吳 娜，張玉棟，蔡曉虎，史亞輝，韓 睿，王俊剛

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆綠洲農(nóng)業(yè)病蟲害治理與植保資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】棉蚜(AphisgossypiiGlover)和棉長管蚜(AcyrthosiphomgossypiiGlover )屬同翅目蚜科，是新疆棉區(qū)重要的刺吸類害蟲[1]。其主要以若蚜、成蚜吸食植物汁液，造成植物葉片卷縮、幼苗萎蔫，甚至枯死，取食過程中分泌的蜜露則會(huì)誘發(fā)霉菌產(chǎn)生，影響植物正常光合作用，使得棉花產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重下降[2,3]。正常年份棉花苗期以棉長管蚜危害為主，而棉蚜在棉花生長中后期上升為優(yōu)勢種，但年內(nèi)和年際間其優(yōu)勢地位呈現(xiàn)出不同變化[ 4-7]。研究棉長管蚜和棉蚜交互發(fā)生對(duì)后取食棉蚜的影響，對(duì)科學(xué)治理棉田蚜蟲具有重要的理論和實(shí)踐意義。【前人研究進(jìn)展】前期為害昆蟲對(duì)寄主植物產(chǎn)生的誘導(dǎo)，對(duì)后續(xù)植食性昆蟲不僅有促進(jìn)作用，也有抑制作用[8]。亢菊俠等[9]研究了蚜蟲及大麥黃矮病毒誘導(dǎo)小麥對(duì)后期禾谷縊管蚜酶活性的影響，結(jié)果顯示，取食前期經(jīng)蚜蟲危害的小麥后，禾谷縊管蚜體內(nèi)保護(hù)酶和解毒酶活性均顯著升高，說明小麥?zhǔn)苎料x危害后，對(duì)后期禾谷縊管蚜產(chǎn)生不利的影響，后期蚜蟲通過升高保護(hù)酶和解毒酶活性來適應(yīng)這種影響。馮春富等[10]研究了興安落葉松誘導(dǎo)抗性對(duì)舞毒蛾幼蟲解毒酶活性的影響，結(jié)果顯示，取食經(jīng)舞毒蛾幼蟲和松毛蟲幼蟲取食誘導(dǎo)的落葉松后，舞毒蛾幼蟲羧酸酯酶活性受到不同程度抑制。牟峰[11]研究了不同處理菜豆植株對(duì)西花薊馬生長發(fā)育和酶活性的影響，結(jié)果表明，薊馬危害菜豆后對(duì)西花薊馬解毒酶、保護(hù)酶、和消化酶均起到抑制作用。薊馬危害菜豆后能夠干擾西花薊馬體內(nèi)解毒機(jī)制，削弱其對(duì)有毒次生物質(zhì)的解毒代謝功能[12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】昆蟲取食被危害的植物后，可通過調(diào)節(jié)消化酶、解毒酶活性進(jìn)行反防御。目前，關(guān)于棉蚜對(duì)經(jīng)棉長管蚜和棉蚜交互危害棉花的適應(yīng)性尚未見報(bào)道。研究棉長管蚜危害棉花和棉長管蚜、棉蚜交互危害棉花對(duì)后取食的棉蚜保護(hù)酶、解毒酶活性變化?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究棉長管蚜和棉蚜前期取食危害棉花對(duì)后取食棉蚜酶活性的影響，分析棉蚜、棉長管蚜、棉花之間的互作關(guān)系，分析同寄主上不同時(shí)期危害昆蟲之間的相互關(guān)系，為有效控制棉花蚜蟲為害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

新陸早 44 號(hào)，培養(yǎng)于恒溫培養(yǎng)箱( 溫度為( 26 ± 1)℃，濕度 70% ± 5% ，光照時(shí)間L∶D 為 16 h∶8 h) 。選取生長狀況相近、帶有2 片展開真葉的棉花備用。

棉長管蚜、棉蚜，采集于石河子大學(xué)試驗(yàn)場，在實(shí)驗(yàn)室繼代飼養(yǎng)。

乙醇，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；CAT、POD、SOD、AChE、GST檢測試劑盒，均為南京建成生物工程研究所產(chǎn)品。UV-1800日本島津紫外可見分光光度計(jì)，日本島津公司；電熱恒溫水浴鍋，北京長安科學(xué)儀器廠；玻璃勻漿器，上海壘固儀器有限公司；高速冷凍離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；LQP-B-4型制冰機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 方 法

1.2.1 棉長管蚜取食棉花對(duì)后取食棉蚜酶活性的影響

饑餓對(duì)照(H12)：選取體型大小一致的棉蚜30頭饑餓處理12 h，待測。

常規(guī)對(duì)照(F24)：選取體型大小一致、正常取食的棉蚜30頭，待測。

棉長管蚜危害組(Ac24、Ac48、Ac72)：選取體型大小一致的棉長管蚜30頭于健康棉花上，分別取食危害24、48和72 h后去除，并分別接體型大小一致的饑餓處理棉蚜30頭取食24 h，待測。

各處理均重復(fù)3次。

1.2.2 棉長管蚜和棉蚜交互危害棉花對(duì)棉蚜酶活性的影響

棉長管蚜和棉蚜交互取食棉花對(duì)棉蚜酶活性的影響，利用正交表安排3因素3水平試驗(yàn)。列出試驗(yàn)因素和水平和棉長管蚜和棉蚜交互取食棉花正交處理。每處理重復(fù)3次。表1，表2

表 1 棉長管蚜和棉蚜交互取食棉花試驗(yàn)因素和水平Table 1 Experimental factors and levels of A. gossypii and Ac. Gossypii feeding on cotton

表 2 棉長管蚜和棉蚜交互取食棉花正交試驗(yàn)方案Table 2 Orthogonal test scheme for cotton feeding by A. gossypii and Ac. gossypii

1.2.3 指標(biāo)測定

待各處理蚜蟲取食結(jié)束，用零號(hào)毛筆挑取30頭蚜蟲，按測定盒要求依次測定過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、乙酰膽堿酯酶(AChE)、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)活性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)在Excel 2007中整理，采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較(LSD法)，P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉長管蚜取食棉花對(duì)后取食棉蚜酶活性的影響

2.1.1 棉花對(duì)棉蚜CAT活性的影響

研究表明，隨著棉長管蚜取食棉花時(shí)間的延長，不同受害程度的棉花對(duì)后期取食的棉蚜CAT活性均有影響。當(dāng)棉長管蚜取食危害棉花24、48和72 h時(shí)，后期取食的棉蚜CAT活性逐漸升高。與取食健康棉花組相比，取食經(jīng)棉長管蚜危害的棉花的棉蚜CAT活性分別上升29%、64%、83%。與取食健康棉花組相比，饑餓組棉蚜CAT活性上升53%。饑餓脅迫和棉長管蚜取食危害均可使棉蚜CAT活性增大，且棉長管蚜取食危害時(shí)間越長，后期取食的棉蚜CAT活性增長越大。表3

2.1.2 棉花對(duì)棉蚜POD活性的影響

研究表明，饑餓脅迫組和棉長管蚜取食危害組與取食健康棉花組相比POD活性有顯著差異。與取食健康棉花組相比，饑餓脅迫組和棉長管蚜取食危害組POD活性顯著提高。其中，饑餓脅迫組比取食健康棉花組棉蚜POD活性提高74%。而經(jīng)棉長管蚜取食危害24、48、72 h的處理分別比取食健康棉花組POD活性高88%、104%、142%。饑餓脅迫和棉長管蚜取食危害均可使棉蚜POD活性增大，且棉長管蚜取食危害時(shí)間越長，后期取食的棉蚜POD活性增長越大。表3

2.1.3 棉花對(duì)棉蚜SOD活性的影響

研究表明，饑餓脅迫和棉長管蚜取食危害均可使后取食棉蚜SOD活性顯著提高。其中，饑餓脅迫組比取食健康棉花組棉蚜SOD活性高53%。而經(jīng)棉長管蚜取食危害24 、48、72 h的處理分別比取食健康棉花組POD活性高55%、108%、107%。饑餓脅迫和棉長管蚜取食危害均可使棉蚜SOD活性增大，且棉長管蚜取食危害時(shí)間越長，后期取食的棉蚜SOD活性增長越大。表3

2.1.4 棉花對(duì)棉蚜乙酰膽堿酯酶活性的影響

研究表明，棉長管蚜取食危害可使后取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性顯著提高。饑餓脅迫對(duì)棉蚜乙酰膽堿酯酶活性沒有顯著影響。與取食健康棉花組相比，經(jīng)棉長管蚜取食危害24、48、72 h的處理分別比取食健康棉花組乙酰膽堿酯酶活性提高16%、43%、58%。而饑餓處理組與取食健康棉花組乙酰膽堿酯酶活性差異不顯著。饑餓處理組與取食健康棉花組相比，乙酰膽堿酯酶活性只提高了6%。而棉長管蚜取食危害可使棉蚜乙酰膽堿酯酶活性增大，且棉長管蚜取食危害時(shí)間越長，后期取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性增長越大。表3

2.1.5 棉花對(duì)棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性的影響

研究表明，棉長管蚜取食危害可使后取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性顯著提高。與取食健康棉花組相比，經(jīng)棉長管蚜取食危害24、48、72 h的處理分別比取食健康棉花組谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性提高57%、65%、70%。而饑餓處理組與取食健康棉花組谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性差異不顯著。饑餓處理組與取食健康棉花組相比，谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性只提高了3%。饑餓脅迫對(duì)棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性沒有顯著影響。而棉長管蚜取食危害可使棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性增大，且棉長管蚜取食危害時(shí)間越長，后期取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性增長越大。表3

表3 棉長管蚜取食棉花下后取食棉蚜保護(hù)酶與解毒酶變化Table 3 Effects of Ac. gossypii feeding on the protective enzymes and detoxification enzymes of A. gossypii

2.2 棉長管蚜和棉蚜交互危害棉花對(duì)棉蚜酶活性的影響

2.2.1 棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花后對(duì)棉蚜CAT活性的影響

研究表明，棉長管蚜首次取食危害對(duì)后取食的棉蚜CAT活性影響最大，其次為棉長管蚜危害+棉蚜危害。棉長管蚜首次取食危害和棉長管蚜危害+棉蚜危害對(duì)后期取食的棉蚜CAT活性影響顯著(P<0.05)，棉長管蚜再次取食危害對(duì)后期取食的棉蚜CAT活性影響不顯著(P>0.05)；棉長管蚜首次危害72 h對(duì)后取食的棉蚜CAT活性影響最大；棉長管蚜+棉蚜危害72 h對(duì)后取食的棉蚜CAT活性影響最大；棉長管蚜再次取食24 h對(duì)后取食的棉蚜CAT活性影響最大。即棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花對(duì)后取食的棉蚜CAT活性影響最大的組合為：棉長管蚜首次危害72 h+棉蚜危害72 h+棉長管蚜再次取食24 h。表4～8

2.2.2 棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花后對(duì)棉蚜POD活性的影響

研究表明，棉長管蚜取食危害2次對(duì)后取食的棉蚜POD活性影響最大，其次為棉長管蚜危害+棉蚜危害。棉長管蚜取食危害2次和棉長管蚜危害+棉蚜危害對(duì)后期取食的棉蚜POD活性影響顯著(P<0.05)，棉長管蚜首次取食危害對(duì)后期取食的棉蚜POD活性影響不顯著(P>0.05)；棉長管蚜+棉蚜危害72 h對(duì)后取食的棉蚜POD活性影響最大；棉長管蚜再次取食危害48 h對(duì)后取食的棉蚜POD活性影響最大；棉長管蚜首次取食72 h對(duì)后取食的棉蚜POD活性影響最大。即，棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花對(duì)后取食的棉蚜POD活性影響最大的組合為：棉長管蚜首次危害72 h+棉蚜危害72 h+棉長管蚜再次取食48 h。表4～8

2.2.3 棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花后對(duì)棉蚜SOD活性的影響

研究表明，棉長管蚜首次取食危害對(duì)后取食的棉蚜SOD活性影響最大，其余處理對(duì)后取食的棉蚜SOD活性影響較小。棉長管蚜首次取食危害對(duì)后期取食的棉蚜SOD活性影響顯著(P<0.05)，棉長管蚜危害+棉蚜取食危害和棉長管蚜再次取食危害對(duì)后期取食的棉蚜SOD活性影響不顯著(P>0.05)；棉長管蚜首次危害48 h對(duì)后取食的棉蚜SOD活性影響最大；棉長管蚜+棉蚜危害24 h對(duì)后取食的棉蚜SOD活性影響最大，棉長管蚜再次取食72 h對(duì)后取食的棉蚜SOD活性影響最大。棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花對(duì)后取食的棉蚜SOD活性影響最大的組合為：棉長管蚜首次危害48 h+棉蚜危害24 h+棉長管蚜再次取食72 h。表4～6

2.2.4 棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花后對(duì)棉蚜AChE活性的影響

研究表明，棉長管蚜首次取食危害和棉長管蚜再次取食危害對(duì)后取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性影響最大。棉長管蚜首次取食危害和棉長管蚜再次取食危害對(duì)后期取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性影響顯著(P<0.05)，棉長管蚜+棉蚜取食危害對(duì)后期取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性影響不顯著(P>0.05)；棉長管蚜首次取食危害24 h對(duì)后取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性影響最大；棉長管蚜再次取食危害48 h對(duì)后取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性影響最大；棉長管蚜+棉蚜取食危害72 h對(duì)后取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性影響最大。棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花對(duì)后取食的棉蚜乙酰膽堿酯酶活性影響最大的組合為：棉長管蚜首次危害24 h+棉蚜危害72 h+棉長管蚜再次取食48 h。表4～8

2.2.5 棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花后對(duì)棉蚜GST活性的影響

研究表明，棉長管蚜首次取食危害對(duì)后取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性影響最大；棉長管蚜首次取食危害對(duì)后期取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性影響顯著(P<0.05)；棉長管蚜+棉蚜取食危害和棉長管蚜再次取食危害對(duì)后期取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性影響不顯著(P>0.05)；棉長管蚜首次取食危害72 h對(duì)后取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性影響最大；棉長管蚜+棉蚜取食危害48 h對(duì)后取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性影響最大。棉長管蚜再次取食危害48 h對(duì)后取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性影響最大。棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花對(duì)后取食的棉蚜谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性影響最大的組合為：棉長管蚜首次危害72 h+棉蚜危害48 h+棉長管蚜再次取食48 h。表4～6

表4 棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花下棉蚜保護(hù)酶與解毒酶變化Table 4 A visual analysis of the effect of A. gossypii and Ac. gossypii on the protective enzymes and detoxification enzymes of A. gossypii

表5 棉蚜和棉長管蚜交互取食棉花下棉蚜保護(hù)酶與解毒酶方差Table 5 Analysis of variance on the effect of A. gossypii and Ac. gossypii on the protective enzyme and detoxification enzyme of A. gossypii

表6 棉長管蚜取食危害下棉蚜CAT、SOD、AChE、GST活性變化Table 6 Effects of induction of cotton by Ac.gossypii on CAT、SOD、AChE and GST activities of A.gossypii

表7 棉蚜取食危害下棉蚜CAT、POD活性變化Table 7 Effects of A.gossypii feeding induction on CAT and POD activities of A.gossypii

表8 棉長管蚜+棉蚜+棉長管蚜取食危害下棉蚜POD、AChE活性變化Table 8 Effects of feeding induction of Ac. gossypii - A. gossypii - Ac. gossypii on POD and AChE activities of A. gossypii

3 討 論

同種或異種植食性昆蟲到達(dá)寄主植物具有時(shí)序性或共存性，前期為害的昆蟲對(duì)寄主植物產(chǎn)生誘導(dǎo)[13]，對(duì)后續(xù)植食性昆蟲不僅有促進(jìn)作用，而且也有抑制作用。這種前期為害是一種誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性的反應(yīng)，且與害蟲為害時(shí)間有著直接關(guān)系[14]。試驗(yàn)選取田間出現(xiàn)較早、持續(xù)危害的棉長管蚜和中后期危害較重的棉蚜為試蟲，探究棉長管蚜危害和棉長管蚜、棉蚜交互危害對(duì)后取食棉蚜酶活性的影響。

棉蚜體內(nèi)保護(hù)酶(如SOD、POD、CAT 等)能維持體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和清除的動(dòng)態(tài)平衡，從而防止自由基的毒害[15]。而逆境條件則往往使細(xì)胞中活性氧產(chǎn)生增多或清除能力減弱，在這種情況下活性氧清除能力的高低成為昆蟲抗逆境能力大小和能否在逆境中生存的關(guān)鍵[16]。研究中發(fā)現(xiàn)，棉蚜取食了經(jīng)棉長管蚜危害的棉花和棉蚜、棉長管蚜交互危害的棉花后，其體內(nèi)保護(hù)酶(SOD、POD、CAT)活性與取食健康棉花的棉蚜相比均顯著上升。棉蚜取食了受蟲害脅迫的棉花后，體內(nèi)源源不斷地產(chǎn)生SOD、POD、CAT來分解對(duì)其有毒害作用的活性氧物質(zhì)。研究顯示， 經(jīng)昆蟲取食誘導(dǎo)后，亞洲玉米螟保護(hù)酶活性顯著升高[16]。而取食蟲害植株的西花薊馬保護(hù)酶活性一直受到抑制[17]，取食二斑葉螨危害的番茄植株后西花薊馬體內(nèi)保護(hù)酶活性也受到抑制[18]。這可能與昆蟲種類以及誘導(dǎo)時(shí)間不同有關(guān)。

乙酰膽堿酯酶(AChE)可以通過水解酯鍵來降解有毒物質(zhì)，而且可以通過結(jié)合作用降低體內(nèi)有毒物質(zhì)的有效濃度[19]。谷胱甘肽 S- 轉(zhuǎn)移酶 (GST) 在毒理學(xué)上有一定的重要性，它可以催化親核性的谷胱甘肽與各種親電子外源化學(xué)物的結(jié)合反應(yīng)。許多外源化學(xué)物在生物轉(zhuǎn)化第1相反應(yīng)中極易形成某些生物活性中間產(chǎn)物，它們可與細(xì)胞生物大分子重要成分發(fā)生共價(jià)結(jié)合，對(duì)機(jī)體造成損害[20]。谷胱甘肽與其結(jié)合后，可防止發(fā)生此種共價(jià)結(jié)合，起到解毒作用。研究顯示，經(jīng)昆蟲取食誘導(dǎo)后，亞洲玉米螟解毒酶活性顯著升高[15]。西花薊馬取食二斑葉螨危害的番茄植株后體內(nèi)解毒酶活性上升[17]。研究中發(fā)現(xiàn)，棉蚜取食了經(jīng)棉長管蚜危害的棉花和棉蚜、棉長管蚜交互危害的棉花后，其體內(nèi)AChE、GST活性與取食健康棉花的棉蚜相比均顯著上升。棉蚜取食了受蟲害脅迫的棉花后，會(huì)提高自身解毒酶活性，以適應(yīng)外界毒害的影響。

4 結(jié) 論

棉長管蚜的取食會(huì)影響后取食棉蚜的生理變化，后取食棉蚜體內(nèi)ROS系統(tǒng)中清除自由基的關(guān)鍵酶CAT、SOD、POD和解毒代謝相關(guān)的AChE、GST活性變化，棉長管蚜和棉蚜在棉花上的危害存在互作關(guān)系。棉長管蚜危害72 h，對(duì)后取食棉蚜體內(nèi)酶活性影響最大；棉長管蚜和棉蚜交互危害中，第1次棉長管蚜危害對(duì)后取食棉蚜酶活性影響最大，第2次棉蚜危害和第3次棉長管蚜危害對(duì)后取食棉蚜酶活性影響均較小。