溫室粉煤灰虱和煙粉虱生物化學(xué)性質(zhì)的比較

溫室粉煤灰虱和煙粉虱生物化學(xué)性質(zhì)的比較

溫室內(nèi)的白虱子屬于同科和白虱子。它廣泛分布于亞洲、歐洲、美國和非洲等63個(gè)國家和地區(qū)。這是一種全球疾病。它原產(chǎn)于北美,1856年記載于英國,1870年在北美首次作為溫室害蟲加以報(bào)道。60年代末在我國北京、河北等地發(fā)現(xiàn),70年代迅速擴(kuò)展到內(nèi)蒙古一帶。90年代,新疆、蘭州有報(bào)道白粉虱已造成嚴(yán)重危害。溫室白粉虱主要危害溫室栽培蔬菜和觀賞植物。由于溫室生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定,有利于溫室白粉虱的增殖,隨著溫室蔬菜栽培面積逐年增加,許多地區(qū)溫室白粉虱發(fā)生日趨嚴(yán)重,已成為溫室蔬菜和花卉生產(chǎn)的重要害蟲。煙粉虱Bemisiatabaci(Homoptera:Aleyrodidae)屬同翅目、粉虱科、粉虱亞科,1889年首次發(fā)現(xiàn)于煙草上,此后,在甘薯上亦發(fā)現(xiàn)了煙粉虱。與溫室白粉虱比較,煙粉虱的危害也是逐年加重,但比溫室白粉虱寄主范圍更廣泛、適應(yīng)性更強(qiáng)、危害更嚴(yán)重、抗藥性更強(qiáng)。溫室白粉虱基本不危害十字花科蔬菜,而煙粉虱則對甘藍(lán)、花椰菜等十字花科蔬菜能造成嚴(yán)重危害。煙粉虱通過刺吸植物直接危害多種蔬菜和觀賞植物,同時(shí)作為一種媒介還能傳播60多種植物病毒。煙粉虱原產(chǎn)于熱帶和亞熱帶地區(qū),隨著世界范圍內(nèi)的貿(mào)易往來,煙粉虱借助花卉及其它經(jīng)濟(jì)作物苗木迅速擴(kuò)散。在西班牙,1943年首次報(bào)道了煙粉虱的發(fā)生。目前煙粉虱已擴(kuò)散到了除南美赤道附近地區(qū)以外的幾乎所有地區(qū)。在我國有關(guān)煙粉虱的記載始于1949年。長期以來溫室白粉虱的危害較嚴(yán)重,煙粉虱并不是主要的經(jīng)濟(jì)害蟲,但近幾年來,煙粉虱在北京、河北、新疆、天津等地區(qū)相繼爆發(fā),已成為危害嚴(yán)重的優(yōu)勢種。尤其2000年煙粉虱在我國北方危害猖獗。作者對煙粉虱和溫室白粉虱與抗藥性有關(guān)的機(jī)制進(jìn)行了比較研究,旨在為煙粉虱和溫室白粉虱抗藥性治理和綜合防治提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1溫室加底消液對溫室內(nèi)的增養(yǎng)殖煙粉虱于2000年10月采自北京通州中以農(nóng)場,飼養(yǎng)于溫室內(nèi),寄主為棉花;溫室白粉虱于2000年11月采自北京蟹島度假村,飼養(yǎng)于溫室內(nèi),寄主為南瓜。以上兩品系在不接觸任何藥劑的情況下分別飼養(yǎng)10代和9代以上。1.2中間體--酯類化合物-na2.5%溴氰菊酯(deltamethrin)乳油(艾格福天津有限公司生產(chǎn));20%吡蟲啉(imidacloprid)可溶性劑(德國拜爾公司產(chǎn)品)。乙酸-α-萘酯(α-NA),化學(xué)純(上海試劑一廠產(chǎn)品);固藍(lán)RR鹽和碘化硫代乙酰膽堿(ATCh)(Fluka公司產(chǎn)品);雙(4-硝基-3-羧基苯)二硫化物(DTNB)(ROTH公司產(chǎn)品)。2,4-二硝基氯苯(CDNB)、還原型谷胱甘肽(GSH)(Sigma公司產(chǎn)品);考馬斯亮藍(lán)G-250(英國進(jìn)口分裝,中國醫(yī)藥公司北京采購供應(yīng)站經(jīng)銷);其它試劑均為國產(chǎn)分析純。Microplatereader(奧地利TECAN公司產(chǎn)品)。1.3溴氰和酪氨酸酶測定了煙虱和溫室寄生蟲的生物化學(xué)參考鄭炳宗等Potter噴霧法。1.4er-2活性測定參考Byrne等方法。反應(yīng)總體積250μL,α-NA的終濃度為100μmol/L,酶量相當(dāng)于1頭粉虱,以固藍(lán)RR鹽為顯色劑,在450nm下用酶標(biāo)儀讀數(shù)15min,記錄其斜率值即為CarE比活力。1.5ache比活力測定參考Byrne等方法。反應(yīng)總體積300μL,ATCh和DTNB的終濃度分別為0.5mmol/L和0.05mmol/L,酶量相當(dāng)于1頭粉虱,在405nm下用酶標(biāo)儀讀數(shù)20min,記錄其斜率值即為AChE比活力。1.6酶活力的測定參照Habig等方法。反應(yīng)總體積3mL,GSH和CDNB的終濃度分別為0.67mmol/L和1mmol/L,在20℃條件下,用分光光度計(jì)于340nm下記錄3min內(nèi)吸光度的變化。酶量調(diào)整到光密度值<0.5OD/min,對照比色杯以pH6.5,0.1mmol/L的磷酸緩沖液代替酶液。依照以下公式計(jì)算酶活力:GSTs活力單位/nmol·min-1=(ΔOD340·υ)/(ε·L)式中ΔOD340為每分鐘光吸收的變化值/OD340·min-1,υ為酶促反應(yīng)體積(3mL),ε為產(chǎn)物的消光系數(shù)[0.0096L/(μmol·cm)],L為比色杯的光程(1cm)。GSTs比活力/nmol·(mgpro·min)-1=酶活力單位/酶液蛋白質(zhì)含量1.7測定蛋白質(zhì)含量參照Bradford考馬斯亮藍(lán)G-250方法。2結(jié)果與分析2.1室加克氏室反應(yīng)物的生物測定表1顯示出溴氰菊酯和吡蟲啉對煙粉虱和溫室白粉虱的生物測定結(jié)果。煙粉虱對溴氰菊酯的LC50為溫室白粉虱的2倍,對吡蟲啉的LC50僅為溫室白粉虱的1.66倍。2.2飛虱和溫室飛虱的脂肪酸2.2.1煙粉銻和溫室干法關(guān)于羧酸酯酶活性的個(gè)體分布采用酶標(biāo)儀技術(shù)對不同粉虱種群中的個(gè)體羧酸酯酶活性進(jìn)行測定,統(tǒng)計(jì)不同活性段內(nèi)的粉虱個(gè)體分布頻率。圖1a和圖1b顯示出了煙粉虱和溫室白粉虱羧酸酯酶活性個(gè)體分布頻率。煙粉虱中CarE活性大于30mOD/(min·頭)的個(gè)體頻率明顯高于溫室白粉虱,溫室白粉虱個(gè)體主要分布在CarE活性40mOD/(min·頭)以下,而煙粉虱中有近10%的個(gè)體活性分布在40mOD/(min·頭)以上。表2顯示出盡管煙粉虱和溫室白粉虱的CarE活性差異不是很大,但平均活力達(dá)到了顯著差異水平。2.2.2煙粉銻羧酸酯酶系統(tǒng)分析表3和圖2顯示出煙粉虱羧酸酯酶的Km值明顯低于溫室白粉虱羧酸酯酶的Km值,相差達(dá)47倍,說明煙粉虱對底物α-NA的親和力明顯高于溫室白粉虱。2.3飛虱和溫室飛虱乙酰膽堿酯的酶活性2.3.1不同品種乙酰膽堿酯酶和干法銻乙酰膽堿酯酶活性結(jié)果對煙粉虱和溫室白粉虱進(jìn)行單頭乙酰膽堿酯酶活性的測定,根據(jù)乙酰膽堿酯酶活性分布作圖,圖3a和圖3b顯示出煙粉虱個(gè)體的乙酰膽堿酯酶活性主要分布在1～5mOD/(min·頭)之間,分布高峰在2～3mOD/(min·頭)之間,而溫室白粉虱乙酰膽堿酯酶活性主要分布在5～20mOD/(min·頭)之間,分布高峰在10～15mOD/(min·頭)之間。表2說明煙粉虱乙酰膽堿酯酶的活性普遍低于溫室白粉虱,平均活性溫室白粉虱是煙粉虱的4倍。2.3.2煙粉銻乙酰膽堿酯酶的生物活性表3和圖4表明,煙粉虱乙酰膽堿酯酶的Km值比溫室白粉虱乙酰膽堿酯酶的Km值高約12倍,表明煙粉虱乙酰膽堿酯酶對底物硫代乙酰膽堿(ATCh)的親和力比溫室白粉虱的低。2.4甘肽轉(zhuǎn)移酶活力表2說明煙粉虱的谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶比活力顯著高于溫室白粉虱的谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶比活力,達(dá)1%顯著水平。表3和圖5顯示出煙粉虱谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶的Km值比溫室白粉虱的低,其相對比值為0.717,說明煙粉虱谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶對底物CDNB的親和力比溫室白粉虱的高。3試劑和儀器對粉病含物的活性和抗性作用害蟲抗藥性問題是害蟲綜合治理中最重要的問題之一,明確害蟲抗藥性機(jī)制是害蟲抗藥性治理的基礎(chǔ)。作者對采自北京中以農(nóng)場和蟹島度假村的煙粉虱和溫室白粉虱經(jīng)室內(nèi)飼養(yǎng)了10代和9代后進(jìn)行生物測定表明,煙粉虱和溫室白粉虱對溴氰菊酯和吡蟲啉的敏感度沒有明顯差異,煙粉虱的LC50分別是溫室白粉虱的2倍和1.66倍。CarE是害蟲體內(nèi)的重要解毒酶之一。對上述煙粉虱和溫室白粉虱兩個(gè)種群CarE活性比較表明,煙粉虱的羧酸酯酶活性比溫室白粉虱高,在1%水平上差異顯著。AChE是昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)突觸中主要神經(jīng)遞質(zhì)——乙酰膽堿的分解酶,同時(shí)還是有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑的靶標(biāo)。研究表明,煙粉虱乙酰膽堿酯酶的活性普遍低于溫室白粉虱,平均活性溫室白粉虱是煙粉虱的4倍。GSTs廣泛分布于昆蟲體內(nèi),其含量有明顯的種間差異,即使是同一種昆蟲,也可因蟲態(tài)、蟲期不同而異。GSTs在溫室白粉虱及其近緣種中的研究至今未見有任何報(bào)道。作者對GSTs在煙粉虱和溫室白粉虱抗性中的作用進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明,煙粉虱GSTs的比活力高于溫室白粉虱,在1%水平上差異顯著,并且煙粉虱GSTs對底物CDNB的親和力顯著高于溫室白粉虱,說明GSTs在粉虱抗性中亦起著重要