龐海玉， 宇 佳， 遲德富， 李曉燦， 錢晶晶， 張超群

(東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150040)

為了尋找更為理想的殺蟲(chóng)劑以便在害蟲(chóng)綜合管理(IPM)中應(yīng)用，自20 世紀(jì)世界各國(guó)均致力于無(wú)公害的“第三代殺蟲(chóng)劑”研究。結(jié)果表明，某些植物可以產(chǎn)生阻礙昆蟲(chóng)正常生長(zhǎng)發(fā)育等生命活動(dòng)的物質(zhì)［1-5］，昆蟲(chóng)蛻皮激素類似物就是其中重要的一類。蛻皮激素又稱為蛻皮甾酮，其主要作用是啟動(dòng)昆蟲(chóng)蛻皮［6-7］。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)外源20-羥基蛻皮甾酮(20-羥基蛻皮激素，20E)也能夠影響昆蟲(chóng)的蛻皮，甚至使蛻皮提前。遲德富等［8］于2002 年發(fā)現(xiàn)，筋骨草中植物源蛻皮激素對(duì)楊干象2 齡幼蟲(chóng)具有殺蟲(chóng)作用。對(duì)于不同昆蟲(chóng)，外源蛻皮甾酮的有效濃度顯著不同［9］。蛻皮激素類似物作為一種昆蟲(chóng)激素類化合物，在殺滅昆蟲(chóng)過(guò)程中很可能沒(méi)有專一選擇性，導(dǎo)致益蟲(chóng)死亡。針對(duì)這一問(wèn)題，研究20E對(duì)分布范圍廣泛、種群數(shù)量大、控制力強(qiáng)的瓢蟲(chóng)的安全性及安全劑量就顯得十分必要。

異色瓢蟲(chóng)［Harmonia axyridis (Pallas)］在俄羅斯、蒙古等國(guó)及中國(guó)各地均有分布，它對(duì)蚜蟲(chóng)、葉螨等重要害蟲(chóng)有很強(qiáng)的捕食能力，是重要的益蟲(chóng)［10-11］。本試驗(yàn)擬研究20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)的存活情況和捕食量及體內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響，旨在確定田間施用植物源20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)的安全劑量。

1 材料與方法

1.1 試蟲(chóng)與飼養(yǎng)

供試異色瓢蟲(chóng)蟲(chóng)源由北京市農(nóng)林科學(xué)院植保所提供，成蟲(chóng)飼養(yǎng)于塑料養(yǎng)蟲(chóng)盒(15.0 cm×10.0 cm×5.5 cm)中，每盒20 ～30 頭，每12 h 或24 h 更換帶有足量豌豆修尾蚜［Megoura japonica(Matsumura)］的豌豆苗1 次。成蟲(chóng)產(chǎn)卵后，將卵取出置于養(yǎng)蟲(chóng)籠中(不銹鋼框架+120 目尼龍網(wǎng)，60 cm×40 cm×40 cm)，籠中放有接過(guò)蚜蟲(chóng)的蠶豆苗，異色瓢蟲(chóng)卵在籠內(nèi)孵化，幼蟲(chóng)捕食籠內(nèi)的蚜蟲(chóng)，完成幼蟲(chóng)階段的發(fā)育，待羽化后轉(zhuǎn)移到養(yǎng)蟲(chóng)盒中繼續(xù)飼養(yǎng)第2 代，在實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)3 代后選擇同日齡異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 供試藥劑

20E 采用陜西森弗生物技術(shù)有限公司的露水草提取物，為含98% 20E 的粉末，生產(chǎn)批號(hào)為RMLSCE111110-2。稱取5 mg 20E，加250 μl 無(wú)水乙醇充分溶解，再加去離子水至5 ml 配制成母液。用去離子水稀釋成工作液，稀釋濃度分別為0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、5.0 mg/L和10.0 mg/L。

考馬斯亮藍(lán)G-250、VB2、Met 均購(gòu)自Amresco公司;SDS、PVP、PTU 購(gòu)自Sigma 公司;愈創(chuàng)木酚和鄰苯二酚購(gòu)自天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所;H2O2購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán);其他藥品均為分析純。

1.3 毒力測(cè)定

采用噴霧法，選取同一天蛻皮的4 齡異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)以及帶有足量蚜蟲(chóng)的蠶豆苗放入養(yǎng)蟲(chóng)籠中，用稀釋后的20E 進(jìn)行噴霧處理，每株蠶豆苗噴灑5 ml，以噴灑同劑量不添加20E 的5%乙醇作為對(duì)照。處理后每12 h，更換未經(jīng)處理的攜帶有足量蚜蟲(chóng)的蠶豆苗飼喂幼蟲(chóng)。飼喂72 h，分別于處理后6 h、12 h、24 h、48 h、72 h 時(shí)檢查死亡數(shù)。蟲(chóng)體變黑，用毛筆輕觸無(wú)反應(yīng)或不能活動(dòng)的視為死亡。數(shù)據(jù)用SPSS 軟件處理，計(jì)算致死中濃度(LC50)及其95%置信區(qū)間。分別于處理后4 h、8 h、12 h、24 h、48 h 取樣。每濃度處理100 頭4 齡瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)，重復(fù)3 次。試驗(yàn)在溫度為(25 ±1)℃、相對(duì)濕度為(70 ±1)%、光照/黑暗為16/8條件的人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行。

1.4 20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的影響

1.4.1 存活量 選取同一天蛻皮、長(zhǎng)勢(shì)一致的4 齡幼蟲(chóng)以及帶有足量蚜蟲(chóng)的蠶豆苗放入養(yǎng)蟲(chóng)籠中，用稀釋后的20E 進(jìn)行噴霧處理，每株噴灑5 ml，處理后每12 h 更換未經(jīng)處理的攜帶有足量蚜蟲(chóng)的蠶豆苗飼喂幼蟲(chóng)。分別在處理后第6 h、12 h、24 h、48 h和72 h 觀察記錄其死亡數(shù)。每濃度處理15 頭幼蟲(chóng)，重復(fù)3 次。試驗(yàn)條件及對(duì)照組試驗(yàn)同1.3方法。

1.4.2 捕食量 在培養(yǎng)皿底墊一張濾紙，將帶有1頭蛻皮后6 h 的異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)和50 頭成蚜的蠶豆苗放入培養(yǎng)皿內(nèi)，用稀釋后的20E 進(jìn)行噴霧處理，每株噴灑5 ml，每處理重復(fù)6 次。處理后每隔12 h 清點(diǎn)剩余的成蚜數(shù)量。處理后每12 h 更換未噴施20E并攜帶有50 頭成蚜的蠶豆苗飼喂瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)。共飼養(yǎng)72 h，然后統(tǒng)計(jì)每12h 內(nèi)每頭4 齡瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)取食的成蚜數(shù)量。試驗(yàn)條件及對(duì)照組試驗(yàn)同方法1.3。

1.5 植物源蛻皮激素類似物對(duì)異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)酶活性的影響

1.5.1 樣品處理 采用噴霧法，選取同一天蛻皮、個(gè)體長(zhǎng)勢(shì)一致的4 齡幼蟲(chóng)以及帶有足量蚜蟲(chóng)的蠶豆苗放入養(yǎng)蟲(chóng)籠中，用稀釋后的20E 進(jìn)行噴霧處理，每株噴灑5 ml，每處理12 h，更換未經(jīng)處理的攜帶有足量蚜蟲(chóng)的蠶豆苗飼喂幼蟲(chóng)。飼喂48 h，于處理后4 h、8 h、12 h、24 h、48 h 取樣，并于－80 ℃冰箱中保存。每濃度處理15頭幼蟲(chóng)，重復(fù)3 次。試驗(yàn)條件同方法1.3。

1.5.2 POD 活性 酶液制備:從－80 ℃超低溫冰箱中取出不同處理濃度及處理時(shí)間的4 齡試蟲(chóng)各3頭，解凍，每頭加1 ml 0.05 mol/L(pH 7.0)預(yù)冷的磷酸緩沖液(含1% PVP、0.04% 苯基硫脲和10 mmol/L EDTA)，冰浴上研磨至勻漿2 ～3 min，4 ℃、10 000 r/min離心15 min 后取上清為待測(cè)酶液。

活性測(cè)定:酶活性測(cè)定參考Simon 等［12］方法并略作修改。在試管中分別加入0.1 mol/L(pH 6.1)磷酸緩沖液1.8 ml、0.1%愈創(chuàng)木酚1.0 ml、待測(cè)酶液0.3 ml 和0.08% H2O21.0 ml，混勻后，室溫反應(yīng)20 min，以蒸餾水為對(duì)照，于470 nm 處測(cè)定OD 值。每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定3 次。

1.5.3 SOD 活性 酶液制備方法同方法1.5.2。

活力測(cè)定:酶活測(cè)定參考Beauchamp 等［13］方法并略作修改。取3 ml 反應(yīng)液［含50 mmol/L (pH 6.7)的磷酸緩沖液、13 mmol/L甲硫氨酸、10 mmol/L EDTA 和75 μmol/L硝基氮藍(lán)四唑］，加0.07 ml 原酶液，再加0.6 ml 0.4 μmol/L的核黃素，4 000 lx 下光照15 min 后，立即避光迅速測(cè)定OD560值，以未光照的相同反應(yīng)管為對(duì)照管，重復(fù)測(cè)定3 次，計(jì)算SOD酶活性，以達(dá)到50%抑制率所需的酶量為1 個(gè)酶活性單位(U)。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 軟件和Microsoft excel 進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果

2.1 20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)毒力的測(cè)定

20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)的致死中濃度(LC50)及其95%置信區(qū)間見(jiàn)表1?？梢钥闯?20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)表現(xiàn)出較高的毒性，4 齡幼蟲(chóng)對(duì)20E敏感，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，LC50逐漸降低。參照6 h 的LC50作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)的第二大濃度，48 h LC50作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)的中間濃度，72 h 的LC50作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)的第二小濃度，設(shè)計(jì)了0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L等5 個(gè)20E 濃度處理異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)，來(lái)測(cè)定20E 對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育和體內(nèi)酶活性的影響。

表1 20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)的毒性Table 1 Toxicity of 20E to the 4th instar larvae of Harmonia axyridis Pallas

2.2 20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.2.1 幼蟲(chóng)存活量 由圖1 可以看出，0.1 mg/L 20E 噴灑蠶豆苗后，處理組與對(duì)照組的異色瓢蟲(chóng)4齡幼蟲(chóng)存活量在所有時(shí)間內(nèi)均沒(méi)有顯著差異。0.5 mg/L處理后6 h，幼蟲(chóng)平均存活量與對(duì)照組差異不顯著(P ＞0.05)，但從處理后12 h 開(kāi)始，幼蟲(chóng)死亡數(shù)增加，到第72 h 時(shí)幼蟲(chóng)存活量與對(duì)照組呈極顯著差異(P ＜0.01)。用1.0 ～10.0 mg/L的20E 處理后超過(guò)6 h 幼蟲(chóng)存活量均極顯著低于對(duì)照組。特別是用5.0 mg/L和10.0 mg/L的20E 處理后72 h，幼蟲(chóng)全部死亡。說(shuō)明20E 濃度超過(guò)0.5 mg/L時(shí)對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)具有顯著的殺傷作用，且濃度越高殺傷作用越大。

2.2.2 幼蟲(chóng)捕食量 如圖2 所示，0. 1 mg/L 20E 噴灑蠶豆苗后24 h 以內(nèi)，處理組異色瓢蟲(chóng)4齡幼蟲(chóng)的捕食量顯著低于對(duì)照組(P ＜0. 05)，之后沒(méi)有顯著差異。說(shuō)明該濃度處理對(duì)異色瓢蟲(chóng)4齡幼蟲(chóng)的捕食量影響時(shí)間短，且很快恢復(fù)到對(duì)照水平。

0.5 mg/L 20E 處理后36 h 以內(nèi)捕食量顯著低于對(duì)照組，之后捕食量明顯回升，48 ～60 h 捕食量恢復(fù)到對(duì)照組水平，到第72 h，捕食量又有所下降。說(shuō)明該濃度處理對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)的捕食量產(chǎn)生了一定程度的影響。

當(dāng)20E 處理濃度為1.0 mg/L時(shí)，幼蟲(chóng)捕食量在試驗(yàn)時(shí)間段始終是顯著(P ＜0.05)或極顯著(P ＜0.01)低于對(duì)照組。說(shuō)明該濃度處理對(duì)異色瓢蟲(chóng)4齡幼蟲(chóng)的捕食量產(chǎn)生了顯著影響。

20E 處理濃度為5.0 mg/L和10.0 mg/L時(shí)，絕大多數(shù)時(shí)間段內(nèi)，捕食量都極顯著低于同期對(duì)照組(P ＜0.01)，而且60 h 后瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)出現(xiàn)了死亡情況。說(shuō)明這兩種高濃度處理對(duì)異色瓢蟲(chóng)的4 齡幼蟲(chóng)捕食量產(chǎn)生了極大影響。

另外，從圖2 可明顯看出，在處理后同一時(shí)間內(nèi)，隨著20E 濃度的增加，異色瓢蟲(chóng)捕食量呈顯著降低趨勢(shì)。

圖1 20E 處理后異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)存活量的變化Fig.1 The survival of 4th instar larvae of Harmonia axyridis Pallas treated by 20E

圖2 20E 處理后異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)捕食量的變化Fig.2 The predation of 4th instar larvae of Harmonia axyridis Pallas treated by 20E

2.3 20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)酶活性的影響

2.3.1 超氧化物歧化酶( SOD) 活性 由圖3 可以看出，不同濃度20E 處理異色瓢蟲(chóng)后短時(shí)間內(nèi)，SOD的活性均受到抑制。但是0.1 mg/L 和0.5 mg/L 20E 的抑制時(shí)間較短，酶活力在24 ～48 h 內(nèi)完全恢復(fù)到正常水平，說(shuō)明這兩種濃度對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)比較安全。

1.0 mg/L 20E 噴灑蠶豆苗后8 h 時(shí)SOD 活力達(dá)到最低，極顯著低于對(duì)照組(P ＜0.01);此后SOD 活力有所上升，至48 h 時(shí)可恢復(fù)部分活性，但仍極顯著低于對(duì)照組(P ＜0.01)。這說(shuō)明1.0 mg/L 20E 處理對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)體內(nèi)SOD 的活性有比較大的影響。

當(dāng)20E 施用濃度達(dá)到5.0 mg/L或10.0 mg/L時(shí)，異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)體內(nèi)的SOD 活性始終受到抑制，產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2.3.2 過(guò)氧化物酶( POD) 活性 由圖4 可以看出，當(dāng)20E 處理濃度為0.1 mg/L和0.5 mg/L 時(shí)，異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)POD 活性先受到抑制再逐漸恢復(fù)正常。處理后4 h，POD 活性即受到強(qiáng)烈抑制，與對(duì)照差異極顯著(P ＜0.01)，僅為對(duì)照組的1/4 左右。這說(shuō)明異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)體內(nèi)POD 的活力水平對(duì)20E敏感，較低濃度的20E 在短時(shí)間內(nèi)就能顯著抑制POD 活力。但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，POD 逐漸恢復(fù)，24 ～48 h 后基本恢復(fù)至對(duì)照水平。說(shuō)明0.1 mg/L和0.5 mg/L 20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)的影響時(shí)間不長(zhǎng)。

1.0 mg/L 20E 處理后12 h 以內(nèi)，異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)POD 活力一直顯著(P ＜0.05)或極顯著低于對(duì)照(P ＜0.01)。此后，酶活力有一定程度的升高，但僅為低水平回復(fù)，低于同期對(duì)照組水平。說(shuō)明1.0 mg/L 20E 對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)存在很大安全隱患。

當(dāng)20E 處理濃度為5.0 mg/L和10.0 mg/L時(shí)，異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)POD 活力始終保持在很低的水平，酶活力被極顯著抑制(P ＜0.01)，認(rèn)為這兩種濃度對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)不安全。

圖3 20E 處理后異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)SOD 活性的變化Fig.3 Activity of SOD in the 4th instar larvae of Harmonia axyridis Pallas treated by 20E

圖4 20E 處理后異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)POD 活性的變化Fig.4 Activity of POD in the 4th instar larvae of Harmonia axyridis Pallas treated by 20E

3 討論

蛻皮激素是由前胸腺分泌的能調(diào)節(jié)節(jié)肢動(dòng)物昆蟲(chóng)綱、甲殼綱等動(dòng)物蛻皮的激素。其作用不僅觸發(fā)蛻皮過(guò)程的開(kāi)始，而且能確保整個(gè)蛻皮過(guò)程的持續(xù)進(jìn)行，并促進(jìn)新的表皮鞣化。司樹(shù)鼎等［14］使用蛻皮甾酮類似物——蟲(chóng)酰肼及其衍生物0593 以0.05 mg/L 處理2、3 和4 齡家蠶和以0.01 mg/L處理2 齡家蠶均發(fā)生提前入眠、提前蛻皮現(xiàn)象，平均歷期均比對(duì)照縮短0.5 ～1.0 d，本研究結(jié)果與之一致。另有大量研究證明，生物體在逆境條件下，細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生與清除平衡受到破壞，這些自由基有很強(qiáng)的氧化能力，對(duì)許多生物功能分子具有破壞作用［15］。SOD 和POD 是生物體內(nèi)普遍存在的防御氧化損傷的重要酶類，能夠防止自由基的毒害［16-17］。多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)在逆境狀態(tài)下SOD 和POD 等酶活性協(xié)調(diào)一致，呈現(xiàn)先抑制后激活再抑制的現(xiàn)象。本試驗(yàn)中，異色瓢蟲(chóng)幼蟲(chóng)在受到低劑量外源20-羥基蛻皮甾酮處理的逆境下，蟲(chóng)體試圖將2 種保護(hù)酶的綜合活力水平保持在與正常情況下相近的一種活力狀態(tài)，以維持蟲(chóng)體內(nèi)自由基的產(chǎn)生和清除之間的基本平衡，減輕自由基對(duì)蟲(chóng)體的毒害，這與鄢杰明等［18］和廖月枝等［19］關(guān)于研究蛻皮激素類對(duì)昆蟲(chóng)體內(nèi)酶的影響結(jié)論類似。

綜合幼蟲(chóng)存活率、捕食量和酶活性等指標(biāo)變化認(rèn)為，20E 濃度為0.1 mg/L對(duì)異色瓢蟲(chóng)4 齡幼蟲(chóng)安全;濃度為0.5 mg/L時(shí)比較安全，但存在一定的安全隱患;濃度為1.0 mg/L或更高時(shí)對(duì)幼蟲(chóng)不安全。

致謝: 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)環(huán)境研究所張帆和王斌老師對(duì)試驗(yàn)提供了幫助，在此特致謝意!

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