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利尿酸对书虱生态适合度及GSTs毒理学特性的影响

吴精晶  
【摘要】:嗜卷书虱Liposcelis bostrychophila (Badonnel)和嗜虫书虱L. entomophila (Enderlein)隶属于啮虫目Psocoptera、书虱科Liposcelididae,是世界范围内广泛发生并能造成严重经济损失的一类储藏物害虫。谷胱甘肽S-转移酶(Glutathione S-transferases, GSTs; EC 2.5.1.18)是生物体内广泛存在的一类功能多样的超基因家族酶,能催化内源还原性谷胱甘肽(GSH)与各种有害的亲电性底物相结合,增加后者的可溶性从而有利于其从细胞内排出,进而保护生物体内的核酸和蛋白质免受亲电基团攻击。GSTs活性能够被各种亲电子化合物如药剂、杀虫剂、植物次生代谢物质等所诱导。本论文以嗜卷书虱和嗜虫书虱为研究对象,利用生命表方法对利尿酸连续胁迫下嗜卷书虱的生态适合度进行研究,结合生理生化和毒理学方法,明确了利尿酸对嗜卷书虱GSTs的活体胁迫作用;比较分析了利尿酸胁迫30天后嗜卷书虱和嗜虫书虱GSTs的生化毒理学特性差异。主要研究结果如下: 1利尿酸对嗜卷书虱生态适合度的影响 通过组建生命表的方法,系统观察了不同饲料饲喂下(含0.5和3%利尿酸的人工饲料分别记为0.5%和3% EA,常规人工饲料为对照)嗜卷书虱淮北和北碚种群各世代的存活率、平均发育速率、净增殖率、发育历期等生命表参数,以明确利尿酸连续胁迫对嗜卷书虱生态适合度的影响。结果表明,利尿酸连续胁迫下,嗜卷书虱各代卵的存活率升高而一龄若虫的存活率却显著下降,但对其它各龄若虫的存活率则无显著影响;嗜卷书虱各世代成虫寿命显著延长,其中F,的寿命最长。利尿酸连续胁迫对嗜卷书虱各代的产卵期、寿命、平均产卵量均有影响,淮北种群(3% EA)平均每雌产卵量F2最低(13.21头);北碚种群各代平均每雌产卵量均高于对照(对照平均每雌产卵量为40.87头)。根据组建的嗜卷书虱实验种群特定时间生命表,计算出利尿酸连续胁迫下书虱各代种群生命表参数。利尿酸连续胁迫后,与对照相比,2个种群(3% EA)内禀增长率rm均降低,其中F2最低;而北碚种群0.5% EA处理组的rm均升高。以R0为基准,相对于对照,淮北种群(0.5%和3% EA)F2生态适合度分别下降到0.72和0.313,其余处理组的相对生态适合度均升高;北碚种群0.5% EA组各代的生态适合度均升高,3% EA处理组F1和F2生态适合度均降低,分别为0.84和0.54。 2利尿酸持续胁迫对嗜卷书虱GSTs生化毒理学特性的影响 采用药膜法测定了利尿酸处理前后嗜卷书虱各世代成虫对溴氰菊酯的敏感性。实验结果表明,与对照相比,嗜卷书虱淮北种群各世代对溴氰菊酯的敏感性降低;而利尿酸胁迫后北碚种群对溴氰菊酯更敏感。与对照相比,淮北种群各代的比活力升高且达到显著水平;就北碚种群而言,利尿酸处理后F2(0.5%EA)和F1(3%EA)的比活力最低。以GSH为底物时,淮北种群(0.5%和3%EA)F1的Km值最高,北碚种群各代Km值均低于对照;淮北种群(0.5%EA)Vmax值与对照之间的差异不显著,北碚种群(0.5%和3%EA)各代Vmax最高均高于对照。以CDNB为底物时,利尿酸处理组嗜卷书虱的Km值与对照相比差异显著;就Vmax而言,其变化趋势与以GSH为底物时相似。利尿酸处理后,嗜卷书虱GSTs酶促反应的最适温度为37℃,最适pH范围变为pH 7.5-8.5。与对照相比,利尿酸处理后嗜卷书虱各代GSTs对利尿酸、双硫仑、马来酸二乙酯和溴氰菊酯的敏感性降低,但15 mM以上剂量溴氰菊酯对嗜卷书虱(3% EA)的GSTs几乎没有抑制作用。 3利尿酸胁迫对两种书虱GSTs纯化产物的影响 为明确利尿酸胁迫对嗜卷书虱和嗜虫书虱GSTs纯化产物的影响,比较研究了0.5%和3% EA饲养前和连续饲养30天后两种书虱GSTs的活性差异。结果表明,利尿酸对书虱GSTs的活体胁迫具有明显的剂量效应和种效应关系。利尿酸处理后,嗜卷书虱(0.5%和3% EA)对溴氰菊酯的LC50均降低,而嗜虫书虱(0.5%和3% EA)对溴氰菊酯的LC50均升高。经0.5%和3% EA胁迫后,嗜卷书虱GSTs比活力分别下降了1.87和10.00倍;嗜虫书虱GSTs比活力也明显被抑制,其中0.5%EA的抑制作用最强(下降了11.23倍)。以GSH为底物时,嗜卷书虱处理组Km值显著升高,嗜虫书虱处理组Km值均降低;嗜卷书虱(0.5%和3% EA)Vmax显著低于对照,嗜虫书虱(0.5% EA)Vmax最高。以CDNB为底物时,嗜卷书虱和嗜虫书虱(0.5%和3% EA)Km值均降低;就Vmax而言,其变化趋势与以GSH为底物时Vmax一致。利尿酸处理前后,嗜卷书虱和嗜虫书虱GSTs酶促反应的最适温度均为37℃;最适pH范围为pH 7.0-8.0,而嗜虫书虱(0.5% EA)最适pH范围为pH6.5-7.5。利尿酸处理后,嗜卷书虱对利尿酸、马来酸二乙酯和溴氰菊酯的敏感性降低;嗜虫书虱对利尿酸的敏感性增加,对马来酸二乙酯和溴氰菊酯的敏感性降低。


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