赤拟谷盗Tribolium castaneum(Herbst)磷化氢抗性的生理生化机制研究

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赤拟谷盗Tribolium castaneum(Herbst)是一种重要的世界性储粮害虫,除直接造成的危害外,其成虫身上的臭腺能分泌含有苯醌致癌物质的臭液,使被害物产生腥霉臭气,面粉被害则结成块状。导致变色发臭不能食用,造成极为严重的损失。由于长期使用磷化氢防治,近40年来,赤拟谷盗对磷化氢产生的抗性越来越严重,所造成的经济损失也逐渐增大。本研究在教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-04-854)的资助下,以3种不同磷化氢抗性水平的赤拟谷盗(ABTC-S,HYTC-R,HSTC-R)为研究对象,综合生化测定方法,对其成虫、幼虫和蛹的三种能源物质及三种解毒酶进行了研究,主要结果如下:1.赤拟谷盗磷化氢抗性与能源物质含量的关系采用乙酰丙酮法、蒽酮比色法和考马斯亮蓝G-250法测定了赤拟谷盗磷化氢抗性品系与敏感品系成虫、蛹和幼虫体内三种能源物质的含量。结果表明,赤拟谷盗在成虫期和蛹期,磷化氢敏感品系三种能源物质的含量均普遍高于2个抗性品系,一方面这可能是抗性发生的代价,另一方面可能与本研究所选用的3个品系的遗传背景相关。而在幼虫期,磷化氢敏感品系除可溶性蛋白含量比2个抗性品系高外,甘油三酯和多糖含量均低于2个抗性品系,这可能是由于敏感品系与抗性品系幼虫发育历期不同所致。2.赤拟谷盗磷化氢抗性与2种水解酶的关系2.1赤拟谷盗磷化氢抗性品系与敏感品系羧酸酯酶主要生化特性的比较研究表明,赤拟谷盗2个抗性品系CarE的活力和比活力均低于敏感品系,但比活力高低并未与抗性倍数的高低呈显著的相关性。对赤拟谷盗3个品系CarE动力学参数和最大反应速度的研究表明,高抗品系HSTC-R 3个虫态的Km和Vm值均为最高,而低抗品系HYTC-R的Km和Vm值也略高于敏感品系,表明2个抗性品系与底物的亲和力都有所降低,而催化底物的能力有所提高。离体抑制作用测定发现,有机磷类药剂马拉氧磷对赤拟谷盗幼虫和蛹CarE的活性有一定的抑制作用。其中,敏感品系赤拟谷盗幼虫和蛹的CarE对马拉氧磷最为敏感,高抗品系HSTC-R赤拟谷盗幼虫和蛹对马拉氧磷最不敏感,而低抗品系HYTC-R介于2者之间,且与3个品系的抗性水平呈线性相关,说明PH3抗性的产生对赤拟谷盗CarE代谢外源毒物的能力产生了一定的影响。2.2赤拟谷盗磷化氢抗性品系与敏感品系2种磷酸酯酶主要生化特性的比较研究表明,赤拟谷盗高抗品系HSTC-R ACP的比活力、米氏常数Km和最大反应速度Vm均低于敏感品系,和低抗品系HYTC-R相比也较低,说明PH3抗性对ACP与底物的亲和力和对底物的催化能力都产生了一定的影响。在对ALP的研究过程中发现,2个抗性品系的活力与比活力以及米氏常数Km和最大反应速度Vm均低于敏感品系。说明PH3抗性对赤拟谷盗ALP有较大的影响。但2个抗性品系之间差异并不大,可能还有其他因素影响到ALP的性质。3.赤拟谷盗磷化氢抗性与谷胱甘肽S-转移酶的关系本研究发现,抗性赤拟谷盗GSTs的比活力与敏感品系相比有一定上升,但上升的幅度不大,而且这种变化并不随着抗性水平的增强而增加。在以GSH为底物时,2个抗性品系GSTs的动力学常数Km值大于敏感品系,同时抗性品系GSTs最大反应速度Vm值也高于敏感品系,说明PH3抗性的产生导致GSTs发生了一定的变化。
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