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松墨天牛被管氏肿腿蜂寄生后体内蛋白质含量的变化

2018-02-19徐丽丽解春霞郑华英刘云鹏

江苏林业科技 2018年6期
关键词:松墨虫体天牛

徐丽丽,解春霞,郑华英,刘云鹏

(江苏省林业科学研究院,江苏 南京 211153)

管氏肿腿蜂(Sclerodermusguani),属膜翅目(Hymenoptera)青蜂总科(Chrysidoidea)硬皮肿腿蜂属,是多种林木钻蛀性害虫的体外寄生蜂[1]。该天敌昆虫的寄主类别多,分布区域广泛,且寄生效果好,已大规模应用于林业钻蛀性害虫的生物防治,可以有效地防治松墨天牛(Monochamusalternatus)、光肩星天牛(Anoplophoraglabripennis)、双条杉天牛(Semanotusbifasciatus)和青杨天牛(SaperdapopulneaL.)等[2-4]。

寄主昆虫被寄生蜂寄生后,其体内血淋巴和脂肪体中各物质的浓度发生变化,以利于寄生蜂幼蜂的生长发育[5-6]。管氏肿腿蜂对寄主的寄生属抑性寄生,其蜇刺会导致寄主麻痹和中枢神经系统失调,注射的相应物质能够有效抑制寄主的氧化反应,对于雌蜂产卵后寄主的防腐以及为下一代幼虫的生长发育提供相应的营养物质至关重要[7-8]。蛋白质是生物体生长发育所必须的营养物质。椰心叶甲幼虫被寄生后,表皮蛋白质含量显著降低[9];小蜂(Euplectrussp. nearplathypenae)寄生东方粘虫(Pseudaletiaseparata)后寄主脂肪体中蛋白质含量先升后降,血淋巴中蛋白质持续上升[10]。棉大卷螟甲腹茧蜂(Chelonusinanitus)寄生夜蛾(Spodopteralittoralis),蝶蛹金小蜂(Pteromaluspuparum)寄生菜粉蝶(Pierisrapae)后,寄主血淋巴中的蛋白质含量变化趋势不同[11-12]。本文从管氏肿腿蜂寄生后寄主体内各部位——虫体、脂肪体(营养物质储存和代谢加工器官)、血淋巴(幼蜂的主要营养来源)、表皮(寄主保护作用)蛋白质含量的变化进行研究,探索雌蜂对寄主体内的营养转向的调节,旨在为该天敌昆虫的林间应用提供新的室内试验证据和理论依据,为寄生蜂的繁育过程提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

本次试验所用松墨天牛,于2017年12月采集自溧阳天目湖镇的马尾松上,当天将采集到的松墨天牛带回实验室保存于4 ℃冷冻备用,第2天进行试验处理。管氏肿腿蜂雌蜂种蜂购自南京康林宝生物科技有限公司。

1.2 试验设计

依据柳建定等对松墨天牛幼虫龄期的划分方法,选取同日采集的大小相近的5龄松墨天牛幼虫200头,头壳宽为(3.881±0.177) mm[13]。随机选取40头作为初始组,直接测取10头幼虫虫体、30头幼虫表皮、脂肪体和血淋巴的蛋白质含量(各部位蛋白质含量测定所需幼虫头数下同),为第0天数据。剩余160头随机分成2组(各80头),置于口径1 cm的玻璃管内,其中1组接种管氏肿腿蜂,每头松墨天牛人为接种管氏肿腿蜂雌蜂5头,为处理组;另1组不进行接种,为对照组。进行处理后,使用棉花堵塞管口,防止松墨天牛和肿腿蜂逃逸。然后,置于江苏省天敌生物繁育场内,室内温度保持恒温28 ℃。在以下各个时间点分别对2组松墨天牛进行蛋白质含量测定:①处理组松墨天牛初被麻痹时(第2天)。②处理组肿腿蜂所产卵开始孵化时(第14天)。其中,处理组进行蛋白质含量测定前,去除肿腿蜂雌蜂和其所产的卵。所有处理中每个部位蛋白质的测定为10个重复,其中表皮、脂肪体和血淋巴由于量较少,测定时选取每3头幼虫进行混合作为1个重复。

1.3 血淋巴的获取

将松墨天牛幼虫在-20 ℃冷冻麻痹3 min,取出后用75%的酒精清洗体表,后用pH 7.4的PBS清洗干净,在滤纸上擦干体表,称取质量。解剖时,用干净的解剖剪在幼虫胸腹处剪出微小口子,用毛细管吸取血淋巴后,转移到冰浴条件下的已加入少许苯硫脲晶体的0.5 mL离心管中[14]。

1.4 脂肪体的获取

选取松墨天牛幼虫,在75%酒精中消毒后,置于解剖镜下,使用镊子按住头部,用消毒过的尖嘴镊夹住幼虫的尾节,轻轻拉出完整的中肠、马氏管,再去除头部,后沿腹中线纵向剪开幼虫虫体,用镊子和药勺将脂肪体刮到5 mL离心管中[15]。

1.5 表皮的获取

将已进行脂肪体收集的样品,取下体壁,在解剖镜下,小心刮去肌肉组织及皮细胞层,用蒸馏水冲洗干净,在滤纸上擦干后收集置2 mL离心管中[16]。

1.6 蛋白质的测定方法

考马斯亮蓝法。使用不同浓度的标准蛋白-考马斯亮蓝G-250溶液,制作蛋白质标准曲线[17]。称取松墨天牛样品(虫体、脂肪体、表皮)质量后(W),放入研钵中,加入5 mL蒸馏水在冰浴中研磨匀浆,离心(4 000 r/min,10 min),取上清液用于蛋白质含量的测定。取0.1 mL上清液(血淋巴直接取0.1 mL),加入蒸馏水0.9 mL,再加入5 mL考马斯亮蓝G-250试剂,充分混合,室温静置2 min后,以加入5 mL考马斯亮蓝G-250试剂和1mL蒸馏水的试管作参比,在595 nm波长下比色,记录吸光度。根据所测样品提取液的吸光度,在标准曲线上查得相应的蛋白质含量C(μg/mL)。

最终所得蛋白质含量X(mg/g) =C×5/(1 000×W)。

C—根据标准曲线查样品提取液中的蛋白质含量(μg/mL);

W—样品质量(g);

5—样品提取液体积(mL)。

1.7 数据分析

数据的统计与计算分析使用了Microsoft Office Excel(微软公司,美国);数据的方差分析与相关折线图使用Graphpad Prism 5(Graphpad公司,美国)软件,差异性分析使用单因素方差分析,Tukey’s多重比较。

2 结果与分析

2.1 虫体

松墨天牛虫体内的蛋白质含量变化如图1所示。处理组天牛虫体蛋白质含量,在麻痹初期(第2天)极显著高于初始组和同期对照组;在幼蜂初孵时(第14天)极显著低于麻痹初期和同期对照组。而对照组,第14天的虫体蛋白质含量显著高于第2天和初始组,且第2天与初始组无显著差异。

图1 松墨天牛虫体内的蛋白质含量变化

2.2 表皮

图2 松墨天牛表皮中蛋白质含量变化

松墨天牛表皮中的蛋白质含量变化如图2所示。处理组蛋白质含量,在麻痹初期极显著低于初始组和同期对照组;在幼蜂初孵时,与麻痹初期和同期对照组无显著差别。而对照组,第2天的蛋白质含量与初始组无显著差别,第14天极显著低于初始组和第2天。

2.3 血淋巴

松墨天牛血淋巴的蛋白质含量变化如图3所示。由图可知,处理组天牛血淋巴蛋白质含量,在麻痹初期显著高于初始组,但与同期对照组无显著差异;在幼蜂初孵时,显著高于麻痹初期和同期对照组。对照组血淋巴蛋白质含量在各时间点未见显著差异。

图3 松墨天牛血淋巴中蛋白质含量变化

2.4 脂肪体

图4 松墨天牛脂肪体内蛋白质含量变化

松墨天牛脂肪体内蛋白质含量变化如图4所示。处理组天牛脂肪体内的蛋白质含量,在麻痹初期显著高于同期对照组,但与初始组无显著差异;在幼蜂初孵时,显著低于麻痹初期和同期对照组。对照组,第2天蛋白质含量显著低于初始组,与第14天的2组之间未见显著差异。

3 结论与讨论

处理组松墨天牛虫体和脂肪体内的蛋白质含量在第2天均显著高于初始组,虫体蛋白质含量在第14天显著低于第2天,与同期对照组相反。寄主松墨天牛各部位之间的蛋白质含量变化有所不同,表皮的变化与其他部位不同,虫体的变化与脂肪体相似。

在试验过程中,寄主松墨天牛无法进行取食,其体内各部位的蛋白质含量变化,除却自身消耗外,与寄生蜂的蜇刺与取食密切相关。在幼蜂初孵时,处理组脂肪体蛋白质含量显著低于同期对照组,而血淋巴中蛋白含量则相反,与黄芳的研究相一致[18]。可能是由于脂肪体是重要的代谢加工器官,天牛营养物质的消耗与转化最先开始于脂肪体,其内的蛋白质向血淋巴转移[19]。处理组虫体蛋白质含量,在麻痹初期显著高于初始组和同期对照组,与Cnsoli等(2005)的研究结果相类似[20];而在幼蜂初孵时低于同期对照组和麻痹初期,可见在第2—14日中,寄主体内可能存在蛋白质向其他更易被寄生蜂幼虫吸收的营养物质转化。本次研究中发现处理组松墨天牛在麻痹初期蛋白质含量高于初始组,与吴华的研究发现松墨天牛被管氏肿腿蜂寄生后虫体蛋白质含量持续下降有所不同[5],可能与选取的时间点不同有关。肿腿蜂的蜇刺对寄主松墨天牛的蛋白质含量进行了调节与控制,使其向有利于子代幼虫取食、吸收、发育的方向变化,与Vinson 等提出的“寄生调节”理念相符[21]。

较之初始组,处理组松墨天牛,虫体、脂肪体和血淋巴中蛋白质含量在麻痹初期显著增加,而表皮则相反;在幼蜂初孵时,虫体与脂肪体蛋白质含量显著低于麻痹初期,而表皮与血淋巴则相反;虫体的变化与脂肪体的变化相似。血淋巴中的蛋白质含量在麻痹初期和幼蜂初孵时皆高于同期对照组,且随时间变化含量升高。各部位蛋白质含量在幼蜂初孵前与同期对照组相比,表皮未见差异,虫体和脂肪体处理组皆显著低于对照组。Alleyne等的研究认为寄生蜂可以通过调节脂肪体的代谢来调控血淋巴中的生化变化[22],可见雌蜂蜇刺松墨天牛后不仅存在蛋白质向其他物质转化的可能,还存在虫体其他部位的蛋白质向血淋巴转移的可能。

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