北乌头乙醇提取液对菜青虫体内保护酶活性的影响

2015-04-17刘丽华王双关磊

江苏农业科学 2015年1期

刘丽华　王双　关磊

摘要：为探讨北乌头的杀虫作用机理，采用分光光度法测定了北乌头乙醇提取液对菜青虫体内保护酶活性的影响。由结果可知，用北乌头乙醇提取液处理菜青虫后，其体内SOD和CAT酶活性呈现先升高后降低的趋势，都在24 h时达到高峰，而POD酶活性则表现为先下降后上升再下降的趋势；在处理36 h前，3种保护酶处理组都高于对照组，48 h后，均低于对照组。结果说明，北乌头乙醇提取液能有效干扰昆虫体内保护酶系，扰乱其正常的生理代谢，从而起到防治效果。

关键词：北乌头；菜青虫；保护酶

中图分类号： S482.3+9文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0146-02

收稿日期：2014-03-15

基金项目：吉林省科技项目（编号：20130101100JC）；吉林省教育厅项目（编号：2013493）。

作者简介：刘丽华（1972—），女，吉林通化人，博士，副教授，主要从事动物资源与功能基因组研究。Tel：（0435）3208073；E-mail：liulihua209@163.com。菜青虫是菜粉蝶（Pieris rapae L.）的幼虫，属鳞翅目粉蝶科，是十字花科植物的重要害虫，除食叶危害外，还可导致软腐病的发生，危害十分严重。长期以来，对其防治都以化学农药为主，但由于化学农药的毒性、残留及抗性等，带来了一系列社会和生态问题。因此，创制新型、高效、低毒杀虫剂备受人们重视，特别是利用天然植物活性成分制作杀虫剂更是引人瞩目。开发植物源农药是现代农药研究的一个重要发展方向。

北乌头为毛茛科乌头属多年生草本植物，多分布在我国的东北及华北地区，其块根具有镇痛、镇痉、祛风湿和解热等作用，是一类具有广阔开发前景的重要植物资源。除广泛应用于医学外，已有将其应用于防治植物害虫的报道[1-4]。

研究表明，昆虫与其他生物一样，体内存在着自由基，其中超氧自由基具有很强的氧化能力，对许多生物功能分子具有破坏作用。但在正常情况下，昆虫体内存在超氧化物歧化酶（superoxide，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）等保护酶系，三者协同作用，使自由基保持在一个较低的水平，从而维持昆虫体内正常的生理活动[5-7]。近年来，有关昆虫保护酶的研究报道很多，但多数集中在化学农药抗性、病原微生物与昆虫保护酶之间的研究，而关于利用天然植物活性成分对菜青虫体内保护酶活性变化的研究还未见报道。为探讨北乌头对菜青虫杀虫作用机理，笔者研究了用北乌头乙醇提取液处理菜青虫后，其体内保护酶的活性变化规律，以期为研究与开发新的植物型杀虫剂及作用机制提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

北乌头采自长白山区。菜青虫成虫从通化师范学院生物系植物园中采回，在实验室内饲养，让其产卵于白菜苗上，选择生长状态良好、整齐一致的4龄幼虫进行试验。

1.2试虫处理

将新鲜幼嫩白菜叶分别浸泡于用乙醇提取的质量浓度为30 mg/L的北乌头块根粗提液（试验组）和清水（对照组）中，3 s后取出晾干，分别饲喂菜青虫。每8 h测定1次POD、SOD、CAT的活性。每处理10头幼虫，重复3次。

1.3保护酶活性测定方法

1.3.1酶液制备将预先处理好的试虫置于预冷的研钵中，加入PBS（磷酸盐缓冲液，0.05 mol/L，pH值7.0）和少许石英砂，在冰浴下研磨成匀浆，4 ℃、10 000 r/min离心10 min，上清液即为酶液，贮于4 ℃下备用。

1.3.2SOD 酶活力测定采用氮蓝四唑光化学还原法[8]测定。

1.3.3POD酶活力测定采用Bestwick 等的愈创木酚法[9]测定。

1.3.4CAT酶活力测定采用Chance等方法[10]测定。

2结果与分析

2.1菜青虫体内SOD酶活性变化

图1表明，对照组菜青虫体内SOD酶活性比较稳定，变化不大；处理组SOD酶活性呈现先上升后下降的趋势，在 24 h 时达到最大值，随后开始下降，36 h前仍高于对照，随着处理时间的延长，SOD活性逐渐被抑制，至48 h时低于对照组。这可能是由于清除由免疫反应产生的大量自由基的需要，使得在处理初期SOD酶活性升高；而在处理后期，SOD的合成能力受到抑制，使自身的防御能力开始下降，表现为SOD酶活性总体下降的趋势。

2.2菜青虫体内POD酶活性变化

图2表明，处理组POD酶活性呈现先下降后上升随后又下降的趋势，在36 h前高于对照，至48 h时，低于对照组。说明菜青虫体内的保护系统开始启动，以减轻超氧离子等有毒氧化物质对虫体自身的伤害。

2.3菜青虫体内CAT 酶活性变化

图3表明，处理组CAT酶活性呈现先上升后下降的趋势，在24 h时达到最大值，随后开始下降，在36 h前仍高于对照；随着处理时间延长，至48 h时，低于对照组。推测在处理初期，其机体迅速合成CAT，以清除毒害作用的影响，维持机体正常的生理活动，但随着处理时间的延长，虫体内组织和物质代谢受到严重破坏，使虫体CAT活力降低。

3结论与讨论

昆虫体内存在着SOD、POD、CAT等保护酶，SOD的主要功能是清除生物体内超氧离子基团，使生物体内过多的活性氧转变为H2O2，POD和CAT能清除昆虫体内产生的多余H2O2，在这些酶的协调作用下，细胞内的活性氧自由基处于一种动态平衡状态[11]。现已证实，昆虫保护酶系统活性与杀虫剂、昆虫病毒、微孢子虫等外界刺激物的强度以及昆虫耐药性、抗逆性等相关[6，12-13]。因此，菜青虫体内保护酶活性变化可以作为测定其抗逆能力的重要指标加以利用。

本研究结果表明，菜青虫经北乌头乙醇粗提液处理后，其体内SOD、POD、CAT酶活性均高于对照虫体，这与李周直等的研究结果[6]相同。在处理初期，SOD、POD、CAT活力开始提高，表明在感染初期，菜青虫体内迅速做出了免疫反应以适应外界毒害的影响；随着处理时间的延长，SOD、POD、CAT活性最终表现出被抑制，对机体内自由基的清除能力减弱，从而引起昆虫死亡。

一般认为，保护酶系是昆虫与寄主之间、昆虫的抗药性及昆虫与化学杀虫剂之间起关键作用的酶系。本研究用北乌头乙醇提取液处理能诱导其体内保护酶的活性变化，对于菜青虫的生物防治有重要意义，本研究结果为探明北乌头处理后其体内的防御反应提供了一定的理论依据，但要明确其中的机制及保护酶的作用方式还有待深入研究。

参考文献：

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