0不同寄主植物对B型烟粉虱种群保护酶和解毒酶的影响_周奋启

江苏农业学报（Jiangsu J．of Agr．Sci．），2011，27（1）：57 61周奋启，陆艳艳，姚远，等．不同寄主植物对B 型烟粉虱种群保护酶和解毒酶的影响［

J ］．江苏农业学报，2011，27（1）：57-61．不同寄主植物对B 型烟粉虱种群保护酶和解毒酶的

影响

周奋启，陆艳艳，姚

远，张云霞，祝树德

（扬州大学园艺与植物保护学院，江苏扬州225009）

收稿日期：2010-04-23基金项目：江苏省自然科学基金项目（BK2006067）；江苏省农业科技

自主创新基金项目［

CX （09）631］作者简介：周奋启（1986-），男，内蒙古化德人，硕士研究生，主要从事

农业昆虫与害虫防治研究。（Tel ）189********；（E-mail ）zhoufenqi520425@yahoo．com．cn

通讯作者：祝树德，

（E-mail ）sdzhu@yzu．edu．cn 摘要：

采用酶活力测定法分析取食不同寄主植物的B 型烟粉虱种群保护酶和解毒酶的变化。结果表明：在

苘麻、

番茄、茄子和黄瓜4种寄主植物中，取食茄子的B 型烟粉虱种群的超氧化物歧化酶（SOD ）活力是取食番茄的2.64倍，且差异显著，取食苘麻与番茄的B 型烟粉虱种群之间SOD 活力的差异也达到显著水平；取食茄子的B 型烟粉虱过氧化物酶（POD ）活力是取食苘麻的3.13倍，

且差异显著，取食苘麻与番茄的B 型烟粉虱种群之间的POD 活力差异也达到显著水平；4种寄主上的B 型烟粉虱种群的羧酸酯酶（CarE ）活力以取食茄子的最高，其次为苘麻、番茄，最低为黄瓜；取食黄瓜的与取食其他3种寄主植物的B 型烟粉虱种群谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs ）活力之间差异极显著，取食苘麻与茄子的B 型烟粉虱种群GSTs 活力差异也达到显著水平。

关键词：

烟粉虱；寄主植物；超氧化物歧化酶；过氧化物酶；羧酸酯酶；谷胱甘肽转移酶

中图分类号：

S433．3

文献标识码：

A

文章编号：

1000-4440（2011）01-0057-05

Effect of host plants on protective enzymes and detoxification enzymes of Bemisia tabaci populations

ZHOU Fen-qi ，LU Yan-yan ，YAO Yuan ，ZHANG Yun-xia ，ZHU Shu-de

（College of Horticulture and Plant Protection ，Yangzhou University ，Yangzhou 225009，China ）

Abstract ：Protective enzymes and detoxification enzymes in Bemisia tabaci populations fed on different host plants

were determined by enzyme activity assay method．The results showed that superoxide dismutase （SOD ）activity of Bemisia tabaci fed on eggplant was 2．64times higher than that fed on tomato （P ＜0．05），and the difference of SOD activity of Be-misia tabaci between abutilon theophrasti and tomato was also significant （P ＜0．05）．Peroxidase （POD ）activity of Bemis-ia tabaci fed on eggplant was 3．13times higher than that fed on Abutilon theophrast （P ＜0．05），and the difference of POD activity of Bemisia tabaci between abutilon theophrasti and tomato was also significant （P ＜0．05）．Carboxylesterase （CarE ）activity of Bemisia tabaci fed on eggplant was the highest ，followed by Abutilon theophrasti and tomato．The gluta-thione-s-transferase （GSTs ）activity of the populations fed on cucumber was significantly different from that fed on other three plants （P ＜0．01），and the difference of GSTs activity of Bemisia tabaci between Abutilon theophrasti and eggplant was significant （P ＜0．05）．

Key words ：

Bemisia tabaci ；host plant ；superoxide dismutase ；

peroxidase ；carboxylesterase ；glutathione-

s-transferase

烟粉虱（Bemisia tabaci ）属于同翅目，粉虱科，粉

虱亚科，小粉虱属昆虫，1889年首次发现于烟草上［1］。烟粉虱的寄主范围很广，多达74科600多种

［2］

。不同的寄主植物，烟粉虱自然选择性不同。

烟粉虱在不同寄主植物上不仅生长发育、存活和繁

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殖有着显著差异，而且其体内保护酶和解毒酶系统会产生明显的改变。大量研究表明，昆虫体内存在着保护酶系统，它与昆虫的抗逆性和耐药性有密切的关系［3-5］。在正常情况下，细胞内存在着自由基清除系统，其中的超氧化物歧化酶（SOD）能清除部分自由基而形成H2O2，而过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）又具有分解H2O2的作用。所以，在这3种酶的共同作用下，生物细胞内的自由基维持在一个较低水平，不会引起伤害［6-8］。

解毒酶对昆虫分解外源毒物，维持正常生理生化活动起着重要作用，当解毒酶体系受到抑制后，便可延长外源毒物在体内的存留时间及在体内的运输传导，并发挥其毒效而致昆虫中毒。羧酸酯酶（CarE）和谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs）是昆虫重要的解毒酶，同时这两种酶与昆虫对寄主的选择性有明显相关性［9-10］。靶标害虫取食不同寄主植物，其体内的解毒酶活性存在显著差异。Hinks等发现美洲烟夜蛾取食不同寄主后体内的羧酸酯酶活性会发生显著的变化［11］。Lindroth也发现了不同寄主植物对虎凤蝶（Papilio glaucus）体内的羧酸酯酶活性有影响［12］。棉铃虫取食不同寄主植物（小麦、豌豆等寄主植物和人工饲料）后，其体内羧酸酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶活性均受到显著影响，羧酸酯酶活性不仅存在量的差异，而且存在质的差异［9］。有研究表明，取食豇豆的豆野螟［Maruca testulalis（Geyer）］的羧酸酯酶和多功能氧化酶活性与取食扁豆、四季豆的存在极显著差异［13］。王红等研究表明，取食不同寄主植物的烟粉虱，其体内乙酰胆碱酯酶（AChE）和羧酸酯酶的比活力均有显著差异，表明寄主植物对烟粉虱的AChE和CarE活性均有诱导性［14］。谷胱甘肽-S-转移酶是一类催化还原型谷胱甘肽与各种亲电化合物亲核加成反应的酶，能使内源谷胱甘肽与化学农药（包括杀虫剂、杀螨剂）中具有毒理作用的亲电基团结合并排出体外。

近年来寄主植物对烟粉虱的影响已有报道［15-18］，但大多数是对其选择性、行为适应性和烟粉虱生长发育方面的研究，而对烟粉虱体内酶体系生理适应性的报道则很少。本研究拟选择4种不同寄主植物，探讨B型烟粉虱种群体内保护酶和解毒酶的差异，为探明烟粉虱对不同寄主的嗜好、不同寄主的抗性及不同寄主的适应机制提供依据。1材料与方法

1．1供试昆虫与植物

烟粉虱采自扬州地区，在实验室内续代饲养，经线粒体DNA细胞色素氧化酶I基因序列（mt DNA COI）鉴定为B型烟粉虱。供试植物苘麻、番茄（中蔬四号）、茄子（阳春三月茄）和黄瓜（津春五号）均由扬州大学园艺与植物保护学院实验室种植，烟粉虱分别接种于上述寄主植物。温度为（27?1）?，相对湿度（RH）为70% 80%，光周期为L?D= 14?10。

1．2保护酶活性的测定

1．2．1酶液制备挑取100头烟粉虱成虫放入1 ml的离心管中，加入0.02mol/L pH值为7.4的磷酸盐缓冲液（含1%聚乙烯毗咯烷酮）0.5ml，冰浴匀浆，匀浆液于高速冷冻离心机上以10000r/min （4?）离心20min，取上清液作为酶源，冰浴待用。1．2．2超氧化物歧化酶（SOD）活性反应总体积3ml，反应液中含0.02mol/L磷酸盐缓冲液（pH 7.4）、26mmol/L蛋氨酸、0.77mol/L氮蓝四唑（NBT）、0.2ml酶液，最后加0.8mol/L核黄素（含1 mmol/L的EDTA）。置于4000lx日光下进行光化学反应，反应温度25?，反应时间15min，然后用黑暗终止反应，立即在550nm下比色，重复3次。以NBT被抑制50%为1个酶活力单位。

1．2．3过氧化物酶（POD）活性按改进的Simon 等［19］的方法测定。反应总体积为3ml，反应液中含0.02mol/L磷酸盐缓冲液（pH7.4）、90mmol/L愈创木酚、72μmol/ml H2O2、0.5ml酶液，在30?下反应30min后在470nm波长下测定OD值，重复3次。酶活力单位以1mg蛋白质1min在470nm下的OD值表示。

1．3解毒酶活性的测定

1．3．1羧酸酯酶（CarE）比活力挑取100头烟粉虱成虫放入1ml的离心管中，加入1ml磷酸缓冲液（0.04mol/L，pH7.0）于冰水浴中均浆，均浆液于高速冷冻离心机上9000r/min、4?离心10min，取上清液作为酶源。测定时将酶源稀释10倍即为工作酶液。

参照Van［20］的方法。根据测定的OD值，计算酶的活力，以每30min1mg蛋白质产物生成量表示（α-萘酚，μmol/L）。

85江苏农业学报2011年第27卷第1期

1．3．2谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs）活力挑取100头烟粉虱成虫放入1ml的离心管中，加入2ml磷酸缓冲液（66mmol/L，pH7．0）于冰水浴中均浆，均浆液于高速冷冻离心机上10000r/min，4?离心60 min，取上清液作为酶源。

活力测定参照Clark等［21］和He等［22］的方法，以1-氯-2-二硝基（CDNB）作底物，在酶的作用下与还原型谷胱甘肽反应，生成物在340nm处有最大吸收峰，将试剂立即混匀，在27?、340nm下比色测OD值，酶源经蛋白含量测定，计算出谷胱甘肽-S-转移酶的活力（OD值）。

1．4酶源蛋白质含量的测定

参照Bradford［23］记述的考马斯亮蓝G-250染色法测定。用牛血清白蛋白（BSA）作标准曲线。

1．5数据分析

采用DPSv7．05分析软件进行统计分析。2结果

2．1不同寄主植物对B型烟粉虱种群超氧化物歧化酶（SOD）活力的影响

取食不同寄主的B型烟粉虱种群SOD活力见表1。由表1可知：在取食4种不同寄主植物的烟粉虱种群中，取食茄子的烟粉虱种群的SOD活力最高，其次为苘麻、黄瓜，番茄上最低；取食茄子的烟粉虱SOD活力是取食番茄的2.64倍。方差分析表明：取食茄子与苘麻的烟粉虱种群的SOD活力差异不显著（P＞0.05）；取食茄子与番茄的烟粉虱种群的SOD活力差异极显著（P＜0.01）；取食苘麻与番茄的烟粉虱种群SOD活力差异也达到显著水平（P＜0.05）（表1）。

表14种寄主上B型烟粉虱种群的超氧化物歧化酶活力、过氧化物酶活力、羧酸酯酶活力、谷胱甘肽-S-转移酶活力

Table1Comparison of SOD activities，POD activities，CarE activities，GSTs activities of Bemisia tabaci on four host plants 寄主植物超氧化物歧化酶活力（U）过氧化物酶活力（U）羧酸酯酶活力（U）谷胱甘肽-S-转移酶活力（U）茄子2．6752?0．5265aA0．0030?0．0004aA3．1484?0．1284aA0．0449?0．0012aA

苘麻2．3797?0．0689aAB0．0010?0．0001cB2．9316?0．0825abAB0．0393?0．0012bA

黄瓜1．8236?0．1503abAB0．0013?0．0001bcB2．5289?0．1075cB0．0243?0．0015cB

番茄1．0128?0．1956bB0．0019?0bB2．7631?0．0021cbAB0．0424?0．0003abA 同列中不同的小写字母表示在0.05水平差异显著；同列中不同的大写字母表示在0.01水平差异显著。

2．2不同寄主植物对B型烟粉虱种群过氧化物酶（POD）活力的影响

在取食4种不同寄主植物的烟粉虱种群中，取食茄子的烟粉虱种群的POD活力最高，其次为番茄、黄瓜，取食苘麻的最低；取食茄子的烟粉虱的POD活力是取食番茄的3.13倍（表1）。方差分析结果表明：取食番茄与黄瓜的烟粉虱种群的POD活力差异不显著（P＞0.05）；取食茄子的烟粉虱种群的POD活力与取食其他3个寄主的烟粉虱种群的POD活力差异极显著（P＜0.01）；取食苘麻的烟粉虱与取食番茄、黄瓜的烟粉虱种群的POD活力差异达到显著水平（P＜0.05）。

2．3不同寄主植物对B型烟粉虱种群羧酸酯酶（CarE）活力的影响

在取食4种不同寄主植物的烟粉虱种群中，取食茄子的烟粉虱种群的羧酸酯酶活力最高，其次为苘麻、番茄，取食黄瓜的最低（表1）。方差分析结果表明：取食茄子与黄瓜的烟粉虱种群的羧酸酯酶活力差异极显著（P＜0.01）；取食苘麻与黄瓜的烟粉虱种群之间和取食茄子与番茄的烟粉虱种群之间的羧酸酯酶活力差异均达到显著水平（P＜0.05）。

2．4不同寄主植物对B型烟粉虱种群谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs）活力的影响

在取食4种不同寄主植物的烟粉虱种群中，取食茄子的烟粉虱种群的GSTs活力最高，其次为番茄、苘麻，取食黄瓜的最低；取食茄子的烟粉虱种群的GSTs活力是取食番茄的1.85倍（表1）。方差分析结果表明，取食黄瓜的烟粉虱种群的GSTs活力与取食其他3种寄主植物的烟粉虱种群的GSTs活力差异极显著（P＜0.01）；取食苘麻与茄子的烟粉虱种群的GSTs活力差异也达到显著水平（P＜0.05）；取食茄子与番茄的烟粉虱种群的GSTs活力差异不显著（P＞0.05）。

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周奋启等：不同寄主植物对B型烟粉虱种群保护酶和解毒酶的影响

3讨论

植食性昆虫与高等植物长期共同进化过程中，植物产生许多毒性次生物质，如生物碱、萜类和酚类化合物等以保护其免受虫害，但这也导致植食性昆虫产生相应的适应性，如习性、生理过程及生化机制发生改变等［24］。已有报道表明，取食不同寄主植物可影响昆虫对杀虫剂的敏感性［25-26］。现有的研究结果也表明植物次生物质对昆虫耐药性的影响与昆虫体内解毒酶和靶标酶的改变有关［27-28］。因此本研究探讨了苘麻、番茄、茄子和黄瓜4种寄主植物上烟粉虱种群体内4种酶的变化趋势。

本研究结果表明，烟粉虱体内也存在着清除自由基的保护酶系统，且不同寄主对其体内保护酶的活性有明显的影响。本研究中的4种酶活性是在常温、常规pH值下测定的，酶活力表示的是100头成虫的平均值，在4个供试寄主植物上，取食茄子的烟粉虱种群的SOD活力最高，是取食番茄的2.64倍。POD活力也存在明显差异，其中取食茄子的烟粉虱种群的POD活力是取食茴麻的3.13倍，且与取食其他3种寄主的差异极显著。由此说明茄子能较强诱导烟粉虱保护酶SOD和POD的活性，对烟粉虱的抗性高于其他供试寄主植物。

由本研究结果可以推测，扬州地区烟粉虱在4种不同的寄主植物上可能通过不同强度的保护酶和解毒酶活性来实现对寄主植物的适应，其中取食茄子的烟粉虱4种酶活性都表现最高；取食苘麻的表现出较高的超氧化物歧化酶和羧酸酯酶活性；取食番茄的表现出相对较高的过氧化物酶和谷胱甘肽-S-转移酶活性；取食黄瓜的羧酸酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶活力最低。这可能是由于烟粉虱取食不同的寄主植物后，受植物组织中代谢物质特别是次生代谢物质的影响，导致其体内保护酶和解毒酶活性有较大的变化；也可能是受植物组织营养状况的影响，使烟粉虱不同寄主种群的解毒酶活性有明显的差异。取食不同寄主植物的烟粉虱产生的生理生化及抗药性的差异，是由寄主植物中某种物质的选择作用还是由诱导作用引起的，尚有待进一步探讨。

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