帽兒山異色瓢蟲野外越冬前體內CAT和SOD活性的變化

丁曉霞， 王世新， 姜 礅， 劉琦瑋, 孟昭軍

(東北林業大學林學院，黑龍江哈爾濱 150040)

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帽兒山異色瓢蟲野外越冬前體內CAT和SOD活性的變化

丁曉霞， 王世新， 姜 礅， 劉琦瑋, 孟昭軍*

(東北林業大學林學院，黑龍江哈爾濱 150040)

[目的]了解自然條件下野外越冬前期異色瓢蟲[Harmoniaaxyridis(Pallas)]體內超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)活性的變化情況。[方法]定期采集野外越冬前期的異色瓢蟲，并通過紫外分光光度法測定其CAT和SOD活性。[結果]CAT和SOD活性變化與溫度、相對濕度和晝長變化均無顯著相關性；但2種酶活在11月2日之前均呈上升趨勢，而后至12月7日呈上升或下降波動；CAT活性在11月16日達到最高峰，12月7日到達低谷；而SOD活性在11月2日和12月7日達到高峰，11月16日達到低谷，兩者變化呈互補性。[結論]當溫度低于4.8 ℃、晝長短于10.10 h時，異色瓢蟲開始滯育；而溫度達-9.0 ℃、晝長短于8.70 h時，絕大多數異色瓢蟲滯育越冬；在上述2個滯育點期間，異色瓢蟲體內CAT和SOD活性變化明顯，其活性大小可作為異色瓢蟲滯育越冬的標志。

異色瓢蟲；越冬；自然種群；CAT；SOD

異色瓢蟲屬鞘翅目瓢蟲科,是農林害蟲的一種重要捕食性天敵, 對各類蚜蟲、某些蚧殼蟲、粉虱、木虱、螨類以及某些鱗翅目、鞘翅目害蟲的卵和低齡幼蟲具有控制作用,特別是對蚜蟲的控制效果較好[1-2]，作為一種重要的生防天敵, 在全世界農業生產中廣泛應用[3]。 目前對異色瓢蟲實驗種群的研究較多，但關于其自然種群在野外自然越冬的研究較少。在我國東北10、11月份有大量異色瓢蟲遷飛到向陽山坡石縫下以及建筑物的向陽墻縫、窗戶縫及室內越冬，但在東北的連續低溫下，個體死亡率很高[4]。因此，研究自然狀態下異色瓢蟲越冬情況對保護異色瓢蟲自然種群、發揮其自然控害作用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1供試昆蟲。2013年10月7日至2014年5月11日，于東北林業大學帽兒山試驗林場老爺嶺廢棄的木屋內每14 d采集一次野外越冬異色瓢蟲。將采集的瓢蟲放在溫度為(25.0±1.5)℃、光周期為16∶8 h的光照培養箱中24 h后，選擇活動自如的個體放在-42 ℃低溫冰箱保存供酶活測定。

1.1.2供試藥劑。0.05 mol/L磷酸緩沖液(pH7.0,含1.00% PVP、0.04%苯基硫脲和10.00 mmol/L EDTA)；130.00 mmol/L甲硫氨酸(Met)溶液；750 μmol/L NBT溶液；100 μmol/L EDTA溶液；20 μmol/L核黃素溶液。

1.2 方法

1.2.1CAT活性測定[11]。

1.2.1.1CAT酶液制備。將供試昆蟲用預冷的含1.00% PVP、0.04%苯基硫脲、10 mmol/L EDTA的50 mmol/L磷酸緩沖液(pH7.0)在冰浴中用玻璃勻漿器研磨均勻，勻漿液于4 ℃、4 000 r/min離心15 min，取上清液用于酶活測定。

1.2.1.2CAT活性測定。取30% H2O20.5～0.6 ml，加水至50.0 ml，從中取出4.0 ml，加入0.05 mol/L磷酸緩沖液(pH7.0)26.0 ml，測定240 nm波長處OD值，如其OD值在0.50～0.55，即作為CAT的底物溶液。取已預溫至25 ℃的底物溶液3.0 ml，在25 ℃下加入粗酶液20 μl，立即測定240 nm波長處的OD值，1 min后再測一次。

1.2.2SOD活性測定[12]。

1.2.2.1SOD酶液制備。同CAT酶液制備方法。

1.2.2.2SOD活性測定。按表1加入試劑。將3只試管于4 000 lx光照下反應20 min(試管1遮光處理)后，全部置于暗處結束反應。以不照光的對照管作空白，分別測定其他各管560 nm波長處的吸光度。

表1 SOD活性測定加樣 ml

1.2.3光周期晝長的計算及室內溫、濕度的測量。于百度網上查詢哈爾濱尚志、阿城及延壽3個地區(樣品采集地位于3個地區中間)在采樣日期的日出、日落時間，分別計算出其晝長，然后取三地晝長平均值作為采蟲地點的晝長數據。

在東北林業大學帽兒山試驗林場老爺嶺廢棄的木屋(采樣地點)內安裝溫、濕度監測儀，溫、濕度探頭懸在空中，距地面約1 m，溫濕度數據記錄頻率為1次/h，數據連續記錄到翌年5月中旬。計算采樣日期前3 d每天的溫、濕度數據平均值，將其分別作為采樣日期溫、濕度的3個重復數據，再計算其均值作為采樣當天的日平均溫度與日平均相對濕度的數據。

1.2.4野外異色瓢蟲越冬前期未滯育情況調查。2013年10月7日至2014年5月11日，將每次采集的瓢蟲隨機分為3份作為3個重復，放在溫度(25.0±1.5)℃、光暗周期為16∶8 h的光照培養箱24 h后，分別記錄活動自如瓢蟲的個體數及“死亡”(大多數滯育)的數量，然后統計每次采集瓢蟲的未滯育率。

1.2.5數據處理。通過Excel表格統計酶活數據并做圖，利用SPSS17.0對前6次酶活數據與溫、濕度和晝長的數據統計結果進行相關性分析。CAT活性：KCAT=(2.303/60)×lg(OD1/OD2)×100，式中OD1為0 min時OD240值；OD2為1 min時OD240值。SOD活性：SOD[U/g(FW)]=(ACK-AE)×VT/(ACK×0.5×W×VS)，式中ACK表示2號對照管的吸光度；AE表示3號試驗管的吸光度；VT表示樣品液總體積(ml)；W表示樣品重量(g)；VS表示測定時樣品用量(ml)。

2 結果與分析

2.1 野外異色瓢蟲越冬前期未滯育調查由表2可知，在2013年11月2日之前，野外越冬異色瓢蟲均未進入滯育；在11月2～16日期間超過50%的越冬瓢蟲進入滯育；12月21日越冬瓢蟲絕大多數進入滯育。也就是在溫度低于4.8 ℃、晝長時間短于10.10 h時，異色瓢蟲開始進入滯育；在溫度接近1.0 ℃、晝長時間達9.50 h時，超過50%的野外異色瓢蟲進入滯育越冬；在溫度達到-9.0 ℃、晝長短于8.70 h時，絕大多數異色瓢蟲進入滯育越冬。2014年5月11日打破滯育的瓢蟲數量未作統計。

表2 異色瓢蟲越冬前期未滯育調查

2.2 異色瓢蟲體內CAT活性的變化與溫濕度、晝長的關系由圖1可知，自2013年10月7日至11月16日，日平均溫度逐漸下降，在該過程中CAT活性隨溫度的下降而逐漸上升至越冬前的最高點(0.401 8)；在11月16～30日期間酶活相對穩定；11月30日到12月7日，隨著溫度降低到冰點以下，CAT活性在12月7日大幅度下降達到越冬前的最低點(0.057 1)；但經統計分析，CAT活性變化與溫度變化無相關性(r=0.246,P=0.639)。到2014年5月11日，隨著春天溫度的升高，CAT活性也逐漸增大。

相對濕度自2013年10月7日先下降，在10月19日有所上升，從11月2日開始逐漸下降至12月7日，至次年5月11日又有所升高(圖2)。在11月16日之前，CAT活性逐漸升高，在11月30日，CAT活性變化很小而相對濕度劇烈下降，CAT活性變化與相對濕度無相關性(r=0.218,P=0.679)，至2014年5月11日CAT活性隨相對濕度升高而升高。

由圖3可知，晝長隨日期呈線性變化，而CAT活性則是從2013年10月7日開始升高至11月30日達到近似穩定，在11月30日至12月7日CAT活性急劇下降，CAT活性變化與晝長無相關性(r=-0.101,P=0.849)。至2014年5月11日晝長顯著增加的同時CAT活性也有所上升。

2.3 異色瓢蟲體內SOD活性的變化與溫濕度、晝長的關系由圖4可知，SOD活性先隨日平均溫度的迅速降低而大幅度升高，至11月2日酶活達最高值[256.1 U/g(FW)]；隨溫度繼續降低，至11月16日酶活到達最低值[52.4 U/g(FW)]，后隨溫度的下降SOD活性至12月7日又升到一個高度[128.3 U/g(FW)]；SOD活性變化與溫度呈低度相關(r=0.346,P=0.499)。至2014年5月11日隨溫度升高，SOD活性反而降低。

由圖5可知，2013年10月7日至11月2日相對濕度先下降后上升，而SOD活性則一直上升；11月2日至12月7日相對濕度持續下降，而SOD活性則先下降后上升；SOD活性變化與相對濕度無相關性(r=-0.042,P=0.937)。至2014年5月11日，相對濕度上升而SOD活性下降。

由圖6可知，2013年10月7日至12月7日，SOD活性在晝長持續縮短的情況下先上升后下降再上升；SOD活性變化與晝長呈低度相關(r=0.318,P=0.538)。2014年5月11日隨晝長增加而SOD活性下降。

2.4 CAT與SOD活性變化的關系由圖7可知，在2013年10月7日至11月2日越冬剛開始時，CAT和SOD活性都逐漸升高；而2013年11月2日至2014年5月11日期間，CAT和SOD活性呈相對互補性的升降變化，但統計表明CAT與SOD活性變化無相關性(r=-0.197,P=0.708)。

3 討論

試驗結果表明，CAT和SOD活性變化與溫度、相對濕度和晝長變化均無明顯相關性。但2種酶活在11月2日瓢蟲越冬前期均呈現上升趨勢，而后至12月7日呈上升或下降波動；CAT活性在11月16日半數瓢蟲進入越冬期達到最高峰，12月7日瓢蟲越冬期到達低谷；而SOD活性在11月2日瓢蟲越冬前期及12月7日瓢蟲越冬期達到高峰，11月16日半數瓢蟲進入越冬期達到低谷，兩者變化具有互補性。有研究表明，溫度對異色瓢蟲的存活影響最大, 濕度次之, 溫濕度的交互作用不明顯[4]。該研究也表明，溫度(11月16日溫度接近冰點，而11月30日和12月7日溫度在冰點以下)對越冬前期異色瓢蟲體內CAT和SOD活性的影響較明顯。

對于不同種昆蟲，其保護酶活力變化的趨勢有所不同[10]，甚至同種昆蟲不同個體生命力的不同體現在酶活性上也存在差異[14]。同時，野外溫、濕度等條件的變化不像室內呈規律性，也是造成該試驗結果酶活性變化與幾種因子未達到顯著相關的原因。

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The Changes of SOD and CAT Activity ofHarmoniaaxyridisbefore Natural Wintering in the Maoershan Mountain

DING Xiao-xia, WANG Shi-xin, JIANG Dun, MENG Zhao-jun*et al

(College of Forestry, Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040)

[Objective] The changes of SOD and CAT activity were researched forHarmoniaaxyridisbefore natural wintering. [Method]H.axyridiswas regular collected and their SOD and CAT activity were determined by UV spectrophotometer. [Result]The results showed there is no significant correlation to the changes of SOD and CAT activity with temperature, relative humidity and daylength. Then SOD and CAT activity added before November 2, 2013 and added or reduced from November 2 to December 7, 2013. CAT activity was the biggest on November 16, 2013 and was the smallest on December 7, 2013. While SOD activity was bigger on November 2 and December 7, 2013 and was the smallest on November 16, 2013. The complementarity appeared in the changes of SOD and CAT activity. [Conclusion] The results foundedH.axyridisbegan to enter a diapause when it was under 4.8 ℃ and the daylength was less than 10.10 h. Then most ofH.axyridisentered a diapause and wintered when it was -9 ℃ and the daylength was less than 8.70 h. The changes of SOD and CAT activity ofH.axyridiswere significant in the above two points during diapauses and SOD and CAT activity was regarded as the symbol ofH.axyridisentering into diapauses and wintering.

Harmoniaaxyridis(Pallas); Overwintering; Natural population; Catalase(CAT); Superoxide dismutase(SOD)

東北林業大學大學生創新創業訓練計劃項目(201310225009)。

丁曉霞(1992-)，女，四川雙流人，本科生，專業：森林資源保護與游憩。*通訊作者，講師，博士，從事昆蟲化學生態與害蟲生物防治研究。

2014-11-25

S 718.7

A

0517-6611(2015)02-144-04