楊洪 蔣德春 金道超 周操 楊熙彬

摘 要：為明確水稻感染病毒病后對白背飛虱和褐飛虱體內(nèi)水解酶活性的影響，本文研究了水稻感染南方水稻黑條矮縮病毒（SRBSDV）對兩種稻飛虱若蟲及成蟲體內(nèi)3種水解酶活性的變化。結(jié)果表明：白背飛虱若蟲和成蟲取食帶毒稻株后，羧酸酯酶（CarE）活性分別在5 d和24 h時顯著低于對照組;而酸性磷酸酯酶（ACP）活性僅在成蟲取食帶毒稻株12 h時顯著低于對照組;堿性磷酸酯酶（AKP）活性雖低于對照組，但差異均不顯著。另外，褐飛虱若蟲取食帶毒稻株后，CarE活性在24 h和5 d時均顯著低于對照組，但是ACP和AKP活性與對照相比均無顯著差異。褐飛虱成蟲取食帶毒稻株后，CarE活性（12 h、24 h和5 d）和ACP活性（24 h）被顯著抑制，但AKP活性與對照相比均無顯著差異。白背飛虱和褐飛虱取食染病稻株后，其成蟲及若蟲體內(nèi)CarE和ACP活性被顯著抑制，但是AKP活性與對照相比雖有降低，但均無顯著差異。

關(guān)鍵詞：南方水稻黑條矮縮病毒;褐飛虱;白背飛虱;水解酶

中圖分類號：Q965

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0457（2019）02-0043-05 ? ? 國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.02.008

Abstract：In order to illuminate the effects of rice infected with virus on the activity of hydrolases in white-backed planthopper （WBPH） and brown planthopper （BPH）， the effects of rice infected with Southern rice black-streaked dwarf virus on three hydrolases in nymph and adult of two rice planthoppers were investigated in the present work. The results showed that the CarE activity of nymphs and adults fed on the rice of infected virus was significantly lower than that of the control at the 5.th d and 24.th h， respectively. However， ACP activity was significantly lower than that of the control group only when the adults fed on the rice of infected virus for 12 hours. AKP activity was lower than that of the control， despite the difference was not significant. In addition， the CarE activity of the BPH nymphs fed on the rice of infected virus was significantly lower than that of the control group at the 24.th h and 5.th d， although the ACP and AKP activities were not significantly different from those in the control group. After fed on the rice of infected virus of BPH adult， the CarE activity （12 h， 24 h and 5 d） and ACP activity （24 h） were significantly inhibited， however， the AKP activity was not significantly different from the control. The activities of CarE and ACP in nymph and adult of WBPH and BPH were significantly inhibited after fed on the rice of infected the virus， and AKP activities were not significantly different from those of control.

Key words：southern rice black-streaked dwarf virus;Nilaparvata lugens;Sogatella furcifera; hydrolases

南方水稻黑條矮縮病毒（ Southern rice black streaked dwarf virus，SRBSDV） 隸屬于呼腸孤病毒科Reovirudae 斐濟(jì)病毒屬Fijivirus，我國在2001 年首次發(fā)現(xiàn)[1]。該病自發(fā)現(xiàn)以來，在我國南部稻區(qū)快速擴(kuò)散，其癥狀類似于水稻黑條矮縮病（Rice black streaked dwarf virus，RBSDV），嚴(yán)重發(fā)生時將造成水稻大量減產(chǎn)，甚至顆粒無收[2-4]。白背飛虱Sogatella furcifera 是該病毒的主要傳播媒介，試驗條件下灰飛虱Laodelphax striatellus也能進(jìn)行傳毒，但效率較低。另外，褐飛虱Nilaparvata lugens及葉蟬不能夠進(jìn)行傳毒[1]。

植物、昆蟲與病毒傳播之間的相互作用是協(xié)同進(jìn)化的[5]。病毒會通過直接感染寄主昆蟲或間接地感染寄主植物從而影響其寄主昆蟲的行為[6-10]。無論是飼養(yǎng)于攜帶SRBSDV植株還是健康植株上，帶毒的白背飛虱其發(fā)育歷期均長于沒有帶毒的白背飛虱。帶毒白背飛虱雌蟲產(chǎn)卵量少于不帶毒的飛虱，且?guī)Ф竞筒粠Ф镜娘w虱在帶毒苗上的產(chǎn)卵量少于在健康苗上的產(chǎn)卵量[6]。除此之外，病毒感染其寄主昆蟲會促進(jìn)其寄主適應(yīng)性[11]。RBSDV感染非介體昆蟲褐飛虱會提高其生態(tài)適合度[6]。Zhang等[8]研究發(fā)現(xiàn)SRBSDV感染寄主白背飛虱可以促進(jìn)其寄主適合性，其實驗表明以帶毒水稻飼養(yǎng)的飛虱成蟲壽命更長、繁殖力更高、蜜露分泌更多。另外，有研究表明，感染南方水稻黑條矮縮病毒的水稻能夠顯著抑制褐飛虱的產(chǎn)卵量[12]。過去的研究表明，逆境脅迫下昆蟲體內(nèi)的主要酶系其活性和質(zhì)量都會發(fā)生變化，這是昆蟲響應(yīng)逆境脅迫的重要生化機(jī)制[13-15]。羧酸酯酶（CarE）、酸性磷酸酯酶（ACP）、堿性磷酸酯酶（AKP）是昆蟲體內(nèi)重要的解毒水解酶系，參與昆蟲對內(nèi)源或異源有毒物質(zhì)的代謝解毒[16]。嚴(yán)格來說，感病毒植株已經(jīng)不適于寄主昆蟲的取食，病毒作為逆境環(huán)境中的一種外源性物質(zhì)，它對昆蟲體內(nèi)多種酶系活性的影響迄今鮮有報道。近些年，關(guān)于SRBSDV影響白背飛虱生態(tài)方面的報道已有很多，但生理生化方面的研究還很少。因此本研究著重探索了SRBSDV對兩種稻飛虱體內(nèi)酶活性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻：室內(nèi)感染SRBSDV的中優(yōu)849水稻和健康的中優(yōu)849水稻，待長至四葉一心期時取其新鮮葉片作為供試材料。

供試蟲源：白背飛虱、褐飛虱分別于2012年6、7月采自貴州省貴陽市花溪區(qū)的稻田，在溫度（26±1）℃、濕度（70±1）%、光照L∶D （16 h∶8 h）的室內(nèi)防蟲籠里，以TN1水稻飼養(yǎng)3代以上。

1.2 待測蟲源

將飼養(yǎng)于無毒水稻TN1上的褐飛虱、白背飛虱3齡若蟲或初羽化成蟲分別轉(zhuǎn)接于帶有SRBSDV的水稻和同齡健康水稻上，每株10頭。接蟲后12 h、24 h和5 d取出試蟲，用液氮迅速冷凍后轉(zhuǎn)至-80℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 實驗方法

將飼養(yǎng)于無毒水稻TN1上的褐飛虱、白背飛虱3齡若蟲或初羽化成蟲分別轉(zhuǎn)接于帶有SRBSDV的中優(yōu)849水稻和同齡健康水稻上，每株10頭。接蟲后12 h、24 h和5 d取出試蟲，用液氮迅速冷凍后轉(zhuǎn)至-80℃冰箱保存?zhèn)溆?。分別取上述處理過的試蟲10頭，加入900 μL的生理鹽水，用玻璃勻漿器置冰上勻漿，4℃條件下3000 r/min離心10 min，取上清液為酶源液。每處理重復(fù)4次。

酸性磷酸酯酶（ACP）、堿性磷酸酯酶（AKP）活性采用南京建成科技有限公司的試劑盒進(jìn)行測定，羧酸酯酶（CarE）參照袁瑞的[17]方法進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再用SPSS 13.0軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗. [18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 SRBSDV對白背飛虱若蟲體內(nèi)水解酶活性的影響

白背飛虱3齡若蟲在感病水稻和健康水稻上取食不同時間后，體內(nèi)三種水解酶活性的結(jié)果見表1。結(jié)果顯示，若蟲取食感病稻株12 h、24 h后的CarE活性與對照差異不明顯，但是取食5 d后的CarE活性顯著低于對照，且取食5 d相較于24 h的CarE活性有上調(diào)趨勢。若蟲取食感病稻株12 h、24 h、5 d后，蟲體內(nèi)ACP的活性與對照組相差不大，但都低于對照。另外，若蟲取食感病稻株12 h、24 h、5 d后，蟲體內(nèi)AKP的活性隨取食的時間延長而降低，但與對照相比，其活性均無顯著變化。

2.2 SRBSDV對白背飛虱成蟲體內(nèi)水解酶活性的影響

白背飛虱初羽化成蟲在感病水稻和健康水稻上取食不同時間后，體內(nèi)三種水解酶活性的結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，整體上蟲體內(nèi)CarE的活性隨取食時間的延長而呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢，成蟲取食感病稻株12 h和5 d后的CarE活性與對照無顯著差異，但取食24 h時的CarE活性顯著低于對照。蟲體內(nèi)ACP的活性變化趨勢與CarE相似，成蟲取食感病稻株12 h、24 h、5 d時的酶活性低于照組，且12 h時的酶活性顯著低于對照。另外，蟲體內(nèi)AKP的活性隨取食的時間延長而降低;成蟲取食感病稻株12 h、24 h、5 d時的酶活性與對照相比，雖均呈現(xiàn)下降的趨勢，但是差異均不顯著。

2.3 SRBSDV對褐飛虱若蟲體內(nèi)水解酶活性的影響

褐飛虱若蟲在感病水稻和健康水稻上取食不同時間后，體內(nèi)三種水解酶的活性隨取食時間的延長變化不一，其活性結(jié)果見表3。結(jié)果顯示，褐飛虱3齡若蟲從TN1水稻轉(zhuǎn)至感病的中優(yōu)849水稻和健康的中優(yōu)849水稻后，若蟲取食感病稻株24 h、5 d時的CarE活性顯著低于對照，分別比對照低21%和22%，取食12 h時的CarE活性雖較對照低，但差異不顯著，另外，5 d時的活性較24 h時的活性有上調(diào)趨勢。若蟲體內(nèi)ACP、AKP活性總體上呈現(xiàn)出隨取食的時間延長而降低的趨勢，另外，與對照相比，取食感病稻株12 h、24 h、5 d時ACP、AKP活性均低于對照，但差異均不顯著。

2.4 SRBSDV對褐飛虱成蟲體內(nèi)水解酶活性的影響

褐飛虱初羽化成蟲在感病水稻和健康水稻上取食不同時間后，成蟲體內(nèi)三種水解酶活性的結(jié)果見表4。結(jié)果顯示，褐飛虱從TN1水稻轉(zhuǎn)至感病的中優(yōu)849水稻和健康的中優(yōu)849水稻后，CarE、ACP和AKP活性隨取食的時間延長而降低。成蟲取食感病稻株12 h、24 h、5 d時的CarE活性均顯著低于對照組，分別比對照低26%、24%和13%。另外，成蟲取食感病稻株24 h時的ACP活性顯著低于照組，比對照低27%;但成蟲取食感病稻株12 h、24 h、5 d時的AKP活性與對照組相比雖有降低但差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

2001年在我國廣東首次發(fā)現(xiàn)一種由白背飛虱傳播的水稻病毒，后被正式鑒定為南方水稻黑條矮縮病毒（Southern rice black streaked dwarf virus，SRBSDV），該病害自發(fā)現(xiàn)后發(fā)生面積不斷擴(kuò)大，為害逐年加重，是當(dāng)前我國南部稻區(qū)及南亞、東南亞稻區(qū)最主要、危害最嚴(yán)重的水稻病毒病害之一[19]。植物、昆蟲與病毒傳播之間的相互作用是協(xié)同進(jìn)化的[6]。病毒會通過直接感染寄主昆蟲或間接地感染寄主植物從而影響其寄主昆蟲的行為及生理生化的變化[6-8，20]。Miao[21]用質(zhì)型多角體病毒（CPV）感染家蠶后其中腸AKP活性會降低，因為CPV僅感染中腸的上皮細(xì)胞，產(chǎn)生大量的多角體，以致破壞細(xì)胞導(dǎo)致AKP的活力下降。褐飛虱的傳毒方式為循回增殖型，且不經(jīng)卵傳給下一代。循回型病毒在昆蟲體內(nèi)的傳播途徑是病毒被昆蟲介體攝入后，進(jìn)入腸道，與中腸或后腸上皮細(xì)胞相互作用并被吸入，穿過腸道釋放到血腔，然后運(yùn)輸并進(jìn)入附唾液腺，當(dāng)昆蟲取食時，隨著唾液的分泌從植物的傷口侵入植物[22]。因此，可以很好的解釋本研究的結(jié)果。除此之外，本研究結(jié)果中褐飛虱成蟲和若蟲取食病株后AKP活性較對照雖有降低但差異不顯著。某些生物源農(nóng)藥對昆蟲AKP也有一定作用，如鏗木三萜（Dysoxylum triterpenes）和蕨內(nèi)酯（Beddomei lactone）等可以抑制稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis Guenée中腸AKP，降低其食物利用率[23]，具有相同效果的還有印度楝樹油檸檬苦素（neem limonoids）和川楝（Melia azedarach）萃取物[24]，蓖麻提取液可顯著抑制甜菜夜蛾幼蟲AKP活性[25]，表明這些植物源農(nóng)藥可以作用于AKP等靶標(biāo)酶來控制害蟲。

ACP、AKP 和CarE 均為蟲體內(nèi)重要的水解酶，其活力被抑制，可影響昆蟲正常的生長發(fā)育，甚至死亡。馬志卿等[26]報道以葉蝶飼喂法處理粘蟲Mythimna separata Walker不同時間，粘蟲受松油烯-4-醇的影響，蟲體內(nèi)ACP的活性隨著處理時間的延長，抑制作用增強(qiáng)，AKP的活性表現(xiàn)為先抑制，后有所恢復(fù)，再被抑制，CarE的活性受松油烯-4-醇的影響不明顯。吳剛等[27]報道白背飛虱在抗蟲品種上的生存率極低，發(fā)育受阻，且蟲體內(nèi)ACP、AKP、CarE活性被明顯低于感蟲品種，說明白背飛虱在取食抗蟲品種的水稻后，體內(nèi)ACP、AKP、CarE活性受到強(qiáng)烈抑制。本研究中ACP、AKP的結(jié)果與馬志卿，吳剛等[27-28]的研究中ACP、AKP結(jié)果較為相似，而CarE的結(jié)果稍有差異。本研究中CarE活性低于對照且隨取食時間的延長有先降低后上調(diào)的趨勢，這與何曉嬋等[28]報道的白背飛虱在取食感染RBSDV稻株后CarE活性顯著高于對照的結(jié)果相反，這可能與本研究中稻飛虱取食病株后存活率降低，而何曉嬋等[28]的報道中白背飛虱取食感病稻株后存活率提高是相關(guān)的。本研究中ACP、AKP、CarE活性受到抑制可能由稻飛虱取食感病稻株后受病毒的影響自身生理發(fā)生變化導(dǎo)致，也可能是受感病稻株產(chǎn)生的次生物質(zhì)影響的結(jié)果，具體原因還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周國輝，溫錦君，蔡德江，等.呼腸孤病毒科斐濟(jì)病毒屬一新種：南方水稻黑條矮縮病毒[J].科學(xué)通報，2008，53（20）：2 500-2508.

[2] Zhang H M，Yang J，Chen J P，Adams M J. A black-streaked dwarf disease on rice in China is caused by a novel fijivirus[J].Archives of Virology，2008，153（10）：1893-1898.

[3] Wang Q，Yang J，Zhou G H，et al. The complete genome sequence of two isolates of Southern rice black-streaked dwarf virus，a new member of the genus Fijivirus[J].Journal of Phytopathology，2010，158（11-12）：733-737.

[4] 楊 航，楊 洪，金道超，等.白背飛虱交配和產(chǎn)卵行為研究[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2016，35（1）：14-17+22.

[5] Froissart R，Doumayrou J，Vuillaume F， et al. The virulence-transmission trade-off in vector-borne plant viruses：a review of （non-）existing studies[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London -Series B：Biological Sciences，2010，365：1907-1918.

[6] Lei W，Liu D，Li P，et al. Interactive effects of southern rice black-streaked dwarf virus infection of host plant and vector on performance of the vector，Sogatella furcifera （Homoptera：Delphacidae）[J].Journal of economic entomology，2014，107（5）：1721-1727.

[7] Xu H X，He X C，Zheng X S，et al. Influence of rice black streaked dwarf virus on the ecological fitness of non‐vector planthopper Nilaparvata lugens （Hemiptera：Delphacidae）[J].Insect science，2014，21（4）：507-514.

[8] Zhang J，Zheng X，Chen Y，et al. Southern rice black-streaked dwarf virus infection improves host suitability for its insect vector，Sogatella furcifera （Hemiptera：Delphacidae）[J].Journal of economic entomology，2014，107（1）：92-97.

[9] 鄧 瑤，劉玉娣，王香萍，等.感染和未感染南方水稻黑條矮縮病毒的白背飛虱成蟲唾液腺轉(zhuǎn)錄組比較分析[J].昆蟲學(xué)報，2018，61（4）：449-457.

[10] 王璐豐，胡 奎，賀華良，等.南方水稻黑條矮縮病毒誘導(dǎo)的水稻揮發(fā)物及白背飛虱成蟲對其組分的行為反應(yīng)[J].昆蟲學(xué)報，2017，60（4）：412-420.

[11] Maris P C，Joosten N N，Goldbach R W，et al. Tomato spotted wilt virus infection improves host suitability for its vector，F(xiàn)rankliniella occidentalis[J].Phytopathology，2004，94：706-711.

[12] 蔣德春，金道超，楊 洪，等.南方水稻黑條矮縮病對非介體褐飛虱生長發(fā)育和繁殖的影響[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2013，32（1）：1-5.

[13] Motoyama N，Dauterman W C. Role of nonoxidative metabolism in organophosphorus resistance[J].Journal of agricultural and food chemistry，1974，22（3）：350-356.

[14] 郭鳳英，趙志模，鄧新平. 朱砂葉螨抗藥性與羧酸酯酶活性的關(guān)系[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報，1999，1（2）：91-93.

[15] 張 超，劉童童，楊 洪，等.田間煙蚜種群對3種殺蟲劑抗性與酶活性關(guān)系的研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，44（1）：100-105.

[16] 譚維嘉，王 荷，曹 煜. 棉蚜對溴氰菊酯不敏感性與水解酶的變化初探[J].植物保護(hù)學(xué)報，1988，15（2）：135-138.

[17] 袁 瑞，楊 洪. 異色瓢蟲對3種殺蟲劑抗性選育過程中酯酶活性和蛋白含量的動態(tài)變化[J].貴州科學(xué)，2012，30（4）：29-33.

[18] 蓋鈞鎰.實驗統(tǒng)計方法[M].第1版. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2008：88-89.

[19] 張 彤，周國輝. 南方水稻黑條矮縮病研究進(jìn)展[J].植物保護(hù)學(xué)報，2017，44（6）：896-904.

[20] 陳 晨，蔣德春，楊 洪，等.南方水稻黑條矮縮病對褐飛虱和白背飛虱體內(nèi)三種保護(hù)酶活性的影響[J].環(huán)境昆蟲學(xué)報，2016，38（1）：113-118.

[21] Miao Y G. Studies on the activity of the alkaline phosphatase in the midgut of infected silkworm，Bombyx mori L[J].Journal of Applied Entomology，2002，126（2-3）：138-142.

[22] 梁小波，魯瑞芳，吳云峰，等.植物病毒昆蟲介體傳播的研究進(jìn)展[J].生物工程進(jìn)展，2001，21（4）：11-17.

[23] Nathan S S，Choi M Y，Paik C H， et al. Food consumption，utilization，and detoxification enzyme activity of the rice leaffolder larvae after treatment with Dysoxylum triterpenes[J].Pesticide Biochemistry and Physiology，2007，88（3）：260-267.

[24] Nathan S S. Effects of Melia azedarach on nutritional physiology and enzyme activities of the rice leaffolder Cnaphalocrocis medinalis （Guenée） （Lepidoptera：Pyralidae）[J].Pesticide Biochemistry and Physiology，2006，84（2）：98-108.

[25] 化麗丹，蔣杰賢，季香云，等.蓖麻提取液對甜菜夜蛾幼蟲解毒酶活性的影響[J].植物保護(hù)，2017，43（4）：81-84.

[26] 馬志卿，韓秀玲，馮俊濤，等.松油烯-4-醇對粘蟲幾種代謝酶及酚氧化酶的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41（2）：437-442.

[27] 吳 剛，吳中孚，趙士熙，等.水稻品種抗性對白背稻虱羧酸酯酶和磷酸酯酶活力的影響[J].植物保護(hù)學(xué)報，1993，20（2）：139-142.

[28] 何曉嬋，徐紅星，鄭許松，等.水稻黑條矮縮病毒對非介體稻飛虱——白背飛虱適應(yīng)性的影響[J].中國水稻科學(xué)，2011，25（6）：654-658.