溫度對(duì)B型煙粉虱存活率和保護(hù)酶系的影響

陳常理，韋茂兔，李明江，沈福泉，楊重衛(wèi)，呂仲賢，鄭許松，徐紅星

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 花卉研究開(kāi)發(fā)中心，浙江 杭州 311202;2.杭州市蕭山區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)校，浙江 杭州 311201;3.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)與微生物研究所，浙江杭州 310021)

煙粉虱 Bemisia tabaci Gennadius屬同翅目粉虱科的多食性昆蟲(chóng)，原產(chǎn)于熱帶和亞熱帶地區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)全球化，花卉和其它苗木的頻繁調(diào)運(yùn)，使得該蟲(chóng)在世界各大洲擴(kuò)散并暴發(fā)成災(zāi)［1］。在我國(guó)，煙粉虱最早記載于1949年［2］。20世紀(jì)90年代，伴隨全球范圍貿(mào)易往來(lái)的加強(qiáng)，B型煙粉虱借助花卉及其他經(jīng)濟(jì)作物苗木成功侵入中國(guó)［3］，相繼在許多地區(qū)暴發(fā)成災(zāi)并造成重大經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)我國(guó)農(nóng)作物和園林花卉生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，被稱(chēng)為“超級(jí)害蟲(chóng)”(superbug)［4］。B型煙粉虱 (biotype B) 具有寄主范圍廣、存活率高、產(chǎn)卵量大、傳播病毒廣泛的特點(diǎn)，造成的危害最為嚴(yán)重［5－6］。例如在美國(guó)的加利福尼亞、佛羅里達(dá)、德克薩斯等地1991年和1992年B型煙粉虱連續(xù)2年大暴發(fā)，分別造成約2億和5億美元的經(jīng)濟(jì)損失［7］;2002年浙江大學(xué)劉樹(shù)生教授在浙江發(fā)現(xiàn)了它的蹤跡，并于2007年發(fā)現(xiàn)B型煙粉虱以新的生物入侵機(jī)制:交配行為入侵，擾亂土著煙粉虱的交配行為［8］;B型煙粉虱有較強(qiáng)的逆境適應(yīng)能力，有較快的種群增長(zhǎng)力，可取代土著煙粉虱［9］?，F(xiàn)在它已經(jīng)在浙江溫州、臺(tái)州、杭州等大部分地方出現(xiàn)，已成為蔬菜、苗木和其他許多經(jīng)濟(jì)作物的主要害蟲(chóng)。給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大威脅。然而，對(duì)于新傳入的B型煙粉虱的寄主和氣候環(huán)境的適應(yīng)性仍了解不多，特別是對(duì)該蟲(chóng)發(fā)生與氣溫之間的關(guān)系仍未有深入研究。本文通過(guò)研究不同恒溫條件對(duì)B型煙粉虱在寄主一品紅上的存活率和成蟲(chóng)保護(hù)酶系的影響，為制定防治策略提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試蟲(chóng)源為浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植微所繼代飼養(yǎng)種群，2009年3月引進(jìn)并在人工氣候室內(nèi) ［(26士10)℃;14 L∶10D;相對(duì)濕度60% ～70%］以一品紅主流變種中國(guó)紅 (千禧 Euphorbia pulcherrima var.millenium)為寄主維持種群至今。

1.2 方法

1.2.1 溫度對(duì)B型煙粉虱存活率的影響

試驗(yàn)在人工氣候箱里進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理溫度:22℃、25℃、28℃、31℃、34℃，光照均為14L∶10D、濕度控制在70%左右。每個(gè)處理里各放2盆長(zhǎng)勢(shì)基本一致的一品紅無(wú)蟲(chóng)苗。用微蟲(chóng)籠接蟲(chóng)在倒2葉上，每微蟲(chóng)籠接蟲(chóng)30對(duì)，接蟲(chóng)24 h后將成蟲(chóng)去除，查產(chǎn)卵量，試驗(yàn)重復(fù)5次，每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取50粒卵作為觀察對(duì)象，將多余的卵去除。待一齡若蟲(chóng)孵化并固著位置時(shí)，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記并跟蹤調(diào)查其發(fā)育狀況。每天早上8點(diǎn)觀察1次，記錄發(fā)育到1、2、3、4齡若蟲(chóng)、偽蛹以及成蟲(chóng)的成活情況，并測(cè)定羽化出成蟲(chóng)的SOD、POD、CAT活性變化。各齡期劃分標(biāo)準(zhǔn)參照 Bemisia tabaci，2004OEPP/EPPO。

1.2.2 溫度對(duì)B型煙粉虱成蟲(chóng)體內(nèi)保護(hù)酶活性的影響

取供試B型煙粉虱成蟲(chóng)按照體重8 mL·g－1加入預(yù)冷的 0.04 mol·L－1、pH 值 7.0的磷酸緩沖液，在冰浴條件下研磨勻漿，所得勻漿液以3 500 r·min－1，4℃離心10 min，其上清液即為待測(cè)的酶液。保存于－20℃?zhèn)溆谩?/p>

POD酶活力單位定義為在37℃條件下，每1 mg組織蛋白每1 min催化產(chǎn)生l μg底物的酶量定義為1個(gè)酶活力單位 (U)。POD活力 (U·mg－1)=(測(cè)定管OD值一對(duì)照管OD值) ×反應(yīng)液總體積 ×1 000÷12÷比色光徑 (0.5 cm) ÷30 min÷取樣量 (mL) ÷組織中蛋白質(zhì)含量 (mg·mL－1)。

SOD酶活力單位定義為每1 mg組織蛋白在l mL反應(yīng)液中SOD抑制率達(dá)50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的SOD量為 1個(gè) SOD活力單位 (U)。SOD活力(U·mg－1) =(對(duì)照管 OD值一測(cè)定管 OD值)×反應(yīng)液總體積 ÷對(duì)照管 OD÷50% ÷取樣量(mL) ÷組織中蛋白質(zhì)含量 (mg·mL－1)。

CAT酶活力單位定義:每毫克組織蛋白中過(guò)氧化氫酶 (CAT)每秒鐘分解吸光度為0.50～0.55的底物中的過(guò)氧化氫相對(duì)量為1個(gè)CAT活力單位 (U)。CAT活力 (U·mg－1)=(對(duì)照管 OD值一測(cè)定管OD值) ×271÷60÷取樣量 (mL) ÷組織中蛋白質(zhì)含量 (mg·mL－1)，其中271為斜率的倒數(shù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

利用SAS和Excel統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和方差分析，并采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對(duì)B型煙粉虱存活率的影響

從表1可以看出，5個(gè)溫度對(duì)B型煙粉虱卵和各齡若蟲(chóng)的存活率沒(méi)有差異。

表1 不同溫度對(duì)B型煙粉虱存活率的影響

2.2 溫度對(duì)B型煙粉虱成蟲(chóng)體內(nèi)保護(hù)酶活性的影響

從表2可以看出，3種保護(hù)酶在22～34℃之間變化不大，方差分析表明差異不顯著。這與不同溫度對(duì)B型煙粉虱卵和各齡若蟲(chóng)的存活率相符合。

表2 不同溫度對(duì)B型煙粉虱保護(hù)酶的影響

3 小結(jié)和討論

昆蟲(chóng)與其它生物一樣，體內(nèi)存在自由基。這些自由基可與生物分子發(fā)生加成、抽氫、電子俘獲、氫傳遞、聚合、分解和歧化等生化反應(yīng)，造成生物分子的損傷。生物氧毒害的超氧化物學(xué)說(shuō)［10－12］認(rèn)為，在逆境條件下，自由基增加，對(duì)許多生物功能分子破壞作用加大。但在正常情況下，細(xì)胞內(nèi)存在著自由基清除系統(tǒng)，其中的SOD能清除部分自由基而形成 H2O2，而 POD、CAT又具有分解 H2O2的作用。所以，在這3種酶的共同作用下，生物細(xì)胞內(nèi)的自由基維持在一個(gè)較低水平，不會(huì)引起傷害。使自由基維持在一個(gè)低水平，從而防止自由基毒害。因此Fridovich把 SOD、POD、CAT 3種酶稱(chēng)為保護(hù)酶系統(tǒng)［12］。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，B型煙粉虱體內(nèi)也存在著清除自由基的保護(hù)酶系統(tǒng)，且不同溫度對(duì)其存活率及體內(nèi)保護(hù)酶的活性有影響。在22～34℃條件下，B型煙粉虱的存活率和保護(hù)酶活力相對(duì)穩(wěn)定。SOD、POD、CAT與存活率呈明顯正相關(guān)。說(shuō)明22～34℃是它的適溫區(qū)，氣候變暖也能使B型煙粉虱暴發(fā)。

［1］Hunter W B，Polston J E.Development of continous whitefly cell line［Homoptera: aleyrodidae: Bemisia tabaci(Gennadius)］for the study of begomovirus［J］.J Invert Pathol，2000，77:33 －36.

［2］周堯生.中國(guó)粉虱名錄 ［J］.中國(guó)昆蟲(chóng)學(xué)，1949，3(3):1－18.

［3］羅晨，姚遠(yuǎn)，王戎疆，等.利用 mtDNA COI基因序列鑒定我國(guó)煙粉虱的生物型 ［J］.昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2002，45(6):759－763.

［4］Barinaga M.Is devastating whitefly invader really a new species［J］.Science，1993，259:30.

［5］Brown J K.The sweet potato or silverleaf whiteflies:biotypes of Bemisia tabaci or a species complex ［J］.Ann Rev Entomol，1995，40:511－534.

［6］Perring T M.The Bemisia tabaci species complex［J］.Crop Protect，2001，20(9):725 －735.

［7］Oliveira M R V，Henneberry T J，Anderson P.History，current status，and collaborative research projects for Bemisia tabaci［J］.Cr Protect，2001，20(9):709 －723.

［8］Isplacement in a whitefly ［J］.Science，2007，318:1769－1772.

［9］萬(wàn)方浩，張桂芬，劉樹(shù)生，等.B型煙粉虱的入侵機(jī)理與控制基礎(chǔ) ［J］.中國(guó)科學(xué)，2009，39(2):141－148.

［10］Fridovich I.Free radical in biology［M］.New York:Academic Press，1976:239.

［11］Packer L.Oygen Radicals in BiologicalSystems［G］//Harcourt B J.Methods in Enzymology.London:Academic Press，1984:273－280.

［12］Fridovich I.Oxygen is Toxic ［J］.Bioscicnce，1977，27(7):462.