山西东亚飞蝗两种群有机磷抗性相关酶系的研究

【摘要】： 东亚飞蝗是我国重要农业害虫之一，对农业生产危害极其严重。在山西南部猖獗区每年发生两代，其灾变类型属于暴发性蝗灾。目前控制蝗虫仍以化学防治为主，由于大量使用化学农药，东亚飞蝗对常用有机磷杀虫剂产生抗药性的问题已经引起了有关植保部门的注意。 害虫对杀虫剂的抗性机制主要有代谢抗性和靶标抗性。代谢抗性是指对杀虫剂起水解或隔离作用的酶系发生改变，从而对杀虫剂起到解毒作用，相关解毒酶系有酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶等；靶标抗性是指由于杀虫剂作用靶标敏感度降低而产生的抗性。如有机磷和氨基甲酸酯杀虫剂的作用靶标—乙酰胆碱酯酶的敏感度降低。这两种抗性机理在果蝇、蚊类等害虫中已经有深入的研究。 本文选取山西东亚飞蝗永济和临猗两个有机磷杀虫剂选择压力不同的种群进行有机磷抗性相关酶系生化特性研究。永济伍姓湖蝗区属于内涝蝗区，多年以来一直是重点化学防治蝗区。近年来，当地植保部门在防治过程中发现，常用有机磷对该地区东亚飞蝗的防效有所降低。临猗南赵蝗区属于河泛蝗区，从1985年以来，该蝗区发生情况较为平缓，对该蝗区的治理以监测防治为主，很少使用化学农药进行防治。因而东亚飞蝗永济种群的有机磷农药选择压力较大，而临猗种群有机磷农药选择压力较小。 酯酶活性在两个种群中有明显差异，从总体上看，永济种群酯酶活性显著高于临猗种群。在雌性个体中，永济种群水解α-NA、α-NB及β-NA的酯酶活性分别是临猗种群的2.30、2.09和0.66倍；在雄性个体中，永济种群水解α-NA、α-NB及β-NA酯酶的活性分别是临猗种群的3.24、2.56和1.56倍。对永济和临猗两个种群酯酶活性大小的分布统计表明，以α-NA和α-NB为底物时，永济种群多数个体的酯酶活性集中在高活性水平，而临猗种群的酯酶活性多数在低水平分布。酯酶动力学研究表明，永济和临猗两个种群的酯酶对α-NA、α-NB和β-NA均有水解活性。对于永济种群，α-NB可能是三种底物最适合的底物；对于临猗种群，α-NA为最适的水解底物。以α-NA、α-NB和β-NA为底物时，永济种群的V_(max)值分别是临猗种群1.89、1.13和1.01倍。用对氧磷、马拉氧磷、西维因及毒扁豆碱等四种抑制剂对两个种群的酯酶进行体外抑制，结果表明，两个种群中大部分酯酶属于B型酯酶。经酯酶非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳染色后，两种群水解α-NA的酯酶图谱显示，在慢泳动区(A区)两种群谱带比较相似，但是在快泳动区(B区)，永济种群个体的谱带较临猗种群个体多出1-2条。永济种群酯酶活性的增高可能与非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳图谱显示出较临猗种群多出的酶带有关。 谷胱甘肽-S-转移酶活性在两个种群中不存在显著差异。永济种群雌雄个体谷胱甘肽-S-转移酶活性分别是临猗种群的1.03和0.86倍。对两个种群谷胱甘肽-S-转移酶活性大小的分布统计表明，种群间酶活性没有出现较大的分化，即两个种群谷胱甘肽-S-转移酶活性分布相似。在永济种群中没有发现其谷胱甘肽-S-转移酶活性上升的趋势。在本文研究的两种代谢酶中，可能只有酯酶在有机磷抗性中起作用，而谷胱甘肽-S-转移酶在有机磷抗性可能不起作用。 乙酰胆碱酯酶动力学研究表明，以乙酰硫代胆碱(ATC)为底物时，永济种群的K_m值高于临猗种群的K_m值，但是永济种群的V_(max)值显著低于临猗种群的V_(max)值。两个种群乙酰胆碱酯酶Triton X-100粗提物的活性均被高浓度的模式底物乙酰硫代胆碱所抑制。选用对 氧磷、氧化毒死蝉及甲基内吸磷三种有机磷化合物对两个种群乙酞胆碱醋酶TritonX一100粗 提物进行体外抑制，结果表明，永济种群乙酞胆碱酷酶对三种有机磷的敏感性显著低于临 骑种群。临椅种群对氧化毒死蝉的敏感性比永济种群高7.0倍;临椅种群对对氧磷的敏感性 较永济种群高2.1倍;临骑种群对甲基内吸磷的敏感度是永济种群的2.4倍。永济种群乙酞 胆碱酷酶对其底物乙酞硫代胆碱(ATC)水解能力和亲和性的降低及对三种有机磷敏感性的 下降可能与该种群对某些有机磷产生抗性有关。 综上所述，通过本文研究可以得出以下结论:(1)永济种群酷酶活性较临椅种群有很 大提高，很可能与永济种群在较大有机磷杀虫剂选择压力下，对某些有机磷杀虫剂敏感性 下降;(2)永济种群和临狩种群的谷胧甘肚一S-转移酶活性酶没有差异，该酶可能与有机磷 敏感性下降无关:(3)永济种群乙酞胆碱醋酶对三种有机磷抑制剂的敏感性显著降低，一 方面说明永济种群对某些有机磷杀虫剂敏感性较临椅种群明显下降，另一方面说明乙酞胆 碱酷酶靶标不敏感性降低与有机磷敏感性下降有关。