不同寄主对光肩星天牛成虫消化酶的影响.docx

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不同寄主对光肩星天牛成虫消化酶的影响

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摘要：

为了解释光肩星天牛（ａｎｏｐｌｏｐｈｏｒａｇｌａｂｒｉｐｅｎｎｉｓｍｏｔｓｃｈｕｌｓｋｙ）成虫寄主选择的生理生化机制，制定科学的综合管理措施，测定了取食复叶槭（ａｃｅｒｎｅｇｕｎｄｏ）、漳河柳（ｓａｌｉｘｍａｔｓｕｄａｎａ）、新疆杨（ｐｏｐｕｌｕｓａｌｂａ）、白蜡（ｆｒａｘｉｎｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）的光肩星天牛消化道淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶和类胰蛋白酶活性。

结果表明，取食复叶槭的光肩星天牛消化道的淀粉酶活性最高，取食白蜡的淀粉酶活性最低，取食复叶槭、漳河柳的淀粉酶活性显著高于取食新疆杨、白蜡的（ｐ＜０．０５）。

果胶酶和胃蛋白酶检测也得到了相同的结果。

说明寄主对光肩星天牛成虫的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性有明显影响。

取食４种寄主的类胰蛋白酶活性差异不显著（ｐ＞０．０５），说明寄主植物对光肩星天牛类胰蛋白酶活性影响不大。

关键词：

光肩星天牛；寄主植物；消化酶；活性ａｂｓｔｒａｃｔ：

ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆａｎｏｐｌｏｐｈｏｒａｇｌａｂｒｉｐｅｎｎｉｓａｄｕｌｔｓｈｏｓｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄmadeｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓ，ｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆａｍｙｌａｓｅ，ｐｅｃｔｉｎａｓｅ，ｐｅｐｓｉｎａｎｄｔｒｙｐｔａｓｅｏｆａｄｕｌｔｓｆｅｄｏｎａｃｅｒｎｅｇｕｎｄｏ（ａｎ），ｓａｌｉｘｍａｔｓｕｄａｎａ（ｓｍ），ｐｏｐｕｌｕｓａｌｂａ（ｐａ），ａｎｄｆｒａｘｉｎｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（ｆｃ）weredetermined．ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｍｙｌａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆａｄｕｌｔｓｆｅｄｏｎａｎｗａｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔ，ｗｈｅｒｅａｓｔｈａｔｏｎｆｃｗａｓｔｈｅｌｏｗｅｓｔ．ｔｈｅａｍｙｌａｓｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆａｄｕｌｔｓｆｅｄｏｎａｎａｎｄｓｍｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｎｐａａｎｄｆｃ（ｐ＜０．０５）．ｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄｏｎｐｅｃｔｉｎａｓｅａｎｄｐｅｐｓｉｎ．ｔｈｅｓｅｄａｔａsｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｈｏｓｔｐｌａｎｔｓｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆａｍｙｌａｓｅ，ｐｅｃｔｉｎａｓｅａｎｄｐｅｐｓｉｎ．ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｒｙｐｔａｓｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆａｄｕｌｔｓｆｅｄｏｎｔｈｅｆｏｕｒｈｏｓｔｐｌａｎｔｓｗａｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ（ｐ＞０．０５），ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｈｏｓｔｐｌａｎｔｓｈａｄｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｒｙｐｔａｓｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

ａｎｏｐｌｏｐｈｏｒａｇｌａｂｒｉｐｅｎｎｉｓ；ｈｏｓｔｐｌａｎｔ；ｄｉｇｅｓｔｉｖｅｅｎｚｙｍｅ；ａｃｔｉｖｉｔｙ光肩星天牛（ａｎｏｐｌｏｐｈｏｒａｇｌａｂｒｉｐｅｎｎｉｓｍｏｔｓｃｈｕｌｓｋｙ）是我国阔叶树林木的主要蛀干害虫，广泛分布于北京、黑龙江、辽宁、陕西、山西、宁夏、甘肃、西藏、河北、河南、山东等２０多个省（市、自治区），主要危害以杨树为主体的速生用材林和防护林，给林业带来了巨大的损失［１－５］。

２０世纪９０年代以前，光肩星天牛国外分布仅见于日本、朝鲜和韩国，随着国际贸易的广泛，目前该虫已在美国的纽约、芝加哥、新泽西等地的园林树木中定殖并造成严重危害［６］，在奥地利、法国、加拿大、德国、荷兰等国也发现光肩星天牛定殖和危害［７，８］。

光肩星天牛从仅被国内关注演变成为国际性的重要有害生物。

光肩星天牛的成虫羽化出孔后，并未性成熟，需要通过取食寄主植物来补充营养，因此，成虫期寄主植物的质量直接影响光肩星天牛种群［９－１２］。

光肩星天牛成虫主要利用消化道内的消化酶来分解利用取食的寄主组织，以获得生长发育、交尾、产卵等生命活动所需要的营养［１３］。

目前对光肩星天牛成虫消化酶的研究主要集中在纤维素酶方面，已有研究［１３，１４］表明，光肩星天牛幼虫和成虫消化道内具有完整纤维素酶系——内切－β－１，４－葡聚糖酶（ｃｘ酶）、外切－β－１，４－葡聚糖酶（ｃ１酶）和β－１，４－葡萄糖苷酶（β－葡萄糖苷酶），并对内切－β－１，４－葡聚糖酶的性质进行专门研究。

但是对成虫消化道内淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶和类胰蛋白酶的研究鲜见报道。

试验以漳河柳（ｓａｌｉｘｍａｔｓｕｄａｎａｆ．ｌｏｂａｔｏ－ｇｌａｎｄｕｌｏｓａｆａｕｇｅｔｌｉｕ）上羽化的光肩星天牛为研究对象，选择北方城市常见的４种绿化树种为饲养材料，研究光肩星天牛取食不同寄主后体内淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶和类胰蛋白酶的活性变化，力求从生理生化角度来解析光肩星天牛的寄主选择机制，以有助于筛选出抗光肩星天牛成虫的树种，也有利于研究针对光肩星天牛成虫体内消化酶的新型农药。

１材料与方法１．１供试昆虫２０１１年５月，采集有光肩星天牛虫害的漳河柳树干，将其锯成长６０～７０ｃｍ的木段，锯口用石蜡封好，外部罩６０目的铁丝网，自然条件下待其羽化，收集刚羽化的光肩星天牛成虫，选择１４～１６ｇ／头的供试。

１．２供试昆虫的饲养饲料（寄主）为采自榆林市北郊苗圃５年生复叶槭（ａｃｅｒｎｅｇｕｎｄｏｌｉｎｎ．）、漳河柳、新疆杨（ｐｏｐｕｌｕｓａｌｂａｖａｒ．ｐｙｒａｍｉｄａｌｉｓｂｕｎｇｅ）、白蜡（ｆｒａｘｉｎｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓｒｏｘｂ．）的１～２年生枝条。

取活性、大小相似的健康光肩星天牛于铁丝网笼（２０ｃｍ×３０ｃｍ×２０ｃｍ）内分别用上述４种枝条饲养，１２ｈ和２４ｈ后冷冻杀死。

５对天牛为１处理组，重复４次。

饲养温度２７～３０℃，湿度４０％～６０％，光照１４ｈ／ｄ。

１．３酶的提取酶的提取分雌雄进行。

室温条件下用电子天平称重光肩星天牛。

冰浴条件解剖天牛取出完整消化道，立即放入盛有预冷的ｎａｃｌ溶液（ｐｈ７，０．０２ｍｏｌ／ｌ）的灭菌研钵中，ｎａｃｌ溶液按照每头试虫２ｍｌ加入，迅速研磨成匀浆，将匀浆液置于－４℃冷冻离心机１５０００ｒ／ｍｉｎ离心１５ｍｉｎ，取上清液用于淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶和类胰蛋白酶的活性检测。

１．４消化酶活性测定淀粉酶和果胶酶采用ｄｎｓ比色法测定［１５］。

对应的底物为用０．２ｍｏｌ／ｌ、ｐｈ４．６的乙酸－乙酸钠缓冲液配制的１0mg/ml可溶性淀粉和１0mg/ml果胶。

以试验条件下单位虫体质量（ｇ）单位时间（ｈ）由底物经酶促反应生成１μｍｏｌ对应还原糖所需的酶量为一个酶活单位（ｕ）。

胃蛋白酶活性测定用ｆｏｌｉｎ－酚法［１６］。

底物为ｐｈ３．０、０．２ｍｏｌ／ｌ的柠檬酸－磷酸氢二钠缓冲液配制的5mg/ml酪素。

以试验条件下单位虫体质量（ｇ）单位时间（ｈ）由底物经酶促反应生成１μｍｏｌ酪氨酸所需的酶量为一个酶活单位（ｕ）。

类胰蛋白酶的活性测定用ｐｈ７．５、０．０２ｍｏｌ／ｌ的磷酸缓冲液配制的5mg/ml酪素作为底物，其他同胃蛋白酶活性测定。

葡萄糖、半乳糖醛酸和酪氨酸标准溶液、标准曲线参照参考文献［１７］操作。

葡萄糖标准曲线用于淀粉酶活性测定，半乳糖醛酸标准曲线用于果胶酶活性测定，酪氨酸标准曲线用于胃蛋白酶和类胰蛋白酶活性测定。

１．５数据处理数据采用ｅｘｃｅｌ软件做图、ｓｐｓｓ软件分析。

各重复数据计算平均值和标准差，差异显著性分析采用ｄｕｎｃａｎ’ｓ新复极差法。

２结果与分析２．１寄主对光肩星天牛成虫淀粉酶和果胶酶的影响由光肩星天牛成虫淀粉酶活性测定结果（图１）可见，光肩星天牛成虫消化道淀粉酶活性和寄主关系密切。

酶活性由高到低依次为取食复叶槭的、取食漳河柳的、取食新疆杨的、取食白蜡的，其中取食复叶槭的淀粉酶活性最高（雌１３３．０３ｕ，雄１１９．７５ｕ），取食白蜡的淀粉酶活性最低（雌８３．００ｕ，雄７１．８３ｕ）。

取食复叶槭和漳河柳的淀粉酶活性显著高于取食新疆杨和白蜡的（ｐ＜０．０５），取食复叶槭的和取食漳河柳的淀粉酶活性差异不显著（ｐ＞０．０５）。

由光肩星天牛成虫果胶酶活性测定结果（图２）可见，寄主植物影响光肩星天牛成虫消化道果胶酶活性。

取食复叶槭的果胶酶活性最高（雌３５４．３８ｕ，雄３４０．８３ｕ），其次为取食漳河柳的（雌３０５．５５ｕ，雄２８６．０４ｕ），取食新疆杨的（雌２４０．７５ｕ，雄２１８．００ｕ）和取食白蜡的（雌２３１．２５ｕ，雄２２０．１０ｕ）果胶酶活性差别不大。

取食复叶槭的雄虫消化道果胶酶活性显著高于取食其他３种寄主的（ｐ＜０．０５），取食复叶槭和漳河柳的光肩星天牛成虫消化道果胶酶活性显著高于取食新疆杨和白蜡的（ｐ＜０．０５）。

２．２寄主对光肩星天牛成虫胃蛋白酶和类胰蛋白酶的影响由光肩星天牛成虫胃蛋白酶活性测定结果（图３）可见，寄主对光肩星天牛成虫的胃蛋白酶活性有明显影响。

取食４种寄主的光肩星天牛成虫消化道胃蛋白酶活性为０．３３～１．４３ｕ，同一性别中酶活性由高到低依次为取食复叶槭的、取食漳河柳的、取食新疆杨的、取食白蜡的，其中取食复叶槭的光肩星天牛成虫消化道的胃蛋白酶活性最高（雌１．４３ｕ，雄１．０６ｕ），取食白蜡的胃蛋白酶活性最低（雌０．４１ｕ，雄０．３３ｕ）。

取食复叶槭的光肩星天牛成虫胃蛋白酶活性约是取食白蜡的光肩星天牛的３倍，取食复叶槭和漳河柳的光肩星天牛成虫胃蛋白酶活性显著高于取食新疆杨和白蜡的（ｐ＜０．０５）。

由光肩星天牛成虫类胰蛋白酶活性检测结果（图４）可见，寄主对光肩星天牛成虫消化道的类胰蛋白酶活性影响不大。

光肩星天牛成虫类胰蛋白酶活性为１．２０～１．４５ｕ，取食４种寄主的光肩星天牛成虫消化道类胰蛋白酶活性没有显著差异。

３小结与讨论同一性别中，取食复叶槭的光肩星天牛成虫消化道的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性最高，取食白蜡的光肩星天牛成虫这３种酶活性最低，取食复叶槭和漳河柳的光肩星天牛这３种酶的活性均显著高于取食新疆杨和白蜡的，说明寄主对光肩星天牛成虫消化道的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性有明显影响。

取食不同寄主的光肩星天牛成虫类胰蛋白酶活性差异不显著，说明寄主植物对类胰蛋白酶活性影响不大。

一般来说，昆虫的消化酶情况在一定程度上体现出昆虫所需营养的种类和寄主中各类营养物质被昆虫利用的状况［１１，１５］。

取食复叶槭和漳河柳的光肩星天牛成虫消化道的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性高，取食新疆杨和白蜡的这３种消化酶的活性较低。

推测可能是复叶槭和漳河柳所含的淀粉、果胶和蛋白质等能被光肩星天牛利用的营养物质含量较高，新疆杨和白蜡含这些营养物质较少，还有可能是新疆杨和白蜡含有抑制淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶的物质，抑制了酶活性。

已有研究［２，５］认为，复叶槭和漳河柳是光肩星天牛的适宜寄主，新疆杨和白蜡是该虫的抗性寄主。

光肩星天牛成虫消化道的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性情况可能是复叶槭和漳河柳成为光肩星天牛适宜寄主而新疆杨和白蜡成为其抗性寄主的原因。

在试验中发现，寄主植物对类胰蛋白酶活性影响不大，可能与这些树种中存在的蛋白质种类有关系。

光肩星天牛是典型的多寄主害虫，可危害杨树、柳树、榆树、槭树等数百种阔叶树种，其分布范围和寄主范围不断扩大［１８，１９］，从以杨树为主的防护林向城市配置的绿化树种扩展［２０］。

如果在城市园林绿化中大量配置复叶槭或漳河柳等光肩星天牛嗜食的适宜寄主，一旦光肩星天牛传入，则很容易定殖危害并可能发生流行。

因此，在城市园林绿化中应当避免大量配置这些适宜寄主，最好混交抗性树种来降低风险。

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