吡蟲啉對豌豆蚜GSTs和MFO酶活力的影響

郭耀霞，張廷偉，劉長仲，張育霞

（甘肅農業大學植物保護學院，甘肅省農作物病蟲害生物防治工程實驗室，蘭州 730070）

豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）屬半翅目蚜科，是在全世界范圍內危害多種豆科作物和牧草的寡食性害蟲，也是我國西北地區苜蓿田中的優勢害蟲[1-2]。該蟲在其年生活史當中孤雌生殖，繁殖速度快，種群數量大，除直接取食為害外，還能傳播苜?；ㄈ~病毒、豌豆耳突花葉病毒等25種病毒[3-4]，為農牧業害蟲主要防治對象[5-6]。長期以來，豌豆蚜的防治主要依賴化學殺蟲劑[7]，其中吡蟲啉作為一種取代有機磷及擬除蟲菊酯類的新煙堿類殺蟲劑，具有胃毒、觸殺、內吸等作用[8-9]，以廣譜、高效、安全、低毒等特點被廣泛應用于刺吸式口器害蟲的防治[10]。由于吡蟲啉作為防治蚜蟲等害蟲的高效首選藥劑被大量使用[11]，豌豆蚜對吡蟲啉等新煙堿類殺蟲劑的解毒代謝問題已成為豆科植物害蟲防治中的首要任務。對于昆蟲的解毒代謝問題，國內外學者做了大量的研究，如Matsuura等[12]研究發現日本棉蚜（Aphis gossypii）對不同新煙堿類殺蟲劑解毒代謝能力不同；楊煥青等[13]研究發現棉蚜對吡蟲啉產生抗性的主要原因是解毒酶比活力提高；邱高輝等[14]研究了麥長管蚜（Sitobion avenae）對吡蟲啉的抗性發展中多功能氧化酶（MFO）和羧酸酯酶（CarEs）起重要作用；帥霞等[15]等研究表明桃蚜（Myzus persicae）抗性品系解毒酶活性高于敏感品系；汝陽等[16]研究報道二斑葉螨（Tetranychus urticae）對阿維菌素的代謝過程，其體內谷胱甘肽-S-轉移酶（GSTs）和MFO起主要作用。當前有關吡蟲啉對豌豆蚜體內GSTs和MFO 2種解毒酶活力變化規律的研究報道較少，鑒于豌豆蚜在西北地區豆科植物上為害的嚴重性，尤其是對苜蓿產業的嚴重威脅，本研究在測定吡蟲啉對豌豆蚜的致死中濃度（LC50）的基礎上，測定了吡蟲啉對豌豆蚜GSTs和MFO 2種解毒酶活力的影響，進一步探索豌豆蚜對吡蟲啉的抗性機理，為豌豆蚜的抗藥性治理和新煙堿類殺蟲劑的合理使用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試材料

供試害蟲為豌豆蚜，其敏感品系種群來自甘肅農業大學苜蓿試驗田，期間未接觸過化學農藥。豌豆蚜抗性品系是由敏感品系在室內經對吡蟲啉進行噴霧死亡率達70%篩選而獲得?？剐赃x育時，每2周篩選1次，每2代進行一次毒力測定，連續選育6代。

1.1.2 供試藥劑

98.5%吡蟲啉原藥，青島海利爾藥業有限公司；考馬斯亮藍G-250，上海譜振生物科技有限公司；牛血清蛋白，上海源聚生物科技有限公司；對硝基苯甲醚，上?？低鼗び邢薰?。

1.1.3 供試儀器

酶標儀，美國伯騰儀器有限公司。

1.2 室內毒力測定

室內毒力測定采用帶蟲浸葉法[15]。將吡蟲啉原藥用丙酮溶解后稀釋成6個濃度梯度，將帶有豌豆蚜的蠶豆葉片用紗布包裹葉柄后浸在不同濃度藥液中5 s，反面朝上放置在培養皿中，置于溫度24℃、光照16 h∶8 h（L∶D）的光照培養箱中飼養。48 h后用毛筆輕輕觸動蟲體檢查存活情況，以蟲體附肢完全不動者記為死亡，統計死亡率。每個濃度處理30頭，重復3次，以蒸餾水處理作為空白對照。利用SPSS 19.0軟件中的Probit模塊中概率單位回歸法求出LC50，抗性倍數（RR）按式（1）計算。

1.3 酶源蛋白含量測定

酶源蛋白含量測定參照Bradford[17]的考馬斯亮藍G-250染色法進行。在酶標板孔中加入200μL 0.002 5%考馬斯亮蘭G-250和50μL酶液，置于25℃下10 min，在595 nm處測OD值，根據牛血清蛋白標準曲線求出蛋白質含量。

1.4 酶活力測定

1.4.1 酶液制備

取10頭無翅成蚜，于冰浴中加入1.5 mL 0.1 mol/L、pH 7.6的磷酸緩沖液（PBS）［含1 mmol/L乙二胺四乙酸（EDTA）、1 mmol/L二硫蘇糖醇（DTT）、1 mmol/L苯基硫脲（PTU）、1 mmol/L苯甲基磺酰氟（PMSF）及20%甘油］進行勻漿，4℃下10 000 r/min離心20 min，取上清液作為粗酶液，冰浴備用。

1.4.2 GSTs活性測定

GSTs測定參照Habig等[18]的測定方法：分別將1.2 mmol/L CDNB、6 mmol/L GSH、酶液、0.1 mol/L pH 7.6 PBS各100、100、10、90μL加到酶標板孔中，在340 nm處，以1 min為間隔，記錄15 min內OD值的變化，每處理設置6個重復。按式（2）、（3）計算GSTs活性。

式中：ΔOD340為每分鐘變化值；V為反應總體積，μL；ε為消光系數，9.6 mL/(μmol·cm)；L為光程，1 cm；比活力，μmol/[min·mg(pro)]。

1.4.3 MFO活性測定

MFO活性測定參照Rose等[19]的測定方法，用無水乙醇配成的母液溶解對硝基苯甲醚，再用緩沖液稀釋成2 mmol/L。將稀釋后的緩沖液取100μL加到酶標板中，再加入80μL酶液，于27℃溫育3 min后加入10μL NADPH開始反應。在405 nm處，以1 min為間隔，記錄10 min內OD值的變化。MFO活力以每分鐘每毫克組織蛋白催化產生的對硝基苯酚的含量表示。MFO比活力參照式（3）計算。

2 結果與分析

2.1 豌豆蚜抗吡蟲啉品系的選育

由表1可以看出，紅綠色型豌豆蚜對吡蟲啉抗性發展較為緩慢，但隨著選育代數的增加，抗性倍數逐漸增加。經連續6代藥劑篩選后，紅色型（RMP）、綠色型（GMP）豌豆蚜對吡蟲啉的敏感度（LC50）分別由選育前的0.149 2、0.136 3 mg/L提高為選育后的0.499 0、0.429 9 mg/L；抗性分別增長到3.34和3.15倍。2種色型相比，紅色型較綠色型抗性倍數增長更快。在抗性篩選過程中，毒力回歸方程的斜率有變小的趨勢，說明豌豆蚜群體中抗性個體不穩定，群體發生了異質性變化，抗性倍數有進一步增加的潛力。

表1 豌豆蚜吡蟲啉抗性選育結果

2.2 吡蟲啉對2種色型豌豆蚜GSTs比活力的影響

用吡蟲啉處理后豌豆蚜體內GSTs比活力變化見表2。2種色型豌豆蚜體內GSTs比活力隨著選育世代的增加均有顯著升高。F0～F8各世代間解毒酶活性變化有顯著差異。GMP F8GSTs比活力達到26.68μmol/[min·mg(pro)]，較F0比活力增加15.10 μmol/[min·mg(pro)]，是F0比活力的2.3倍。RMP F8GSTs比活力達到28.35μmol/[min·mg(pro)]，較F0代比活力增加18.51μmol/[min·mg(pro)]，是F0比活力的2.88倍。通過吡蟲啉處理后，2種色型豌豆蚜體內的GSTs比活力均有所增加，表明豌豆蚜對吡蟲啉產生抗性可能與GSTs比活力增強有關。

表2 豌豆蚜吡蟲啉抗性選育過程中GSTs活性變化

2.3 吡蟲啉對2種色型豌豆蚜MFO比活力的影響

經吡蟲啉連續篩選后豌豆蚜MFO活性變化見表3。隨著篩選代數的增加，2種色型豌豆蚜F0～F8體內的MFO比活力均有所提高，且有顯著差異。GMP豌豆蚜F8MFO比活力為1.72μmol/[min·mg(pro)]，與F0相比較比活力增加0.53μmol/[min·mg(pro)]，是F0比活力的1.45倍；RMP F8MFO比活力達到2.05 μmol/[min·mg(pro)]，是F0比活力的1.56倍，表明豌豆蚜對吡蟲啉產生抗性可能與MFO比活力增強有關。

表3 豌豆蚜吡蟲啉抗性選育過程中MFO活性變化

3 結論與討論

本研究結果表明，隨著選育代數的增加，紅綠色型豌豆蚜體內的GSTs和MFO比活力和活性比均有所提高，且F2～F8代豌豆蚜的GSTs、MFO活性較F0差異顯著。此外，在豌豆蚜對吡蟲啉解毒代謝過程中，紅色型解毒酶比活力的升高較綠色型更顯著。然而，本試驗僅測定了吡蟲啉對豌豆蚜體內GSTs和MFO酶活性變化的影響，為深入了解吡蟲啉對豌豆蚜體內解毒酶的活性影響，今后還需進一步研究其體內其他解毒酶的活性變化，為深層次揭示豌豆蚜對吡蟲啉解毒代謝發展規律提供科學佐證。