西花蓟马取食二斑叶螨危害的番茄植株后体内酶活性的变化

温 娟，郅军锐，曾 广

(贵州大学 昆虫研究所/贵州省山地农业病虫害重点实验室，贵州 贵阳 550025)

西花蓟马取食二斑叶螨危害的番茄植株后体内酶活性的变化

温 娟，郅军锐*，曾 广

(贵州大学 昆虫研究所/贵州省山地农业病虫害重点实验室，贵州 贵阳 550025)

为探讨番茄植株受二斑叶螨危害后产生的诱导防御反应对西花蓟马的作用，研究了不同密度(5头/片和15头/片)二斑叶螨危害不同时间(3 d、5 d和7 d)的番茄植株对后取食的西花蓟马体内酶活性的影响。结果表明，西花蓟马取食二斑叶螨危害的番茄叶片后，其体内保护酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]和解毒酶[羧酸酯酶(CarE)、谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)和多功能氧化酶(MFO)]的活性与取食健康番茄叶片相比有明显的差异。西花蓟马体内SOD活性不论其取食二斑叶螨何种危害密度和时间的番茄叶片均受到明显抑制，在取食二斑叶螨5头/片和15头/片3个危害时间的番茄叶片后，较取食健康番茄叶片分别下降了15.8%、27.7%、14.4%和26.4%、8.8%、17.3%。西花蓟马体内POD、CAT、CarE、GSTs和MFO活性均在其取食二斑叶螨5头/片危害3 d的番茄叶片时最高，分别较取食健康番茄叶片上升了126.4%、17.7%、7.2%、6.7%和17.1%。5种酶活性均随密度的增加和危害时间的延长表现下降趋势，但不同酶活性的变化过程不同。以上结果说明，二斑叶螨取食诱导番茄植株产生了一定的防御反应，并引起西花蓟马体内保护酶和解毒酶活性的明显变化。

二斑叶螨； 番茄植株； 西花蓟马； 保护酶； 解毒酶

害虫危害后能诱发植物产生抗性，植物通过改变自身的营养物质、次生物质和酶活性抵御害虫的危害[1-2]。植食性昆虫也产生了相应的策略来适应寄主植物的防御反应[3-4]，如害虫体内的保护酶和解毒酶活性被激活或抑制。毕明娟等[5]发现，取食B型烟粉虱侵染的烟草植株后，B型烟粉虱体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)3种保护酶活性显著增加,但烟蚜体内这3种保护酶的活性却受到一定程度的抑制作用或变化不明显。胡海燕[6]研究发现，B 型烟粉虱取食自身危害的烟草系统叶，其成虫体内解毒酶羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)活性明显升高，但温室白粉虱成虫取食 B 型烟粉虱危害后的烟草系统叶，其体内解毒酶活性却均被显著抑制；而在 B 型烟粉虱诱导烟草植株的虫害叶上，2种粉虱成虫和若虫体内解毒酶活性的变化均不明显。以上研究说明，不同昆虫体内保护酶和解毒酶活性在其取食受到害虫危害后的植物时反应不同。

西花蓟马[Frankliniellaoccidentalis(Pergande)]和二斑叶螨(TetranychusurticaeKoch)均是重要的害虫(螨)，两者具有许多共同的寄主，常在一种寄主植物上同时发生。二斑叶螨危害后可引起菜豆及番茄植株的防御反应[2,7-9]，使它们的营养物质、次生物质和防御酶活性发生变化，但变化程度不同。受二斑叶螨危害后的菜豆会引起后取食的西花蓟马体内酶活性的变化，郅军锐等[10]研究发现，西花蓟马取食二斑叶螨危害的菜豆后，其体内保护酶和解毒酶活性的变化与西花蓟马的虫态有关，也与其取食被害叶的时间长短有关。菜豆是二斑叶螨和西花蓟马的嗜食寄主[11]，番茄是西花蓟马的非适宜寄主[11]，却是二斑叶螨的嗜食寄主[12]。西花蓟马取食二斑叶螨危害的番茄植株后其体内酶活性如何变化，以及西花蓟马体内酶活性的变化与其取食危害的菜豆后是否一致尚不清楚。针对这一问题，分析了西花蓟马取食二斑叶螨危害的番茄植株后体内保护酶和解毒酶活性的变化，以期进一步明确植物介导下西花蓟马和二斑叶螨的互作机制，为它们的有效治理提供理论依据。

1 材料和方法

1.1供试虫源

西花蓟马：采自贵州省贵阳市花溪区蔬菜基地的菜豆(PhaseolusvulgarisLinn.)上，在人工气候箱[L∶D=14 h∶10 h、温度(25±1)℃、湿度70%±5%]中用菜豆豆荚饲养3 代以上供试。试验前将西花蓟马2龄若虫饥饿2 h。

二斑叶螨：同样采自贵州省贵阳市花溪区蔬菜基地的菜豆上，经鉴定纯化后，在人工气候室内培养的菜豆植株上连续饲养3 代以上。以二斑叶螨雌成螨作为供试虫源。

1.2供试植物

番茄品种为合作903(由上海番茄研究所提供)。将番茄种子播种于花盆内，放置在温室大棚中生长，保持无害虫危害状态，株高约为40 cm时(生长2个月左右)作为供试寄主植物，生长期间不使用任何农药。

1.3试验方法

选取长势相同(叶片大小、数量基本一致)的健康番茄植株,分别按照5头/片和15头/片的密度，用毛刷接入二斑叶螨雌成螨，用凡士林油涂抹在叶柄处防止二斑叶螨逃逸。分别处理3 d、5 d和7 d后清除叶片上各虫态二斑叶螨，以不接螨的番茄健康植株作为对照(CK)。分别在不同密度二斑叶螨危害不同时间的番茄植株上接西花蓟马2龄若虫，每片接40头，在其取食6 h后进行取样，每个处理重复4次。

1.4测定项目及方法

分别取不同处理的西花蓟马2龄若虫40头，加入300 μL生理盐水，在冰浴条件下匀浆，再将匀浆液置于4 ℃、2 500 r/min条件下离心10 min，取上清液作为酶原液[13]。西花蓟马体内POD、CAT、SOD等保护酶和CarE、GSTs、多功能氧化酶(MFO)等解毒酶活性的测定按南京建成生物工程研究所生产的试剂盒说明书进行。

1.5数据统计分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0软件对数据进行处理，利用Tukey多重比较法分析不同处理间差异的显著性。

2 结果与分析

2.1西花蓟马取食二斑叶螨危害的番茄植株后体内保护酶活性的变化

西花蓟马取食不同密度二斑叶螨危害不同时间的番茄叶片后，体内的SOD、POD和CAT 3种保护酶活性与取食健康番茄相比有明显的变化(表1)。西花蓟马取食二斑叶螨危害的番茄叶片后，不论在二斑叶螨何种密度和危害时间下，其体内SOD活性均有所下降，并且西花蓟马在取食15头/片二斑叶螨危害3 d和5头/片二斑叶螨危害5 d的番茄叶片时，体内SOD活性降低最明显，分别下降了26.4%和27.7%。

西花蓟马取食5头/片二斑叶螨危害的番茄叶片时，其体内POD活性在取食危害3 d和5 d的番茄后显著高于取食健康叶片处理，并且在取食危害3 d的番茄叶片时最高，为10.64 U/mg，比取食健康叶片上升了126.4%。但在取食叶螨危害7 d的叶片后，体内POD活性仅为1.91 U/mg，降低了59.4%，显著低于取食健康叶片。取食15头/片二斑叶螨危害的番茄叶片时，西花蓟马体内POD活性在取食危害3 d的番茄后显著高于取食健康叶片处理，上升了102.1%。取食危害5 d和7 d的番茄叶片时，西花蓟马体内POD活性和取食健康叶片没有显著差异。

西花蓟马取食5头/片二斑叶螨危害的番茄叶片时，其体内CAT活性在取食危害3、5、7 d的番茄后均高于取食健康叶片，分别上升了17.7%、5.0%、9.8%。取食15头/片二斑叶螨危害的番茄叶片时，西花蓟马体内CAT活性在取食危害3 d的番茄后显著高于取食健康叶片，上升了11.8%；取食危害5 d和7 d的番茄时，西花蓟马体内CAT活性显著低于取食健康叶片处理。

表1 西花蓟马取食健康和二斑叶螨危害的番茄植株后体内保护酶活性的变化 U/mg

注：同行小写字母不同表示在0.05水平上差异显著，下表同。

2.2西花蓟马取食二斑叶螨危害的番茄植株后体内解毒酶活性的变化

在取食健康和不同密度二斑叶螨危害不同时间的番茄叶片后，西花蓟马体内解毒酶活性也有明显的变化(表2)。在取食5头/片二斑叶螨危害3 d和15头/片二斑叶螨危害7 d的番茄叶片时，西花蓟马体内CarE的活性略有上升，分别上升了7.2%和2.9%，其余处理下CarE的活性明显下降。

取食5头/片二斑叶螨危害3 d的番茄叶片时，西花蓟马体内GSTs活性显著升高，相对取食健康叶片升高了6.7%；而取食15头/片二斑叶螨危害3 d和5头/片二斑叶螨危害5 d的番茄叶片时，西花蓟马体内GSTs活性降低较多，仅为331.87 U/mg和300.20 U/mg，分别降低了44.2%和49.5%。

西花蓟马取食5头/片二斑叶螨危害3 d的番茄叶片时，其体内MFO活性最高，为109.13 U/mg，较取食健康番茄叶片上升了17.1%；而取食15头/片二斑叶螨危害5 d的番茄叶片时，西花蓟马体内MFO活性最低，仅为71.99 U/mg，相对取食健康叶片降低了22.8%。

表2 西花蓟马取食健康和二斑叶螨危害的番茄植株后体内解毒酶活性的变化 U/mg

3 结论与讨论

本研究发现，在取食不同密度二斑叶螨危害不同时间的番茄植株后，西花蓟马体内3种保护酶活性变化不同。昆虫体内的保护酶是其体内最主要的酶系，对维持其正常生理代谢起重要作用。昆虫体内SOD、POD和CAT是3种防御氧化损伤的重要保护酶[14]。SOD能够清除部分自由基而形成H2O2，而POD和SOD则具有分解H2O2的作用，在这3种保护酶的共同作用下，昆虫体内的自由基维持在一个较低水平，避免了伤害[15]。前人研究发现，不同昆虫取食其他害虫或自身危害后的寄主植物时，体内保护酶活性产生不同的变化。毕明娟等[5]发现，取食B型烟粉虱侵染的烟草植株72 h后，B型烟粉虱体内SOD和POD活性显著增加，但烟蚜体内酶活性却受到抑制。说明不同昆虫取食同一种害虫危害的寄主植物后其体内酶活性的变化不同。牟峰[16]研究表明，西花蓟马取食其自身危害的菜豆植株后，体内的SOD 和POD活性在6 h时被激活，CAT活性被抑制；但蒲恒浒等[13]发现，以番茄植株为寄主植物时，西花蓟马体内的SOD活性在6 h时没有明显变化，POD 和CAT活性均被抑制。这些研究结果说明，昆虫取食同一种害虫危害的不同寄主植物也会造成其体内酶活性的差异。郅军锐等[10]研究表明，西花蓟马取食二斑叶螨危害的菜豆叶片时，西花蓟马雌成虫体内SOD、CAT和POD活性不论在取食5 h还是18 h均明显升高，2龄若虫体内CAT活性也升高，但SOD和POD活性均降低，说明了昆虫体内保护酶的变化与西花蓟马的虫态和取食时间有关。本研究发现，西花蓟马取食二斑叶螨危害后的番茄植株时，其体内SOD活性不论在二斑叶螨何种密度和危害时间下均降低，POD和CAT活性的变化规律相似，不论在何种密度下，均是在取食二斑叶螨危害3 d的番茄叶片时最高，但随着叶螨危害时间的延长，活性呈降低趋势。可能是取食二斑叶螨危害后的寄主植物时，西花蓟马通过增加体内POD和CAT活性来适应植物的诱导抗性，以保护和维持机体的正常功能，但随着二斑叶螨危害时间的延长，植株的诱导抗性增强，已超出西花蓟马对寄主植物的反防御能力，造成其体内POD和CAT活性下降。

西花蓟马取食5头/片二斑叶螨危害的番茄植株时，随危害时间延长，其体内3种解毒酶活性均先增加后降低再增加，在取食15头/片危害的番茄植株时，西花蓟马体内3种解毒酶活性总体上先降低后增加。解毒酶在昆虫的反防御中发挥重要的作用，可以使昆虫减弱或免受植物诱导抗性产生的有毒次生物质对昆虫的毒害。昆虫体内的CarE、MFO和GSTs能够降解摄入体中的植物次生物质或毒素等外源和内源性化合物，在昆虫应对植物次生物质造成的胁迫中起着特别重要的作用[17-18]。前人也报道了植物虫害诱导后，后取食的昆虫体内解毒酶活性发生变化。冯春富等[19]研究发现，舞毒蛾幼虫取食其自身危害的落叶松幼苗后，体内GSTs的活性下降，但取食松毛虫幼虫危害的落叶松幼苗后，其体内GSTs的活性上升；舞毒蛾幼虫不论取食哪种害虫危害的落叶松幼苗后，其体内CarE的活性均被显著抑制。说明不同害虫危害造成后取食的同一昆虫体内解毒酶活性的变化不同。胡海燕[6]研究发现，B 型烟粉虱和温室白粉虱取食B 型烟粉虱危害的烟草不同叶片时，2种粉虱成虫和若虫体内各种解毒酶活性的变化差异非常大。郅军锐等[10]研究表明，西花蓟马雌成虫取食二斑叶螨危害的菜豆5 h时，其体内MFO和CarE的活性受到抑制，但体内GSTs活性均比取食健康菜豆高；取食18 h 时，西花蓟马体内GSTs活性变化趋势与取食5 h不同；西花蓟马2龄若虫取食二斑叶螨危害后的菜豆时，其解毒酶的活性变化与成虫不完全相同。说明昆虫体内解毒酶的活性变化和昆虫的虫态及取食时间长短有关。本研究发现，西花蓟马体内3种解毒酶不论在低密度还是高密度二斑叶螨危害下，随叶螨危害时间的延长，活性的变化趋势是一致的，说明CarE、MFO和GSTs对寄主植物诱导防御的反应是一致的。但与对照相比，解毒酶的活性有的被激活，有的被抑制，可能是由于昆虫的代谢涉及到复杂的生理生化变化过程，造成西花蓟马体内酶活性的变化不同。其他学者也发现了昆虫体内解毒酶活性变化的复杂性，如不同CO2浓度下取食不同寄主植物的西花蓟马[20]，不同CO2浓度下取食棉花植株后不同世代的烟粉虱[21]等。

不同学者的研究表明，昆虫体内解毒酶和保护酶活性与昆虫习性、虫态、寄主植物以及外源的诱导物等因子有关，因此，必须深入研究各种因子的作用才能明确寄主植物的诱导防御对西花蓟马体内酶活性的影响，为进一步揭示害虫的反防御机制奠定基础。

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Variance in Enzymes Activities ofFrankliniellaoccidentalis(Pergande) Feeding on Tomato Plant Damaged byTetranychusurticaeKoch

WEN Juan,ZHI Junrui*,ZENG Guang

(Institute of Entomology,Guizhou University/Guizhou Provincial Key Laboratory for Agricultural Pest Management of the Mountainous Region,Guiyang 550025,China)

In order to explore the effect of induced defensive responses of tomato plant damaged byTetranychusurticaeonFrankliniellaoccidentalis,the influences of tomato plant damaged byT.urticaeat different densities(5 mites/leaf,15 mites/leaf) and different time (3 d,5 d,7 d) on enzymes activities ofF.occidentaliswere detected.The results showed that whenF.occidentalisfed on tomato plant damaged byT.urticae,the activities of protective enzymes (POD,CAT and SOD) and defensive enzymes (CarE,GSTs and MFO) in thrips were different from those in thrips feeding on healthy tomato plant.The activities of SOD in thrips were inhibited no matter which density and damage time ofT.urticae.When thrips fed on tomato leaf damaged byT.urticaeat the density of 5 mites/ leaf and 15 mites/leaf for three periods,the activities of SOD were reduced by 15.8%,27.7%,14.4%,and 26.4%,8.8%,17.3% respectively.The enzyme activities of POD,CAT,CarE,GSTs and MFO were highest in thrips feeding on tomato plant damaged byT.urticaeat the density of 5 mites/leaf for 3 days,and increased by 126.4%,17.7%,7.2%,6.7% and 17.1% respectively.The activities of the five enzymes all showed a downward trend with density increase and time extension,while the changes of protective and defensive enzymes were different.These results indicated that damage ofT.urticaecould induce the defensive responses of tomato plant,and cause the significant changes of protective and defensive enzymes activities ofF.occidentalis.

TetranychusurticaeKoch； tomato plant;Frankliniellaoccidentalis(Pergande)； protective enzymes； defensive enzymes

2017-02-27

国家自然科学基金项目(31660516)；贵州省普通高等学校系统与应用蜱螨学创新团队项目(黔教合人才团队字[2014]33)；贵州省国际科技合作基地项目(黔科合平台人才[2016]5802)

温 娟(1990-)，女，福建仙游人，硕士，主要从事昆虫生态与害虫治理研究。E-mail：juanwen787@163.com

*通讯作者：郅军锐(1965-)，女，河北赵县人，教授，博士，主要从事害虫综合治理研究。E-mail：zhijunrui@126.com

S436.412.2;S433.1

： A

： 1004-3268(2017)09-0079-05