油桐和桉樹葉主要成分對油桐尺蛾中腸酶類的影響

鐘雅婷，鄒東霞，廖旺姣，趙鵬飛，黃華艷，羅 輯

（廣西壯族自治區林業科學研究院 廣西林業有害生物天敵繁育工程技術研究中心，廣西南寧 530002）

植物對昆蟲的營養效應是影響昆蟲選擇寄主植物的重要因素之一。不同植物所含營養成分存在質和量的差異，對昆蟲的生長發育和繁殖產生不同程度的影響。昆蟲的取食行為以及與之相關的生物學和生態學效應等也與寄主植物的營養作用有關。因此，明確昆蟲與寄主植物間的選擇和適應關系，對研究有害昆蟲的為害、抗藥性以及有益昆蟲的飼養與利用等均有重要指導意義。

油桐尺蛾（Buzura suppressaria）是鱗翅目（Lepidoptera）尺蛾科（Geometridae）的一種食葉性害蟲，廣泛分布于廣西、廣東、福建、湖南、湖北和浙江等地，其寄主種類豐富，主要為害桉樹（Eucalyptusspp.）、油桐（Vernicia fordii）、柑橘（Citrus reticulata）、茶樹（Camellia sinensis）和荔枝（Litchi chinensis）等[1]。廣西是我國桉樹的主要栽培區，同時也是油桐的主產區之一[2-3]，油桐尺蛾大爆發的機率較大。本研究檢測了巨尾桉（E.grandis×E.urophylla）廣林9 號無性系（GLGU9）和油桐葉片的主要生化物質含量，同時測定油桐尺蛾取食GLGU9 和油桐葉后中腸主要酶類活性的變化，旨在了解油桐尺蛾對寄主植物的選擇和適應機制，為明確油桐尺蛾的為害規律、尋找有效的防治策略提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

初代油桐尺蛾采自廣西柳州市三門江林場江口分場桉樹林地（109°6'E，24°3'N），在廣西壯族自治區林業科學研究院實驗室內飼養至羽化，交配產卵后收集卵塊，待幼蟲孵化后分別飼喂GLGU9和油桐葉片。試驗開展前，挑選生長狀態、大小和重量一致的5齡幼蟲進行檢測。

1.2 寄主植物

GLGU9 和油桐葉片均采自本課題組試驗地。試驗開展前，將采集的葉片用蒸餾水洗凈，晾干后備用。

1.3 寄主植物葉片生化物質含量測定

取GLGU9 和油桐枝條端部第6 ～10 張葉（成熟葉），將相同樹種的葉片去除主葉脈后混合，每2 g為1 份樣品，用液氮研磨成粉末后裝入5 mL 離心管中備用。測定葉內丹寧、可溶性糖、淀粉和總氮含量。丹寧含量采用鎢酸鈉-磷鉬酸比色法測定[4]，可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法測定[5]，總氮含量采用H2SO4-H2O2消化、半微量蒸餾法[6]測定。上述各項指標測定均設5組重復。

1.4 油桐尺蛾中腸主要酶類活性測定

分別將取食GLGU9 和油桐葉片的5 齡幼蟲在冰上迅速解剖（3 頭/組），用預冷的生理鹽水（0.15 mol/L）沖洗，截取中腸并去掉圍食膜。將采集的中腸組織按照鮮質量1∶10 加入磷酸鹽緩沖液（0.2 mol/L，pH=6.9），并進行冰浴勻漿，勻漿液用低溫冷凍離心機4 000 rpm 離心15 min，收集上清液即酶液。采用Solarbio 公司生產的纖維素酶活性檢測試劑盒、中性蛋白酶活性檢測試劑盒和超氧化物歧化酶活性檢測試劑盒分別檢測試蟲中腸的纖維素酶、中性蛋白酶和超氧化物歧化酶的酶活力；按照《昆蟲生理生化實驗》[5]中的方法檢測中腸淀粉酶活力，采用李志剛等[7]的方法測定中腸蔗糖酶活力。上述各項指標測定均設5組重復。

1.5 數據處理

采用SPSS 19.0 軟件進行分析，獨立樣本t檢驗比較組間差異。

2 結果與分析

2.1 寄主植物葉片生化物質含量

GLGU9 葉中的次生物質丹寧含量略高于油桐葉，差異不顯著；GLGU9 葉中的營養物質可溶性糖和總氮含量均極顯著低于油桐葉（P＜0.01），淀粉含量則極顯著高于油桐葉（P＜0.01）（表1）。

表1 兩種寄主植物葉片中生化物質的含量Tab.1 Contents of biochemical substances in leaves of two host plants

2.2 油桐尺蛾中腸酶類活性

油桐組幼蟲中腸蔗糖酶和中性蛋白酶活性極顯著高于GLGU9 組幼蟲（P＜0.01），淀粉酶、纖維素酶和超氧化物歧化酶活性則極顯著低于GLGU9 組幼蟲（P＜0.01）（表2）。

表2 兩種寄主植物對油桐尺蛾中腸類活性的影響Tab.2 Effects of two host plants on activities of enzymes in midgut of B.suppressaria

3 結論與討論

油桐尺蛾的食性較廣，在自然狀態下能以多種植物為食，桉樹和油桐均是油桐尺蛾的寄主植物[8-9]。本研究人員在林間調查時發現，以油桐葉為食的油桐尺蛾的生長速度明顯快于以桉樹葉為食者，推測可能與兩種寄主植物葉片中所含營養成分的差異有關。研究結果顯示，油桐葉中的可溶性糖和總氮含量均高于GLGU9葉，淀粉含量則較低。植物中的可溶性糖和淀粉是昆蟲新陳代謝所需的重要物質，其含量與植物碳素營養狀態密切相關[10]。昆蟲從寄主植物攝取的糖類，能夠作為一種取食刺激物，提高昆蟲取食量，促進其生長發育[11]。植物中的氮源主要為氨基酸，其含量也直接影響植食性昆蟲的生長[12]。取食油桐葉的油桐尺蛾生長更快，可能與油桐葉的高含糖量及高總氮含量有關。上述推論與李進步等[13]關于棉蚜（Aphis gossypii）的生長與棉花葉片可溶性糖的含量呈正相關的結論一致。寄主植物葉片中的可溶性糖含量越高、淀粉含量越低，對油桐尺蛾的生長發育越有利，這一結論也與王倩倩等[14]對草地螟（Loxostege sticticalis）的研究結果一致。丹寧是植物產生的一種次生物質，能降低昆蟲對蛋白質的消化和吸收，進而降低昆蟲的營養效應，丹寧含量越高則昆蟲的食物利用率和食物轉化率越低，影響昆蟲的生長[15]。本研究中，油桐和GLGU9 葉中的丹寧含量差異不顯著，因此丹寧可能并不是引起油桐尺蛾生長速度產生差異的原因。

植食性昆蟲取食不同寄主植物可能引起中腸消化酶活性的變化，測定昆蟲中腸消化酶活性有助于評估昆蟲攝取食物的消化水平及對蟲體生長發育的影響。研究結果顯示，與取食GLGU9 葉相比，油桐尺蛾取食油桐葉后中腸蔗糖酶和中性蛋白酶活性明顯增高，而淀粉酶活性則顯著降低。結合之前對油桐和GLGU9葉營養成分的檢測結果，推測油桐尺蛾中腸消化酶的活性變化可能與寄主植物的營養成分含量有關，油桐葉營養構成中的可溶性糖和總氮的含量均高于GLGU9葉，蟲體中相應酶類的活性也隨之增高，可促進油桐尺蛾攝取更多的營養物質，獲得更快的生長速度。上述結論在其他鱗翅目的研究中也得到了證實。徐偉等[16]發現3 齡舞毒蛾（Lymantria dispar）幼蟲取食不同寄主植物后，中腸蛋白酶的活性存在顯著差異；王倩倩等[14]在對草地螟的研究中也發現了相同現象，草地螟在取食5種不同寄主植物后，中腸消化酶活性也發生了不同程度的改變。上述研究表明，昆蟲通過改變中腸消化酶的活性，適應性地處理不同寄主植物來源的食物，以保障其正常的生命活動。

纖維素是植物界中含量最豐富的天然高分子化合物，部分植食性昆蟲通過纖維素酶消化食物中的纖維素，獲取其生長發育所需的物質。但目前關于昆蟲纖維素酶的研究大部分集中在松墨天牛（Monochamus alternatus）[17]和臺灣乳白蟻（Coptotermes formosanus）[18]等少數昆蟲上。本研究發現，油桐尺蛾中腸中也存在活性較高的纖維素酶，推測可能與油桐和GLGU9 葉的纖維素含量均較高有關。取食GLGU9 葉油桐尺蛾的中腸纖維素酶活性高于取食油桐葉者，推測GLGU9葉中的纖維素含量高于油桐葉，但該推論還需通過檢測兩種寄主植物葉片中的纖維素含量來進一步證實。

超氧化物歧化酶為一種保護性酶，是昆蟲在進化過程中逐漸形成的抵御外源刺激物和不良因素影響的一種物質。多種植食性昆蟲，如棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）[19]、家蠶（Bombyx mori）[20]和小菜蛾（Plutella xylostella）[21]等，在取食不同植物時，體內的超氧化物歧化酶活性會發生變化。在本研究中，GLGU9 組油桐尺蛾中腸超氧化物歧化酶活性顯著高于油桐組，這可能是油桐尺蛾適應不同寄主植物的最直接反映。油桐葉對油桐尺蛾中腸酶保護系統的化學刺激低于GLGU9葉，油桐葉可能是油桐尺蛾更適宜的食物。

中腸酶類活性的改變是油桐尺蛾針對不同寄主植物的適應性策略，旨在滿足自身生長發育的需求。深入研究油桐尺蛾適應植物化學物質的生理調節機制，對于尋找新的“綠色防控”方法具有重要意義。