北烏頭乙醇提取液對菜青蟲體內保護酶活性的影響

劉麗華　王雙　關磊

摘要：為探討北烏頭的殺蟲作用機理，采用分光光度法測定了北烏頭乙醇提取液對菜青蟲體內保護酶活性的影響。由結果可知，用北烏頭乙醇提取液處理菜青蟲后，其體內SOD和CAT酶活性呈現先升高后降低的趨勢，都在24 h時達到高峰，而POD酶活性則表現為先下降后上升再下降的趨勢；在處理36 h前，3種保護酶處理組都高于對照組，48 h后，均低于對照組。結果說明，北烏頭乙醇提取液能有效干擾昆蟲體內保護酶系，擾亂其正常的生理代謝，從而起到防治效果。

關鍵詞：北烏頭；菜青蟲；保護酶

中圖分類號： S482.3+9文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0146-02

收稿日期：2014-03-15

基金項目：吉林省科技項目（編號：20130101100JC）；吉林省教育廳項目（編號：2013493）。

作者簡介：劉麗華（1972—），女，吉林通化人，博士，副教授，主要從事動物資源與功能基因組研究。Tel：（0435）3208073；E-mail：liulihua209@163.com。菜青蟲是菜粉蝶（Pieris rapae L.）的幼蟲，屬鱗翅目粉蝶科，是十字花科植物的重要害蟲，除食葉危害外，還可導致軟腐病的發生，危害十分嚴重。長期以來，對其防治都以化學農藥為主，但由于化學農藥的毒性、殘留及抗性等，帶來了一系列社會和生態問題。因此，創制新型、高效、低毒殺蟲劑備受人們重視，特別是利用天然植物活性成分制作殺蟲劑更是引人矚目。開發植物源農藥是現代農藥研究的一個重要發展方向。

北烏頭為毛茛科烏頭屬多年生草本植物，多分布在我國的東北及華北地區，其塊根具有鎮痛、鎮痙、祛風濕和解熱等作用，是一類具有廣闊開發前景的重要植物資源。除廣泛應用于醫學外，已有將其應用于防治植物害蟲的報道[1-4]。

研究表明，昆蟲與其他生物一樣，體內存在著自由基，其中超氧自由基具有很強的氧化能力，對許多生物功能分子具有破壞作用。但在正常情況下，昆蟲體內存在超氧化物歧化酶（superoxide，SOD）、過氧化物酶（peroxidase，POD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）等保護酶系，三者協同作用，使自由基保持在一個較低的水平，從而維持昆蟲體內正常的生理活動[5-7]。近年來，有關昆蟲保護酶的研究報道很多，但多數集中在化學農藥抗性、病原微生物與昆蟲保護酶之間的研究，而關于利用天然植物活性成分對菜青蟲體內保護酶活性變化的研究還未見報道。為探討北烏頭對菜青蟲殺蟲作用機理，筆者研究了用北烏頭乙醇提取液處理菜青蟲后，其體內保護酶的活性變化規律，以期為研究與開發新的植物型殺蟲劑及作用機制提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料

北烏頭采自長白山區。菜青蟲成蟲從通化師范學院生物系植物園中采回，在實驗室內飼養，讓其產卵于白菜苗上，選擇生長狀態良好、整齊一致的4齡幼蟲進行試驗。

1.2試蟲處理

將新鮮幼嫩白菜葉分別浸泡于用乙醇提取的質量濃度為30 mg/L的北烏頭塊根粗提液（試驗組）和清水（對照組）中，3 s后取出晾干，分別飼喂菜青蟲。每8 h測定1次POD、SOD、CAT的活性。每處理10頭幼蟲，重復3次。

1.3保護酶活性測定方法

1.3.1酶液制備將預先處理好的試蟲置于預冷的研缽中，加入PBS（磷酸鹽緩沖液，0.05 mol/L，pH值7.0）和少許石英砂，在冰浴下研磨成勻漿，4 ℃、10 000 r/min離心10 min，上清液即為酶液，貯于4 ℃下備用。

1.3.2SOD 酶活力測定采用氮藍四唑光化學還原法[8]測定。

1.3.3POD酶活力測定采用Bestwick 等的愈創木酚法[9]測定。

1.3.4CAT酶活力測定采用Chance等方法[10]測定。

2結果與分析

2.1菜青蟲體內SOD酶活性變化

圖1表明，對照組菜青蟲體內SOD酶活性比較穩定，變化不大；處理組SOD酶活性呈現先上升后下降的趨勢，在 24 h 時達到最大值，隨后開始下降，36 h前仍高于對照，隨著處理時間的延長，SOD活性逐漸被抑制，至48 h時低于對照組。這可能是由于清除由免疫反應產生的大量自由基的需要，使得在處理初期SOD酶活性升高；而在處理后期，SOD的合成能力受到抑制，使自身的防御能力開始下降，表現為SOD酶活性總體下降的趨勢。

2.2菜青蟲體內POD酶活性變化

圖2表明，處理組POD酶活性呈現先下降后上升隨后又下降的趨勢，在36 h前高于對照，至48 h時，低于對照組。說明菜青蟲體內的保護系統開始啟動，以減輕超氧離子等有毒氧化物質對蟲體自身的傷害。

2.3菜青蟲體內CAT 酶活性變化

圖3表明，處理組CAT酶活性呈現先上升后下降的趨勢，在24 h時達到最大值，隨后開始下降，在36 h前仍高于對照；隨著處理時間延長，至48 h時，低于對照組。推測在處理初期，其機體迅速合成CAT，以清除毒害作用的影響，維持機體正常的生理活動，但隨著處理時間的延長，蟲體內組織和物質代謝受到嚴重破壞，使蟲體CAT活力降低。

3結論與討論

昆蟲體內存在著SOD、POD、CAT等保護酶，SOD的主要功能是清除生物體內超氧離子基團，使生物體內過多的活性氧轉變為H2O2，POD和CAT能清除昆蟲體內產生的多余H2O2，在這些酶的協調作用下，細胞內的活性氧自由基處于一種動態平衡狀態[11]。現已證實，昆蟲保護酶系統活性與殺蟲劑、昆蟲病毒、微孢子蟲等外界刺激物的強度以及昆蟲耐藥性、抗逆性等相關[6，12-13]。因此，菜青蟲體內保護酶活性變化可以作為測定其抗逆能力的重要指標加以利用。

本研究結果表明，菜青蟲經北烏頭乙醇粗提液處理后，其體內SOD、POD、CAT酶活性均高于對照蟲體，這與李周直等的研究結果[6]相同。在處理初期，SOD、POD、CAT活力開始提高，表明在感染初期，菜青蟲體內迅速做出了免疫反應以適應外界毒害的影響；隨著處理時間的延長，SOD、POD、CAT活性最終表現出被抑制，對機體內自由基的清除能力減弱，從而引起昆蟲死亡。

一般認為，保護酶系是昆蟲與寄主之間、昆蟲的抗藥性及昆蟲與化學殺蟲劑之間起關鍵作用的酶系。本研究用北烏頭乙醇提取液處理能誘導其體內保護酶的活性變化，對于菜青蟲的生物防治有重要意義，本研究結果為探明北烏頭處理后其體內的防御反應提供了一定的理論依據，但要明確其中的機制及保護酶的作用方式還有待深入研究。

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