人參皂苷對(duì)昆蟲體內(nèi)相關(guān)酶活性研究進(jìn)展

王嘉辰，李欣諾，劉廣娜

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林 吉林 132101）

人參（Panax ginseng C.A.Mey）是多年生草本植物，五加科人參屬[1]。具有調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能、促進(jìn)生物體內(nèi)新陳代謝、促進(jìn)生物體內(nèi)蛋白質(zhì)及核酸的形成、提高機(jī)體的免疫功能、增加機(jī)體解毒能力等作用。

蠐螬[2]，別名核桃蟲、白土蠶，是成蟲金龜子的幼蟲。按照蠐螬的食性可將其分為糞食性、植食性和腐食性三類。其中植食性蠐螬食性廣泛，危害多種蔬菜和植物。如：花生若被蠐螬危害，莢果通常是沒(méi)有果仁的，危害嚴(yán)重的，甚至沒(méi)有完整的莢果且危害后的莢果開始腐爛；紅薯被害情況，一般塊根都是蟲道，降低商品品質(zhì)。蠐螬始終在地下活動(dòng)，是世界性的地下害蟲。在中國(guó)分布范圍很廣，從黑龍江起至長(zhǎng)江以南地區(qū)以及內(nèi)蒙古、陜西、西藏自治區(qū)等地區(qū)均有分布。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷是人參體內(nèi)主要的化感物質(zhì)，是人參的主要次生代謝產(chǎn)物[3]之一，更是人參的主要藥效成分[4]。不僅在延緩衰老、抗腫瘤、抗疲勞等方面具有較好療效，對(duì)植食性動(dòng)物及昆蟲具有拒食、忌避或毒殺等生物活性。代謝解毒能力增強(qiáng)是指殺蟲劑進(jìn)入害蟲體內(nèi)到達(dá)靶標(biāo)之前，在體內(nèi)被各種代謝解毒酶[5]中多功能氧化酶（MFO）[6]、羧酸酯酶（CarE）[7]、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（GST）及乙酰膽堿酯酶（AchE）[8]等所分解，酶是昆蟲體內(nèi)新陳代謝的催化劑，昆蟲體內(nèi)酶越活躍，越完整，其生命就越健康；當(dāng)昆蟲體內(nèi)的酶活性受到打亂或者停止，生命代謝活動(dòng)也會(huì)隨之受影響。

1 昆蟲體內(nèi)相關(guān)酶系的機(jī)理分析

昆蟲的中腸中存在解毒酶，解毒酶酶活性變化增強(qiáng)了昆蟲對(duì)植物防御物質(zhì)的代謝能力，從而使昆蟲更能夠適應(yīng)其寄主植物。小菜蛾體內(nèi)具有較多的酶系，例如：多功能氧化酶（MFO）是各類氧化代謝酶系中最重要的一類酶系，其主要作用不僅可以增強(qiáng)和降解農(nóng)藥的毒性也可影響其抗藥性；谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（GST）是解毒酶中的一種，GSTs是十分重要的Ⅱ型解毒酶[9]，用來(lái)參加昆蟲體代謝降解外源有毒物質(zhì)。其作用機(jī)制主要是參與多種植物次生代謝中的解毒代謝，植物產(chǎn)生的次生物質(zhì)可誘導(dǎo) GST 基因的過(guò)量表達(dá)，因?yàn)镚STs酶是對(duì)殺蟲劑產(chǎn)生代謝抗性酶中的一種關(guān)鍵性酶；昆蟲體內(nèi)存在多種形式的酯酶，常見(jiàn)的羧酸酯酶（CarE）就是其中一種脂肪族酯酶，可以有效地催化植物中次生物質(zhì)的水解[10]，主要催化化學(xué)物質(zhì)的水解并與多種外源性化學(xué)物質(zhì)、環(huán)境中有害物質(zhì)、藥物及致癌物質(zhì)的解毒和代謝有關(guān)；神經(jīng)系統(tǒng)酶中乙酰膽堿酯酶又名AchE，可調(diào)節(jié)和促進(jìn)體內(nèi)神經(jīng)元的發(fā)育、成熟和再生。

2 人參皂苷對(duì)昆蟲體內(nèi)相關(guān)酶活性的研究現(xiàn)狀

在前人的基礎(chǔ)上研究發(fā)現(xiàn)，近些年關(guān)于人參皂苷的研究主要是集中在人參皂苷對(duì)人、以及動(dòng)物的藥理活性研究。人參皂苷作為主要的化感物質(zhì)[11]在人參連作障礙中被廣泛研究。研究發(fā)現(xiàn)，人工栽培人參的地上部分很少受到害蟲的危害，而地下部分確時(shí)而有地下害蟲的危害，如螻蛄、地老虎、金龜子等。

3 人參皂苷對(duì)蠐螬害蟲防治的前景

3.1 害蟲化學(xué)防治的發(fā)展分析

隨著近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)農(nóng)藥污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，防治蠐螬的難度也在不斷增大，蠐螬已經(jīng)成為植物和蔬菜生產(chǎn)的嚴(yán)重威脅。農(nóng)藥對(duì)于食物鏈和生態(tài)系統(tǒng)的破壞會(huì)帶來(lái)害蟲再增猖獗的結(jié)果；而且農(nóng)藥的殘留也會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的污染等一系列嚴(yán)重的問(wèn)題[12]。此后在大力提倡使用有機(jī)殺蟲劑背景下，生物防止病蟲害成為主要趨勢(shì)。昆蟲對(duì)農(nóng)藥的抗性主要有3種表現(xiàn) 降低其表皮和神經(jīng)膜的穿透能力；降低靶標(biāo)部位的敏感性；增強(qiáng)其對(duì)農(nóng)藥的代謝能力。

解毒酶是廣泛存在于昆蟲體內(nèi)重要的酶系，在殺蟲劑對(duì)昆蟲體內(nèi)的解毒代謝中起著非常重要的作用。解毒酶在昆蟲對(duì)殺蟲劑的解毒方面起著至關(guān)重要的作用，且與昆蟲抗藥性的形成有關(guān)。昆蟲體內(nèi)的解毒酶系主要是羧酸醋酶、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶和羧酸酯酶。在昆蟲的頭部、中腸、馬氏管等組織中均有存在。昆蟲的CarE主要可以水解擬除蟲菊酯類、有機(jī)磷類和氨基甲酸酯類殺蟲劑，因此構(gòu)成了許多害蟲抗藥性的成分，所涉及的昆蟲種類包括鱗翅目、膜翅目、雙翅目、稍翅目等。其中包括棉蚜對(duì)溴氰菊酯的抗性；昆蟲對(duì)阿維菌素類殺蟲劑的抗性等。

3.2 植物源生物農(nóng)藥的發(fā)展分析

植物源生物農(nóng)藥是指從植物中提取出對(duì)農(nóng)作物害蟲具有毒殺、拒食、麻醉、抑制昆蟲發(fā)育或干擾害蟲行為等的多種活性次生代謝物質(zhì)。植物源農(nóng)藥具有對(duì)非靶標(biāo)生物安全、不易使昆蟲產(chǎn)生抗藥性、特異性強(qiáng)、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物抗病性等特點(diǎn)。因此，植物源農(nóng)藥在水果、蔬菜、茶、桑、中草藥、花卉等作物方面得到了廣泛的應(yīng)用。劉廣娜等人研究表明人參莖葉總皂苷對(duì)2齡短額負(fù)蝗有顯著的趨避作用，且能抑制短額負(fù)蝗體內(nèi)解毒酶、神經(jīng)系統(tǒng)酶、消化酶及保護(hù)酶活性，從而抑制短額負(fù)蝗的生長(zhǎng)水平。所以，對(duì)于十字花科作物蟲害防治的殺蟲劑開發(fā)的研究，應(yīng)當(dāng)在合理有效的時(shí)間內(nèi)，用最佳處理濃度的人參總皂苷來(lái)抑制短額負(fù)蝗體內(nèi)的相關(guān)酶活性，達(dá)到最大程度的蟲害防治效果，同時(shí)人參莖葉總皂苷對(duì)2齡短額負(fù)蝗的趨避作用也對(duì)害蟲防治具有重要影響，因此對(duì)短額負(fù)蝗的防治處理時(shí)間和濃度為24h與30mg/mL，以此可作為防治害蟲取食的因素重要，其次為合理開發(fā)殺蟲劑，對(duì)安全與高效新型植物源殺蟲劑的研究奠定理論基礎(chǔ)。

4 展望

由于近年來(lái)，蠐螬病蟲害的日趨嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響到植物與蔬菜的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及食用的安全與品質(zhì)。隨著抗藥性研究的快速發(fā)展，導(dǎo)致防治效果迅速下降，如何才能最大程度的防止害蟲抗藥性的形成以成為研究領(lǐng)域的重中之重[13]。因此，通過(guò)載毒葉碟法[14]，采用生物測(cè)定和酶標(biāo)法，來(lái)研究用人參皂苷處理蠐螬的最佳時(shí)間和最佳濃度，為以后殺蟲劑的科學(xué)管理、合理使用和安全性評(píng)價(jià)提供確切的基礎(chǔ)資料和理論指導(dǎo)，同時(shí)也為我國(guó)害蟲的科學(xué)防治、生物多樣性的保護(hù)以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)，對(duì)于發(fā)展生物農(nóng)藥，增加植物抗蟲性，制定合理的害蟲防治方法和保護(hù)生態(tài)安全具有積極而重要的指導(dǎo)意義。