armigera were 2.36， 11.86 mg/L and 131.74 times， respectively， and the indoor insecticidal effect of Chlorobenzamide was the best. After treatment with Chlorobenzamide sublethal concentrations（LC25）for 12、24 and 48 h， the activity of AChE was significantly inhibited（Plt;0.05）， while the activities of CarE and CYP450 were significantly enhanced（Plt;0.05）， the activity of GST was not significantly changed（Pgt;0.05）. These results indicated that the detoxification metabolism of Helicoverpa armigera may be mainly through CarE and CYP450. The results provided references for the control of Helicoverpa armigera in sunflower field.

Keywords" Helicoverpa armigera; insecticides; toxicity test; detoxification enzyme activity

向日葵（Helianthus annuus L.）是一种菊科多年生草本植物，作为重要的油料作物之一，在新疆种植面积14.67万～20.00万hm2[1]。棉铃虫（Helicoverpa armigera）属于鳞翅目夜蛾科害虫，其寄主广泛，包括向日葵，棉花、玉米和小麦等多种农作物。近年来，该虫害在新疆边境团场的向日葵田发生较严重，虫株率高达45%[2]，主要以幼虫蛀入花盘内取食，被蛀花盘不仅籽粒受损，造成的伤口易滋生霉菌，引起花盘腐烂，严重为害向日葵的健康生长，影响其产量和质量[1]。该虫害防治已成为害虫防治领域的重要难题之一[3-4]。随着转Bt基因抗虫棉花的商品化种植和推广，该虫在棉田的发生减轻。陆宴辉等[4]分析种植业结构调整增加棉铃虫的灾变风险，指出其在向日葵、玉米和小麦等作物上发生量逐年增多。

生产上主要通过化学药剂防治棉铃虫[5]。李维政等[6]研究发现，10%四氯虫酰胺对该虫表现出较好的防治效果。在实际防治过程中，化学农药长期施用使其抗药性增强，加大了防治难度。黄云等[7]和聂鹏成等[8]研究表明，昆虫受外源有毒物质刺激后，可通过细胞色素P450酶（CYP450）、羧酸酯酶（CarE）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）和乙酰胆碱酯酶（AChE）等解毒酶进行解毒代谢，解毒酶活性的增强是害虫产生代谢抗性的原因之一。科学合理地筛选和施用杀虫剂，明确棉铃虫解毒酶与杀虫剂之间的关系，有利于提高防治药剂的防治效果，在一定程度上延缓了害虫抗药性的产生。

目前向日葵田棉铃虫的防治药剂筛选研究处于发展阶段，基于此本研究选取已报道的对棉铃虫具有低水平抗性的2种化学杀虫剂（氯虫苯甲酰胺、甲维·茚虫威）和1种生防制剂（苏云金杆菌），测定其对3龄棉铃虫的室内毒力，并从中选取杀虫效果最好的杀虫剂的亚致死浓度（LC25）处理3龄棉铃虫，测定其体内的AChE、CarE、GST和CYP450 4种主要解毒酶活性。旨在筛选用于防治向日葵田棉铃虫的高效杀虫剂，为科学防治棉铃虫提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试虫源 棉铃虫卵块由新疆生产建设兵团第十师农业科学研究所提供，该种群在室内未接触任何药剂，使用人工饲料饲养。将其置于塑料盒中恒温（25～27 ℃）孵化。孵化后使用软毛笔挑入养虫盒，并置于恒温培养箱内（温度25～27 ℃，相对湿度65%～75%，光周期16 L∶8 D）培养，幼虫达到3龄时进行试验。

1.1.2 供试药剂 10%甲维·茚虫威悬浮剂（北京明德立达农业科技有限公司）；200 g/L氯虫苯甲酰胺悬浮剂（富美实）；8 000 IU/mg苏云金杆菌悬浮剂（广州植物龙生物科技股份有限公司）。

1.2 测定指标和方法

1.2.1 室内毒力测定 参照标准NY/T 1154.1—2006《农药室内生物测定试验准则杀虫剂第1部分：触杀活性试验点滴法》和参考文献[9]，将供试药剂稀释为5个浓度梯度（表1），用微量点滴器逐个点滴于3龄幼虫（平均体重约0.005 g）的前胸背板上，每条点滴0.2 μL，将点滴后的幼虫转入直径9 cm的培养皿中，放入足量人工饲料正常饲养。各处理重复4次，每个重复10条幼虫，以相应溶剂点滴处理为对照。在处理24 h后检查结果，用毛笔轻触幼虫无反应或有明显的中毒症状（畸形、颤搐和停止取食等）视为死亡。

1.2.2 酶活力测定 氯虫苯甲酰胺LC25分别处理3龄幼虫，在处理后12、24和48 h用镊子夹取存活试虫，液氮速冻后放入-80 ℃冰箱保存备用。对照为清水处理，各处理10个重复。取单头试虫经预冷的0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH 7.6）漂洗，按0.1 mL/mg体重加预冷的磷酸缓冲液，冰浴条件下匀浆，匀浆后4 ℃ 10 000 g离心15 min，取上清作为粗提酶液[10]。利用酶活测定试剂盒（南京建成生物工程研究所）和酶标仪（美国赛默飞世尔科技公司）测定各处理AChE、CarE和GST活性，利用ELISA试剂盒（江苏晶美生物科技有限公司）和酶标仪测定各处理CYP450活性。

1.3 数据分析

采用IBM SPSS Statistics 27软件对数据进行分析，利用Probit模块对毒性回归方程进行拟合，计算LC25、致死中浓度（LC50）、95%置信区间及相关系数（R2）。对解毒酶活性进行单因素方差分析，并通过Tukey检验法进行差异分析。

2 结果与分析

2.1 3种杀虫剂对棉铃虫室内毒力的影响

室内毒力测定结果如表2所示，3种药剂对棉铃虫呈现出不同的毒力作用。其中，200 g/L氯虫苯甲酰胺对棉铃虫的室内杀虫效果最好，LC50为2.36 mg/L，其次为10%甲维·茚虫威，LC50为11.86 mg/L，8 000 IU/mg苏云金杆菌对棉铃虫的毒性最小，LC50为131.74 倍；3种杀虫剂的LC25分别为0.82、1.22 mg/L和87.42倍。表明化学杀虫剂对棉铃虫的速杀性强于生物类杀虫剂。

2.2 氯虫苯甲酰胺LC25对棉铃虫CarE和CYP450活性的影响

由图1可知，200 g/L氯虫苯甲酰胺LC25处理棉铃虫后，其体内CarE和CYP450活性增强。氯虫苯甲酰胺LC25处理12 h时，CarE和CYP450活性最强，明显高于对照（Plt;0.05）；氯虫苯甲酰胺LC25处理24 h时，CarE和CYP450活性有所下降，但均高于对照，差异无统计学意义（Pgt;0.05）；氯虫苯甲酰胺LC25处理48 h时，棉铃虫CarE和CYP450活性持续性下降，但均略高于对照，差异无统计学意义（Pgt;0.05）。综合结果表明，棉铃虫可能通过增强CarE和CYP450活性促进对氯虫苯甲酰胺的解毒代谢。

不同小写字母表示处理间差异具有统计学意义（Plt;0.05）。

2.3 氯虫苯甲酰胺LC25对棉铃虫AChE和GST活性的影响

由图2A可知，棉铃虫AChE活性在200 g/L氯虫苯甲酰胺LC25处理12、24和48 h时均明显低于对照（Plt;0.05），且随药剂处理时间的延长，AChE活性呈下降趋势。由图2B所示，在氯虫苯甲酰胺LC25处理12 h时，棉铃虫AChE活性明显高于处理24和48 h（Plt;0.05），处理48 h时AChE活性略微低于24 h，差异无统计学意义（Pgt;0.05）。氯虫苯甲酰胺LC25处理的棉铃虫GST活性与对照间差异无统计学意义（Pgt;0.05）。表明氯虫苯甲酰胺可抑制棉铃虫AChE活性，对GST活性无明显影响（Pgt;0.05）。

3 结论与讨论

氯虫苯甲酰胺作为双酰胺类杀虫剂，作用机制独特，其靶标为昆虫的鱼尼丁受体，与多数杀虫剂无交互抗性，在害虫防治中发挥重要作用[11]。本研究发现，200 g/L氯虫苯甲酰胺和10%甲维·茚虫威对棉铃虫具有较好杀伤力，其LC50分别为2.36和11.86 mg/L，8 000 IU/mg苏云金杆菌的室内毒力弱于化学药剂，LC50为131.74 倍。吴莉莉等[12]研究发现，200 g/L氯虫苯甲酰胺对辣椒田棉铃虫的药后7 d防效在95%以上，且持效期长；黄伟玲等[13]测定不同杀虫剂对不同种群草地贪夜蛾室内毒力的影响发现，氯虫苯甲酰胺对3龄和5龄草地贪夜蛾均具有较高的活性；王芹芹等[14]研究发现，茚虫威明显降低了棉铃虫的存活率；张丹丹等[15]通过6种杀虫剂对棉铃虫的毒力效果比较试验发现，氯虫苯甲酰胺和甲维·茚虫威对棉铃虫的毒杀效果均较好。本研究结果与以上研究结果相似。黄庆超等[5]研究表明，棉铃虫对多种杀虫剂产生了不同程度的抗药性。因此，生产上可交替使用200 g/L氯虫苯甲酰胺和10%甲维·茚虫威防治向日葵田棉铃虫，以有效防治田间虫害。

昆虫能够通过体内有解毒代谢作用的酶降低或抑制毒性物质的毒力，这些解毒酶主要包括CarE、CYP450及GST等[7]。CYP450是生物体内重要的一种解毒酶，Lu等[16]和Feyereisen等[17]研究表明，其参与生物体重要生命活动物质的合成，还能催化有毒外源物质的解毒代谢，在棉铃虫对杀虫剂的解毒代谢中同样发挥重要作用。本研究结果显示，200 g/L氯虫苯甲酰胺处理后，棉铃虫CYP450活性明显提高，表明棉铃虫可能通过CYP450进行氯虫苯甲酰胺的解毒代谢。CarE在昆虫的解毒代谢中具有重要作用[18]。董利霞等[19]研究甲氨基阿维菌素苯甲酸盐亚致死剂量对不同敏感性棉铃虫解毒酶活性的影响发现，棉铃虫可通过增强CarE活性降低其对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的敏感性；Chen等[20]研究发现，棉铃虫可通过增强CarE活性提高对三氟氯氰菊酯的耐受性；还能通过调控CarE相关基因CCE001a、CCE001i及CCE001j的表达，降低氰戊菊酯的毒力[21]。本研究结果显示，200 g/L氯虫苯甲酰胺处理后，明显提高了棉铃虫CarE活性，表明棉铃虫可能通过增强CarE活性参与氯虫苯甲酰胺的解毒代谢过程。AChE是氨基甲酸酯类和有机磷杀虫剂的作用靶标；200 g/L氯虫苯甲酰胺处理后，抑制了AChE的活性，表明AChE有可能是氯虫苯甲酰胺潜在的间接靶标。已有研究表明，GST在棉铃虫解毒代谢有机磷和有机氯杀虫剂方面具有重要作用[8]，本研究未发现GST参与棉铃虫对氯虫苯甲酰胺的响应，推测可能是因为不同杀虫剂的作用机制存在差异。棉铃虫可通过增强解毒酶活性促进杀虫剂的代谢，在一定程度上增强了其抗药性[22]，因此，在使用200 g/L氯虫苯甲酰胺防治向日葵田棉铃虫时，加强对CarE和CYP450等酶活性的持续监测，进一步分析CarE和CYP450的解毒代谢机制，为其防治提供参考。

综上，本研究通过测定3种杀虫剂对棉铃虫的室内毒力，发现200 g/L氯虫苯甲酰胺和10%甲维·茚虫威对棉铃虫具有较好的毒力，生防菌苏云金杆菌的室内毒力弱于化学药剂；解毒酶活性测定结果表明，200 g/L氯虫苯甲酰胺能够增强棉铃虫CarE和CYP450活性，抑制AChE活性，表明棉铃虫可能主要通过CarE和CYP450进行氯虫苯甲酰胺的解毒代谢。以上结果为向日葵田棉铃虫防治提供参考。

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（责任编辑：胡立萍）