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蓖麻蚕对辛硫磷农药的代谢抗性机制

2017-05-17陈立华张月华钱荷英孙平江李刚

江苏农业科学 2016年1期
关键词:蓖麻辛硫磷酯酶

陈立华 张月华 钱荷英 孙平江 李刚 徐安英

摘要:将40%辛硫磷原液稀释成35~70 mg/L浓度区间的8个浓度梯度,采用浸叶法测定了辛硫磷对于5龄第3天蓖麻蚕(Philosamia cynthia ricini)24 h的半致死浓度(LCso),计算出40%辛硫磷乳油对蓖麻蚕的LC50(24 h)为51.81 mg/L。用实时荧光定量PCR(RT-qRCR)方法检测添食50 mg/L辛硫磷后蓖麻蚕乙酰胆碱酯酶基因Pcracel、Pcrace2在不同组织(血液、脂肪体、中肠、丝腺、头)中的表达变化,结果显示:在添食辛硫磷之后,Pcracel、Pcrace2在各组织中的表达都有变化,其中Pcracel在头部、脂肪体的转录表达量分别比对照组高10.66、26.50倍;Pcrace2在头部、脂肪体的转录表达量分别比对照组高24.73、14.56倍;Pcracel、Pcrace2表达量在中肠、丝腺中的变化不大,上调的倍数分别是7.65、5.62与3.44、2.34倍;Pcracel、Pcrace2在血液中几乎无表达变化,表达变化倍数分别为2.52、1.11倍。结果表明,Pcracel、Pcrace2主要在脂肪体、头部发挥代谢解毒作用,而中肠、丝腺等组织对农药辛硫磷的代谢解毒作用较小,血液几乎不参与解毒作用。

关键词:蓖麻蚕;辛硫磷;半致死浓度(LC50);代谢解毒;乙酰胆碱酯酶基因(ace)

中图分类号:S885.22 文献标志码:A 文章编号:1002—1302(2016)01—0264—03

蓖麻蚕(Philosamia cynthia ricini)原产于印度,是大蚕蛾科樗蚕的一个亚种,以蓖麻叶、椿树叶及木薯叶为主要饲料,在我国广西、江苏、内蒙以及印度、泰国等东南亚国家进行饲养,是绢丝生产的重要蚕品种之一。辛硫磷是一种以触杀、胃毒为主的高效低毒有机磷杀虫剂,因其具有杀虫广谱性和无内吸作用,广泛应用于小麦、玉米、水稻、棉花、桑树等作物的多种鳞翅目害虫的防治。但是在对木薯、蓖麻等作物害虫进行防治的过程中,由于对药物浓度、残留期等把握不好,蓖麻蚕农药中毒的情况时有发生,导致蚕农养蚕绝收或蚕茧质量、产量下降,养蚕户出现较大的经济损失,成为蓖麻蚕产业发展的阻力。

乙酰胆碱酯酶是昆虫靶标抗性作用靶标之一,为有机磷、氨基甲酸酯类杀虫剂的作用靶标,乙酰胆碱酯酶的突变和超表达是昆虫抵抗杀虫剂的重要方法,国内外已有许多相关报道。王举梅等对家蚕添食辛硫磷前后2种乙酰胆碱酯酶基因(ace1、ace2)的转录特征进行了研究,结果表明:在正常的家蚕中,ace1在各组织中表达量差异很大,在脑组织中高量表达,在其他所有组织中只有微弱的表达;而ace2在各组织中的表达量差距不大,在中肠、丝腺和血淋巴中相对表达量较低,在脂肪体、卵巢中相对表达量较高。刘芳等已发现乙酰胆碱酯酶不敏感的果蝇、家蝇、埃及伊蚊等抗性昆虫。目前关于蓖麻蚕在靶标抗性解毒酶分子水平的研究报道很少。本研究根据《化学农药环境安全评价试验准则》推荐的浸叶法测定辛硫磷对蓖麻蚕5龄第3天24 h的半致死浓度(LC50),并采用实时荧光定量PCR(RT-qRCR)方法检测添食辛硫磷后乙酰胆碱酯酶基因在不同组织(血液、脂肪体、中肠、丝腺、头)中的表达变化,以期为蓖麻蚕抗药性研究提供基础,也为害虫的防治提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料与药剂

供试农药:40%辛硫磷乳油,连云港立本农药化工有限公司生产。供试蓖麻蚕品种:海蓝(B7)品种,由中国农业科学院蚕业研究所提供,用常规方法催青,饲养至5龄第3天,选取发育一致的正常蓖麻蚕幼虫个体。供试蓖麻叶:由中国农业科学院蚕业研究所试验场提供,采摘未施用农药的新鲜5龄蓖麻叶。

1.2菌种与试剂

大肠杆菌DH5a感受态细胞,由笔者所在课题组制备。PrimeScrip RT reagent Kit with gDNA Eraser(Perfect Real Time)、SYBR Premix Ex TaqTMⅡ(Tli RNaseH plus)、pMD19-T Simple Vector等,购自大连宝生物工程公司。TRIzol试剂,购自Promega公司。

1.3辛硫磷对蓖麻蚕LC50的测定

采用浸叶法测定辛硫磷对蓖麻蚕5龄第3天24 h的LC50。参照农药公司推荐的使用浓度和预试验测定的24 h蓖麻蚕全部死亡和全部存活的浓度,正式试验在此浓度范围内重新设定浓度,以蒸馏水浸泡蓖麻叶为对照。将40%辛硫磷原液分别稀释成35、40、45、50、55、60、65、70 mg/L,共8个浓度梯度。将蓖麻叶切成1 cm2左右的方片,在辛硫磷配制液中浸泡10 s,自然晾干后供蓖麻蚕食用。采用添食毒蓖麻叶1g/头的标准,取饲养20头5龄第3天蓖麻蚕为1个试验组,每个浓度3次重复,共计60头。将喂食添加辛硫磷农药后的蓖麻蚕置于温度为25℃、相对湿度80%的环境中饲养,24 h后观察并记录中毒情況及死亡数。

采用Abbott公式计算添食辛硫磷后蓖麻蚕的死亡率,当对照组死亡率为0时,试验组死亡率=[(试验蚕数-药后活蚕数)/试验蚕数]×100%;当对照组死亡数<10%时,试验组死亡率=[(试验组死亡率-对照组死亡率)/(1-对照组死亡率)]×100%。在Excel中计算出辛硫磷对蓖麻蚕的毒力回归方程和半致死浓度。

1.4蓖麻蚕乙酰胆碱酯酶基因的克隆

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