西花蓟马适应寄主植物菜豆及蚕豆防御的生化机制

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西花蓟马Frankliniella occidentalis (Pergande) 是我国重要入侵害虫之一,对我国农作物造成巨大危害。本研究以西花蓟马嗜食的菜豆植株及不嗜食的蚕豆植株作为寄主植物,通过测定西花蓟马取食不同时代后其体内解毒酶(羧酸酯酶CarE、谷胱甘肽-S-转移酶GSTs、细胞色素P450)、保护酶(过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD)、消化酶(α-淀粉酶、胰蛋白酶、类胰蛋白酶)的活性及营养物质(总蛋白、总糖、总脂)含量的变化,探讨西花蓟马对不同嗜食寄主植物的适应性。将非挥发性次生物质辣椒素添加到西花蓟马饲料中,测定西花蓟马体内解毒酶(CarE、GSTs、多功能氧化酶MFO)和靶标酶(乙酰胆碱酯酶AchE)的活性,研究西花蓟马对不嗜食寄主植物辣椒产生的次生物质的适应性。研究结果将为明确西花蓟马对寄主植物的适应机理奠定基础,为其综合防治提供理论依据。本文主要研究如下:  1. 不同世代的西花蓟马对嗜食寄主菜豆植株的适应性  将西花蓟马从豆荚转换到菜豆植株后,发现西花蓟马体内3种解毒酶活性均有明显的变化。不论西花蓟马的那种虫态均是F1代体内CarE、GSTs和P450酶活性显著高于取食豆荚的对照。在不同世代间,各种解毒酶的活性明显不同。2龄若虫体内的CarE活性在F1代与F2代差异不明显,在F3代活性最低,为0.3516 U/mg prot;西花蓟马成虫体内CarE活性变化和若虫不同,在F1代CarE活性最高,为0.4321 U/mg prot,但F2代与F3代差异不显著。GSTs活性在2龄若虫和成虫的变化趋势一致,均是F1代>F2代>F3代。西花蓟马2龄若虫体内P450活性大小为F1代>F2代>F3代,而成虫体内P450活性在F1代最高,为0.0305 U/mg prot, F2代与F3代差异不明显。同一种解毒酶活性在西花蓟马不同虫态间,不论在哪个世代下CarE和P450在成虫体内酶活性均显著高于2龄若虫的,GSTs活性在F2代,成虫与2龄若虫差异不显著,在其它世代,成虫体内酶活性均显著高于2龄若虫。  取食菜豆植株后西花蓟马体内CAT、POD和SOD保护酶活性均有明显变化。 西花蓟马2龄若虫及成虫体内CAT和SOD活性在不同世代间变化一致,均为F1代>F2代>F3代。但在2龄若虫体内,POD活性在F3代最低,为1.8809 U/mg prot,F1代与F2代没有明显差异。而成虫体内POD活性大小为F1代> F2代>F3代。不论哪种保护酶的活性均是西花蓟马成虫显著高于2龄若虫的。  F1代西花蓟马体内 α-淀粉酶和胰蛋白酶活性均显著低于对照,但类胰蛋白酶活性与对照无显著差异。在不同世代间,2龄若虫和成虫体内α-淀粉酶活性在F1代最低,F2代与F3代没有显著变化;而胰蛋白酶活性大小是F1代F2代>F3代,均显著低于对照。但CAT和POD活性比对照高,且2龄若虫和成虫变化一致,均是F1代>F2代>F3代。在不同虫态间,均是成虫体内的酶活性高于2龄若虫的。  西花蓟马体内 α-淀粉酶和胰蛋白酶活性在低于对照水平下逐代升高。而类胰蛋白酶活性高于对照,但酶活性随世代的延长逐代降低。在不同虫态间,2龄若虫体内酶活性均显著低于成虫的。  西花蓟马体内总蛋白质、总糖和总脂营养物质的含量在3代内变化不显著,而且成虫和2龄若虫体内总蛋白和总糖含量及2龄若虫体内总脂含量均低于对照,只有成虫体内总脂含量与对照无显著差异。同一世代不同虫态间,西花蓟马体内的营养物质含量差异显著,不论哪种营养物质均是2龄若虫小于成虫的。  3西花蓟马对非嗜食寄主蚕豆植株的短期适应性  将西花蓟马从豆荚上转换到蚕豆植株上,胁迫饲喂12 h、24 h、48 h、72 h和96 h后,发现西花蓟马体内解毒酶活性随处理时间的增加,先升高后降低。CarE 和 P450 活性均在12 h 时最低,72 h 时最高,96 h时又降低;GSTs酶活性随时间的延长一直升高,96 h时高达18.8453 U/mg prot。西花蓟马体内3种保护酶CAT、POD和SOD的活性变化也是先升高后降低,12 h时酶活性均最低,48 h时酶活性均达到最高值。西花蓟马体内消化酶活性变化相反,随着处理时间的增加,酶活性先降低后升高。α-淀粉酶活性在 48 h 时最低为0.0606U/mg prot,96 h时最高为0.0662 Umg prot;胰蛋白酶和类胰蛋白酶活性在48 h 时最低,12 h最高。西花蓟马体内总蛋白含量随着处理时间的增加,总蛋白质含量先降低后升高,但总糖和总脂含量一直减小。  4西花蓟马雌成虫对非挥发性次生物质辣椒素的适应性  将不同浓度的辣椒素添加到饲料中,饲养西花蓟马雌成虫48 h、72 h和96 h,结果发现低剂量辣椒素能诱导西花蓟马雌成虫体内GSTs、AChE和MFO活性均明显升高,高剂量辣椒素抑制GSTs、AChE及MFO活性。而不论在哪一种辣椒素浓度下,CarE活性一直受到抑制,均低于对照。辣椒素浓度和处理时间对 GSTs 及 AChE 活性无明显交互作用,但对CarE及MFO有明显的交互作用。处理时间越长,作用越显著。
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