4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗的毒力和对ATPase活性的抑制

李海平，张海珠，庞保平，常 静

(内蒙古农业大学农学院，呼和浩特 010019)

4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗的毒力和对ATPase活性的抑制

李海平，张海珠，庞保平*，常 静

(内蒙古农业大学农学院，呼和浩特 010019)

化学防治是草原蝗虫防治的主要应急措施，亚洲小车蝗是内蒙古草原的优势种。采用点滴法测定了4种菊酯类杀虫剂联苯菊酯、高效氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和甲氰菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力。结果表明，联苯菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力最强，LD50值为0.004 8 μg/头，高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和甲氰菊酯的LD50值分别为：0.022 7、0.012 2和0.005 1 μg/头。同时明确了4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻离体ATPase活性都有一定程度的抑制作用。当药剂浓度为1×10-4mol/L时，高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、联苯菊酯和甲氰菊酯对Na+-K+-ATPase的抑制分别为：57.62%、55.34%、45.70%和20.94%，对Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制分别为：58.30%、58.05%、41.80%和19.35%。在浓度范围为1×10-4～1×10-8mol/L，4种杀虫剂对亚洲小车蝗ATPase活性的抑制存在明显的剂量-效应关系。

亚洲小车蝗； 菊酯类杀虫剂； 毒力； ATPase； 抑制

内蒙古自治区有各类草原7 880万hm2，可利用面积6 359万hm2，约占全国天然草原面积的1/4，占全区土地总面积的67.49%，是我国最重要的畜牧业生产基地之一。20世纪末，由于无序开垦、超强度放牧以及气候变化等因素，致使草场退化，蝗虫发生严重，而蝗虫的猖獗危害又加剧了草原的退化，由此形成了恶性循环[1-2]。 亚洲小车蝗(OedaleusasiaticusB.-Bienko) 是我国北方草原的优势害虫，以禾本科植物为食。同时亚洲小车蝗也是内蒙古草原的主要成灾种，一般占整个蝗虫种群的50%～60%，严重发生时可达到90%以上[3-4]。亚洲小车蝗不但在草原为害，由于其具有迁飞的习性，经常侵入城市，给人们生活也带来不便[5-6]。

对于草原蝗虫的治理一般采用综合治理的方法，化学防治是蝗虫综合治理的重要措施之一，也是在蝗虫大暴发时采取的主要应急方法，其灭蝗率高达90%。化学农药治蝗具有经济、简便、快速、高效、效果稳定等特点，特别是应用飞机喷洒农药，速度快、效率高，对于大面积、高密度猖獗发生的蝗虫是必不可少的手段[6-7]。化学防治蝗虫采用的药剂近年来一般以有机磷和菊酯类杀虫剂为主[5,8-10]。有机磷主要以马拉硫磷为主，由于马拉硫磷毒性强、杀虫谱广，对周围环境有很大的影响，因此马拉硫磷的使用逐年减少[11-12]。菊酯类药剂则包括溴氰菊酯、高效氯氰菊酯、氰戊菊酯和联苯菊酯等[13]。菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗的防治效果较好，且由于其对环境的污染较小，近年来使用广泛。ATPase是菊酯类杀虫剂的主要靶标之一，研究已经证实不同的菊酯类杀虫剂对昆虫ATPase有一定的抑制作用[14]。但关于菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗ATPase的抑制却未见报道。本文选取了几种常用的菊酯类杀虫剂，研究了其对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力及其对体内ATPase活性的抑制，试图从毒力和作用机制两方面来筛选对亚洲小车蝗有很好防治效果的菊酯类杀虫剂，为亚洲小车蝗的应急化学防治用药提供指导。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

亚洲小车蝗蝗蝻采自内蒙古自治区四子王旗。采集回来在实验室饲养5 d后，挑选大小、发育相似的3龄蝗蝻进行试验。四子王旗在近年的蝗虫防治中，主要使用高效氯氰菊酯，4.5%高效氯氰菊酯乳油用量为525～600 mL/hm2，采用大型动力机械喷雾，每年大约使用一次。

1.2 供试药剂

95%高效氯氟氰菊酯(lambda-cyhalothrin)原药、96%联苯菊酯(bifenthrin)原药、27%高效氯氰菊酯(beta-cypermethrin)原药、40%甲氰菊酯(fenpropathrin)原药(由江苏扬农化工股份有限公司提供)；其他试剂均为国产分析纯。

1.3 生物活性测定

将不同菊酯类药剂原药溶于丙酮中，制成100 mg/L的母液。根据预试验结果，稀释成6个不同的等比浓度梯度。然后用微量点滴器将2 μL药液点滴于亚洲小车蝗3龄蝗蝻的前胸背板处。每个处理10头蝗蝻， 3次重复。48 h后观察其死亡情况。检查时用镊子轻触蝗蝻，不能活动为死亡。

1.4 ATPase的提取

将10头亚洲小车蝗蝗蝻置于玻璃匀浆器中，加入2 mL Tris-HCl 缓冲液(pH7.4，含0.05% TritonX-100)，在冰浴条件下匀浆。匀浆液在4 ℃ 3 000×g下离心10 min,取上清液，再在10 000×g下离心30 min，弃去上清液，沉淀用上述缓冲液再溶解作为酶源备用。

1.5 ATPase活性测定

本试验ATPase活性测定均依照ATP酶测试盒(南京建成生物工程研究所第一分所产品)说明进行。

1.6 菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗蝗蝻ATPase活性的抑制

将供试药剂用丙酮配成一定浓度的母液，然后再用缓冲液稀释至所需浓度(现配现用)，在反应体系中加入酶液和药剂，其他步骤和ATPase 的活力测定方法相同。抑制率的计算公式为：

抑制率(%)=(对照ATPase活性—药剂处理后ATPase 活性)/对照ATPase 活性× 100。

1.7 蛋白质含量的测定

参照Bradford考马斯亮蓝G-250法[15]。用牛血清蛋白(BSA)测定蛋白含量，绘制标准曲线，由标准曲线计算酶液中的蛋白含量。去污剂(如TritonX-100)等干扰测定，但少量的去污剂可通过用适当的对照消除。试验所制备的酶液中含有TritonX-100，但在测定酶液蛋白含量前要对此酶液进行高倍稀释，并在测定时通过在对照中加入等量的TritonX-100以消除误差。

1.8 数据统计方法

数据用POLO软件处理，计算出LD50值和斜率(b)。对抑制率进行反正弦转换后进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力

4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力测定结果见表1。96%的联苯菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力最强，LD50值为0.004 8 μg/头，而高效氯氟氰菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力相对最弱，LD50值为0.022 7 μg/头。高效氯氰菊酯和甲氰菊酯介于两者之间。

表14种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力

Table1Toxicitiesoffourpyrethroidstothethird-instarlarvaeofO.asiaticus

农药名称Insecticide致死中量/μg·头-1LD5095%置信限/μg·头-195%Fiduciallimit(upper⁃lower)斜率Slope±SE高效氯氟氰菊酯lambda⁃Cyhalothrin0．02270．0128～0．05551．303±0．422高效氯氰菊酯beta⁃Cypermethrin0．01220．0074～0．01822．000±0．536甲氰菊酯Fenpropathrin0．00510．0023～0．02040．849±0．274联苯菊酯Bifenthrin0．00480．0023～0．00623．561±1．150

2.2 4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻体内ATPase活性的抑制作用

当药剂浓度为1×10-8mol/L和1×10-4mol/L时，4种药剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻离体ATPase活性的抑制作用见表2。 4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻离体ATPase活性都有抑制作用。当浓度为1×10-4mol/L时，高效氯氟氰菊酯和高效氯氰菊酯对Ca2+-Mg2+-ATPase 的抑制程度略高于Na+-K+-ATPase，联苯菊酯和甲氰菊酯对Na+-K+-ATPase的抑制略高于Ca2+-Mg2+-ATPase。当浓度为1×10-8mol/L，4种药剂对Na+-K+-ATPase的抑制都高于对Ca2+-Mg2+-ATPase。

表24种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻体内ATPase的抑制作用1)

Table2InhibitionofATPasefromO.asiaticusbyfourpyrethroids

药剂Insecticide抑制率/%InhibitionrateNa+-K+-ATPase1×10-4mol/L1×10-8mol/LCa2+-Mg2+-ATPase1×10-4mol/L1×10-8mol/L高效氯氟氰菊酯lambda⁃Cyhalothrin(57．62±8．40)a(15．91±3．12)a(58．30±5．60)a(10．42±1．22)a高效氯氰菊酯beta⁃Cypermethrin(55．34±5．23)a(20．02±3．21)a(58．05±6．24)a(17．51±2．11)a联苯菊酯Bifenthrin(52．59±1．36)a(16．93±0．56)a(46．61±4．30)b(9．23±0．01)a甲氰菊酯Fenpropathrin(20．94±2．11)b(7．00±1．23)b(19．35±3．21)c(6．13±0．12)b

1) 每一个药剂的抑制率都是3次重复的结果,同列数据后不同小写字母表示差异显著。 Inhibition rate of each insecticide was the results of 3 replicates.Data within a column followed by different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05).

2.3 4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻体内ATPase抑制的剂量效应关系

图1显示了4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻体内ATPase活性抑制的剂量效应关系。由图1可以看出，4种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗3龄幼虫体内ATPase活性抑制都呈一定的剂量效应关系。随抑制剂浓度的升高，抑制程度加强。高效氯氟氰菊酯和高效氯氰菊酯对Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制相似，而联苯菊酯和甲氰菊酯在试验的所有浓度范围内，对Na+-K+-ATPase的抑制都明显高于对Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制。

3 讨论

拟除虫菊酯类杀虫剂主要具有触杀作用，可以用来防治鳞翅目、直翅目等害虫。杨新华等研究发现， 高效氯氰菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力LC50为0.009 84 mg/mL[16]，本试验中，高效氯氰菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力LD50为0.012 2 μg/头。纪明山等研究也发现，高效氯氰菊酯、联苯菊酯、高效氯氟氰菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力都较高[17]，表明这几种菊酯类杀虫剂对亚洲小车蝗蝗蝻都有较强的毒力。

菊酯类杀虫剂的作用靶标很多，ATPase是其主要的作用位点之一。很多研究已经证实，菊酯类杀虫剂可以抑制昆虫体内ATPase活性[14, 18-19]。李海平等研究发现，联苯菊酯、高效氯氟氰菊酯等菊酯类杀虫剂对二化螟Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有一定程度的抑制作用[14]。Li et al.在研究温度对菊酯类杀虫剂对二化螟毒力影响时也发现，联苯菊酯在供试的温度范围内，对二化螟Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有抑制作用[18]。但抑制作用没有本试验中对亚洲小车蝗的抑制作用强。何运转等的研究也有类似的结论[19]。何恒果等研究发现，甲氰菊酯对柑橘全爪螨抗性和敏感品系的Na+-K+-ATPase都有一定程度的抑制作用[20]。本试验也发现，甲氰菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有抑制作用。

图1 不同药剂对亚洲小车蝗3龄蝗蝻ATPase抑制的剂量-效应关系Fig.1 Inhibition of ATPase activity by pyrethroids at different concentrations

目前全国草原虫害面积约0.198亿hm2，严重受害面积0.084亿hm2，蝗虫是主要的害虫之一，内蒙古草原是主要的受危害地区之一，对蝗虫的化学防治以菊酯类药剂为主。蒙进军等通过田间试验发现，5%高效氯氰菊酯油剂在有效用量为18.75～22.5 g/hm2时, 防效在80%以上[10]。陈景莲等在内蒙古包头市达茂旗的试验也证实，4.5%高效氯氰菊酯乳油在525 mL/hm2时，防效在96.6%以上[9]。笔者的研究同时证明，高效氯氰菊酯和联苯菊酯对对亚洲小车蝗3龄蝗蝻有很强的毒力，在毒理机制上对亚洲小车蝗3龄蝗蝻ATPase也有很强的抑制作用，未来在蝗虫大暴发时，可以作为应急措施，作为化学防治亚洲小车蝗的应急备选药剂。

高效氯氟氰菊酯和甲氰菊酯对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的作用比较复杂。高效氯氟氰菊酯对亚洲小车蝗的LD50值很大，说明毒力作用较小，但对亚洲小车蝗3龄蝗蝻ATPase的抑制作用却比较强。甲氰菊酯则正好相反，其对亚洲小车蝗3龄蝗蝻的毒力是供试的4种药剂中最强的，但对亚洲小车蝗3龄蝗蝻ATPase的抑制作用却最弱，提示这两种药剂对亚洲小车蝗的作用比较复杂，应继续深入研究其作用机理。

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ToxicitiesoffourpyrethroidsandtheirinhibitiontoATPaseinOedaleusasiaticus

Li Haiping，Zhang Haizhu，Pang Baoping，Chang Jing

(CollegeofAgronomy,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010019,China)

The toxicities of four pyrethroid insecticides to third-instar larvae ofOedaleusasiaticusB.-Bienko were measured through the micro-topical application technique.The results showed that the larvae were most sensitive to bifenthrin among the four insecticides tested, and its LD50was 0.004 8 μg/larva.The LD50values oflambda-cyhalothrin,beta-cypermethrin and fenpropathrin were 0.022 7 μg/larva, 0.012 2 μg/larva and 0.005 1 μg/larva, respectively.It was showed that the four pyrethroids tested could inhibit the activity of ATPase in the larvae.When the final concentration of pyrethroids was 1×10-4mol/L, the percentages of inhibition to Na+-K+-ATPase by the four pyrethroids insecticides were 57.62% (lambda-cyhalothrin), 55.34% (beta-cypermethrin), 45.70% (bifenthrin) and 20.94% (fenpropathrin), respectively, and the percentages of inhibition to Ca2+-Mg2+-ATPase were 58.30% (lambda-cyhalothrin), 58.05% (beta-cypermethrin), 41.80% (bifenthrin) and 19.35% (fenpropathrin), respectively.The inhibition to ATPase activity by the four pyrethroids was increased with the increasing of pyrethroid concentration from 1×10-4to 1×10-8mol/L.

Oedaleusasiaticus; pyrethroid; toxicity; ATPase; inhibition

2013-05-23

： 2013-06-25

公益性行业(农业)科研专项(200903021)

Q 965.9

： ADOI： 10.3969/j.issn.0529-1542.2014.01.015

* 通信作者 Tel:0471-4318472; E-mail:pangbp@imau.edu.cn