印楝素對黃粉蟲幼蟲呼吸作用和保護酶活性的影響

郭春暉 寧昌龍 王蕊蕊 吳廣 趙鵬飛 楊丙燁 楊振德

摘要：為了解植物源農藥對鞘翅目昆蟲呼吸代謝和保護酶活性的影響，以黃粉蟲（Tenebrio molitor）8齡幼蟲為研究對象，以印楝素為供試農藥，采用飼喂法測定印楝素對黃粉蟲末齡幼蟲CO2釋放率和保護酶活性的變化。結果表明，印楝素處理后，黃粉蟲的CO2釋放率和保護酶活性均先升高后迅速下降。攝入印楝素6 h后，黃粉蟲的CO2釋放率達到最大值，為13.2 μL/h，之后迅速下降并顯著低于對照；保護酶SOD、CAT和POD活性在6 h時達到最大，分別是對照的2.34、2.91和1.98倍，其后呈現下降趨勢。

關鍵詞：印楝素；黃粉蟲（Tenebrio molitor）；呼吸；保護酶

中圖分類號：S433 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）08-0055-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.08.014

Effects of Azadirachtin on Respiration and Protective Enzymes Activity of Tenebrio molitor Larvae

GUO Chun-hui1，NING Chang-long2，WANG Rui-rui1，WU Guang1，ZHAO Peng-fei1，YANG Bing-ye3，YANG Zhen-de1

（1.College of Forestry，Guangxi University，Nanning 530001，China；2.Guangxi Liuwan State-owned Forest Farm，Yulin 537000，Guangxi，China；

3.College of Plant Protection，Fujian Agriculture and Forest University，Fuzhou 350002，China）

Abstract： To investigate the effects of botanical pesticide on the respiration and protective enzymes of coleopteran，CO2 release rate and protective enzymes in the 8th instar larvae of Tenebrio molitor fed with azadirachtin were examined. The results showed that the CO2 release rate and protective enzymes of T. molitor fed with azadirachtin increased initially and then declined rapidly. The highest CO2 release rate of T. molitor was 13.2 μL/h after 6 hours of feeding with azadirachtin and then fell quickly，remarkably lower than the value of control groups. The maximum activities of protective enzymes including SOD，CAT and POD appeared after 6 hours of feeding with azadirachtin， which were 2.34，2.91 and 1.98 times than those in the control group，respectively. And these protect enzymes lowered fast subsequently.

Key words： azadirachtin； Tenebrio molitor； respiratory； protective enzymes

殺蟲劑的應用是防治害蟲的重要手段之一。但隨著有機合成農藥的弊端日益明顯，急需新的、安全性高的藥劑代替有機合成農藥來保障農作物的高產穩產。印楝素（Azadirachtin）是從印楝（Azadirachta indica A. Juss.）中提取的一種三萜類化合物，對多種昆蟲具有忌避、觸殺、拒食和抑制生長發育等作用[1]。其殺蟲范圍廣、對高等動物毒性低、不易產生抗藥性、在環境中能迅速而徹底地降解以及對天敵安全，因此印楝素殺蟲劑已成為有發展前景的植物源農藥[2，3]。

黃粉蟲（Tenebrio molitor Linnaeus）又稱大黃粉蟲、黃粉甲，俗稱“面包蟲”。隸屬于昆蟲綱（Insecta）鞘翅目（Coleoptera）擬步甲科（Tenebrionidae）粉甲屬（Tenebrionini）[4]。其體內含有豐富的糖類、脂肪、蛋白質、維生素、礦物質、氨基酸和多種對人類有益的微量元素[5，6]。目前關于黃粉蟲的研究大都集中在資源利用等方面，如對其所含營養物質蛋白、黃酮等的提取及利用[7，8]。然而，在自然環境中黃粉蟲大多出現于各種農林產品的庫房中，其幼蟲食性雜，并且能夠以一切有營養的物質為食，是一種大型的倉儲害蟲[9]。在重視黃粉蟲經濟價值的同時也不能忽視對黃粉蟲的防治，因此，本研究以黃粉蟲8齡幼蟲為供試蟲源，研究印楝素對黃粉蟲呼吸代謝和保護酶的影響，為這類害蟲的安全防治提供參考，也為印楝素的合理使用提供科學的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試蟲源：黃粉蟲購自南寧市花鳥市場，在培養箱內培養至第2代8齡時使用。飼養條件：溫度（25±1） ℃，相對濕度20%±5%，光周期L∶D=12 h∶12 h。飼料由麥麩和蘋果按9∶1比例配成。供試藥劑為0.3%印楝素乳油（云南中科生物產業有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 試蟲處理 用75%乙醇將印楝素配制成200 mg/L溶液，將配好的印楝素乙醇溶液按體積比1∶1浸泡麥麩，置于陰暗處讓乙醇完全蒸發。挑選大小、體重相近的剛蛻皮的8齡幼蟲，每組20只，設3次重復，饑餓處理12 h后，用上述印楝素處理的飼料喂養，以未用印楝素處理的飼料飼養的8齡幼蟲為對照。

1.2.2 CO2釋放率的測定 采用多通道昆蟲呼吸儀組成呼吸信號采集系統（Sable System International Inc.（USA））測定對照和取食0、6、12、24、72 h后的CO2釋放量。呼吸室氣流速度設置為125 mL/min，測試前將供試幼蟲靜置30 min以適應環境，待幼蟲的CO2釋放量平穩后開始測定，每隔2 s記錄1次數據，每頭試蟲連續測定10 min，數據自動記錄到EXPADATA的程序軟件中，每個處理測定幼蟲10頭，即10個重復。

1.2.3 保護酶活性的測定 將對照和取食0、6、12、24、72 h后的黃粉蟲加入0.1 mol/L pH=7.0的磷酸緩沖液，冰浴研磨，勻漿在12 000 r/min離心15 min，取上層清液為粗酶提取液，并在4 ℃冰箱中保存備用。超氧化物歧化酶（SOD）參照李周直等[10]的方法測定；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法[11]測定；過氧化物酶（POD）活性按改進的Simon等[12]方法測定。

1.3 數據處理

采用SPSS 19.0軟件進行分析數據，用最小顯著差數法（LSD）分析測得數據的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 CO2釋放率的變化

印楝素處理后黃粉蟲CO2釋放率變化見圖1。由圖1可知，最初短暫升高，6 h時CO2釋放率達到最大，為13.2 μL/h，之后迅速下降，并顯著低于對照。

2.2 保護酶活性的變化

印楝素處理后黃粉蟲體內保護酶活性變化見圖2。由圖2可知，6 h之內保護酶活性迅速升高，其中，超氧化物歧化酶（SOD）活性最高值為對照的2.34倍（圖2A），過氧化氫酶（CAT）活性最大值為對照的2.91倍（圖2B），過氧化物酶（POD）活性是對照的1.98倍（圖2C）；其后3種保護酶活性快速下降，12 h后均顯著低于對照，72 h時最弱，分別為10.05、126.76、142.65 μmol/s。

3 小結與討論

溫度[13-15]、體重[16]、性別[17]、發育階段[18]以及農藥[19，20]等條件會對昆蟲的呼吸代謝和保護酶活性產生影響。研究表明，苦豆草生物堿處理后，分月扇舟蛾（Clostera anastomosis）和柳藍葉甲（Plagiodera versicolora）體內的保護酶活性先升高后下降[21，22]；菜青蟲（Pieris rapae）取食川楝素后，其呼吸強度顯著減弱，多種酶活性受到抑制[23，24]；朱砂葉螨（Tetranychus cinnabarinus）經阿維菌素處理4 h后，其體內保護酶活性明顯上升[25]；中華稻蝗（Oxya chinensis）若蟲受印楝素處理后CO2釋放率明顯下降[26]。昆蟲依靠體內的呼吸及保護酶系統來適應不同殺蟲劑的毒性，通過測定昆蟲的呼吸代謝和保護酶研究昆蟲對農藥的抗性機理，對提高殺蟲劑的殺蟲效率具有重要意義。

本試驗研究發現，攝入印楝素后，黃粉蟲的CO2釋放率迅速升高，6 h達到最大，之后迅速下降，這與侯建虎等[27]研究茚蟲威對小菜蛾（Plutella xylostella）呼吸代謝的結果一致。SOD、CAT和POD是昆蟲體內最重要的保護酶，其中SOD能夠催化超氧化物的陰離子發生歧化反應，產生O2和H2O2[28]，CAT和POD能夠把SOD催化生成的H2O2分解成O2和H2O[29]。這3種保護酶相互協調，能夠清除昆蟲體內多余的過氧化物自由基或活性氧，提高生物體對逆境的防御，一旦保護酶系受到破壞，會使生物體內氧自由基過度升高，使細胞受到傷害[10]。本試驗結果表明，取食印楝素處理的飼料后，黃粉蟲體內的SOD、CAT和POD活性先升高后下降，這與楊振德等[22]報道苦豆草生物堿對柳藍葉甲（Plagiodera versicolora）保護酶活性變化的結果一致。由于攝入印楝素后，昆蟲會產生拒食反應[30]。黃粉蟲在取食印楝素后，為維持其體內正常生命活動，必須加強體內的物質分解來提供能量，造成黃粉蟲的CO2釋放率和保護酶活性短暫升高，但隨著拒食時間的延長，黃粉蟲無法獲得足夠的能量，其體內生理平衡受到嚴重破壞，導致CO2釋放率和保護酶活性迅速下降。

隨著社會的發展，人們對于農藥環境安全和生態問題的關注度不斷提高，以印楝素為代表的植物源農藥在未來會受到更加廣泛的關注。本研究結果表明，印楝素可以干擾黃粉蟲的呼吸代謝，降低其體內多種保護酶活性，從而影響其正常的生理代謝而實現殺蟲效果。

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