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甜菜夜蛾属鳞翅目夜蛾科,属多食性暴食性害虫,可为害多种植物,且在中国分布广泛,发生世代多、世代重叠。随着化学农药的长期大量不合理的使用使该虫对多种常用化学药剂产生了抗药性。目前,运用生物源活性成分防治甜菜夜蛾日益成为国内外研究热点。本论文系统研究了骆驼蓬碱、蓖麻碱、茶皂素、绿僵菌素B等生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫的致死和亚致死效应、营养效应、对3种解毒酶的影响以及与苏云金杆菌混配增效作用,同时首次从甜菜夜蛾虫体克隆了昆虫免疫系统识别功能相关脂蛋白apolipophorinⅢ基因并研究了各处理对其表达量的影响。旨在更好的评估生物源活性成分在可持续性农业生产中的应用前景,为生产实际应用提供理论依据。
⑴生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫的致死和亚致死效应的影响。供试生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫的有效中浓度生物测定结果表明:骆驼蓬碱对甜菜夜蛾3龄、4龄和5龄幼虫的有效中浓度分别为0.21,0.24和0.27 mg/ml—1;蓖麻碱分别为0.39,0.49和0.54 mg/ml—1;绿僵菌素B分别为0.15,0.17和0.22 mg/ml—1;而茶皂素分别为0.23,0.35和0.41 mg/ml—1。供试生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫的95%有效浓度生物测定结果表明:骆驼蓬碱对甜菜夜蛾3龄、4龄、5龄幼虫的的95%有效浓度分别为1.51,1.69和1.77mg/ml—1;蓖麻碱分别为2.03,2.45和2.69 mg/ml—1;绿僵菌素B分别为0.99,1.10和2.01mg/ml—1;而茶皂素分别为1.65,1.90和2.33 mg/ml—1。供试生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫的致死中浓度生物测定结果表明:骆驼蓬碱对甜菜夜蛾3龄、4龄、5龄幼虫的致死中浓度分别为0.29,0.37和0.48 mg/ml—1;蓖麻碱分别为0.59,0.71和0.79mg/ml—1;绿僵菌素B分别为0.19,0.30和0.43mg/ml—1;茶皂素分别为0.40,0.52和0.63 mg/ml—1。供试生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫的95%致死浓度生物测定结果表明:骆驼蓬碱对甜菜夜蛾3龄、4龄、5龄幼虫的的95%有效浓度分别为2.01,2.23和2.40 mg/ml—1;蓖麻碱分别为2.17,2.77和2.93mg/ml—1;绿僵菌素B分别为1.33,1.46和1.97 mg/ml—1;茶皂素分别为1.93,2.24和2.78 mg/ml—1。室内测定表明,骆驼蓬碱、蓖麻碱、茶皂素、绿僵菌素B最高处理剂量下,甜菜夜蛾4龄幼虫的死亡率分别为95.26%,86.98%,90%和76.66%。供试药剂不同剂量及不同时间处理与试虫死亡率之间在5%水平上差异显著。
⑵生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫营养效应研究。供试生物源活性成分有效中浓度处理对甜菜夜蛾幼虫营养效应的结果表明,绿僵菌素B处理对甜菜夜蛾3龄、4龄和5龄幼虫的相对取食量的影响最大,相对取食量分别为2.01,2.84和3.61 mg/mg/day,显著低于骆驼蓬碱、蓖麻碱、茶皂素以及对照处理组。骆驼蓬碱处理对甜菜夜蛾3龄、4龄和5龄幼虫的相对生长率和幼虫对食物的转化率的影响最大,相对生长率分别为0.83,1.19和1.57 mg/mg/天,幼虫对食物的转化率分别为22.12,31.48和37.13%。骆驼蓬碱、蓖麻碱、绿僵菌素B和茶皂素对甜菜夜蛾幼虫最高生长抑制率分别为94.66%,91.32%,86.30%和84.17%。
⑶生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫3种解毒酶的影响。采用供试生物源活性成分的有效中浓度和致死中浓度分别处理甜菜夜蛾幼虫,测定了相关酶指标。结果表明:供试生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽S—转移酶等3种解毒酶均具有相应的影响。骆驼蓬碱靶标酶为甜菜夜蛾幼虫脂肪体和中肠组织的超氧化物歧化酶。骆驼蓬碱有效中浓度处理下,第6天,甜菜夜蛾幼虫脂肪体和中肠组织内SOD活性变化率达到最高值,分别为+30.25%和+34.16%;致死中浓度处理下,脂肪体和中肠组织内SOD活性变化率最高值分别为+32.29%和+37.84%。茶皂素有效中浓度处理下,过氧化氢酶活性变化最明显,脂肪体和中肠组织内CAT活性变化率分别为+23.57%和+21.44%;致死中浓度处理下,骆驼蓬碱对CAT活性升高影响最明显,脂肪体和中肠组织内CAT活性变化率分别为+28.34%和+21.94%,绿僵菌素B对CAT活性升高影响其次,脂肪体和中肠组织内CAT活性变化率分别为+24.67% and+21.56%。绿僵菌素B对谷胱甘肽S—转移酶活性影响最大。有效中浓度处理第8天甜菜夜蛾幼虫脂肪体和处理第6天中肠组织内GST活性分别为72μmol/min./mg protein和68μmol/min./mg protein。致死中浓度处理第4天甜菜夜蛾幼虫脂肪体和处理第2天中肠组织内GST活性分别为62μmol/min./mg protein和59μmol/min./mg protein。
⑷生物源活性成分混配增效作用研究。供试生物源活性成分之间以及与苏云金杆菌混用处理甜菜夜蛾幼虫,较单独使用均显示出良好增效作用。Bt单剂处理甜菜夜蛾幼虫,生长抑制率为77.17%,与各处理在5%水平上差异显著。生物测定结果表明,骆驼蓬碱与绿僵菌素B混剂处理5天后具有最高的死亡率,达93%;骆驼蓬碱与蓖麻碱混剂增效作用次之,6天后达91%;蓖麻碱与绿僵菌素B混剂处理8天后死亡率达92%;绿僵菌素B与Bt混剂处理6天后死亡率为91.99%。与单剂处理相比,各组合在较低浓度处理下的幼虫死亡率均显著提高。混配增效组合的营养分析试验结果表明,骆驼蓬碱与绿僵菌素B混剂处理3龄幼虫,相对取食量最低为1.95mg/mg/d。而骆驼蓬碱与Bt混剂处理4龄和5龄幼虫效果最好,幼虫相对取食量分别为2.77 mg/mg/d和2.96 mg/mg/d。骆驼蓬碱与绿僵菌素B(H+DB)混剂处理3龄、4龄和5龄幼虫后,最低相对生长率分别为0.74mg/mg/day,1.01 mg/mg/day和l.26 mg/mg/day,幼虫对食物的最低转化率分别为20.36%,27.48%和29.48%。绿僵菌素B与茶皂素混剂处理6天后脂肪体SOD活性变化率最高,为+25.43%;骆驼蓬碱与茶皂素处理6天后,中肠SOD值达最高值,为+25.45%。骆驼蓬碱与茶皂素处理后脂肪体和中肠组织CAT活性变化率最高,分别为+18.41%和+19.51%。骆驼蓬碱与绿僵菌素B混剂处理导致脂肪体和中肠组织出现最高波动率,分别为+15.63%和+17.33%。与单剂处理相比,所有混配组合处理后均显示出了较高的酶抑制率,且酶抑制率达到峰值后急剧降低。
⑸生物源活性成分对甜菜夜蛾细胞超微结构的影响。供试生物源活性成分有效中浓度处理甜菜夜蛾幼虫后,其内部结构均发生了不同程度的变化。骆驼蓬碱引起了中肠柱状细胞微绒毛脱落,杯状细胞变大,顶端质膜破裂。细胞核膜断裂,细胞质出现空泡以及线粒体基部线粒小体的缺失;蓖麻碱引起微绒毛杂乱稀少,粗面内质网显著减少,细胞质中出现了分散的透明囊泡以及球状晶体;茶皂素则导致前中肠线粒体的缩合、膜基部短摺叠,细胞质浓缩;绿僵菌素B处理导致细胞核内陷、核膜不规则、出现肿胀膜间腔,细胞质中分散了许多小泡体。Bt处理能使细胞体积增加,形成细胞质空泡,中肠大量细胞内部物质外泄,细胞分布杂乱以及微绒毛的断裂。
⑹生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫血细胞中自由基的影响。血细胞依据其形态学特征可分为原血细胞、球形血细胞、粒血细胞、浆血细胞和类绛色细胞。粒血细胞的细胞质中含有圆形颗粒,而浆血细胞的为纺锤形。甜菜夜蛾5龄幼虫中血细胞的主要类型为GR和PLs,其中4龄幼虫中GR和PLs占血细胞总量的58%,5龄幼虫中占72%。本文以自由基作为免疫细胞活化的指示剂,采用淡黄四唑氮蓝的减少,蓝甲基的增加的方法检测生物源活性成分对甜菜夜蛾幼虫血细胞自由基的影响。试验结果表明,骆驼蓬碱和茶皂素处理甜菜夜蛾4龄幼虫细胞自由基无显著增加,但骆驼蓬碱处理甜菜夜蛾5龄幼虫后,血细胞自由基活性明显提高。
⑺脂蛋白apoLp—Ⅲ基因的克隆及差异表达。首次从甜菜夜蛾3龄、4龄和5龄幼虫和蛹的血淋巴和脂肪体中成功克隆apoLp—Ⅲ基因,并分离纯化后获得甜菜夜蛾apoLp—Ⅲ蛋白,其分子量为18kDa。利用所设计的简并引物,采用实时荧光定量PCR的方法,克隆获得了apoLp—Ⅲ基因的开放阅读框的部分cDNA序列,全长448bp,编码149个氨基酸残基,分子量为6.25 kDa,登录号为FJ606822。氨基酸序列同源性比较表明,其与斜纹夜蛾apoLp—Ⅲ亲缘关系最近,氨基酸一致性达93%,与其他昆虫如烟草天蛾,大蜡螟和家蚕也具有一定的相似性,分别为75%、69%和64%。以肌动蛋白基因为内参,研究不同处理后甜菜夜蛾apoLp—Ⅲ基因的差异表达结果表明,茶皂素单独处理的饲料喂养幼虫后,3龄、4龄幼虫apoLp—Ⅲ基因表达量下降,而骆驼蓬碱和茶皂素共同处理的饲料喂养幼虫后,5龄幼虫apoLp—Ⅲ基因表达量显著性提高。注射法处理虫体后基因表达量有显著提升。系统进化树分析表明,其与夜蛾科亲缘关系最近,而与家蚕科亲缘关系最远。