油桐和桉树叶主要成分对油桐尺蛾中肠酶类的影响

钟雅婷，邹东霞，廖旺姣，赵鹏飞，黄华艳，罗 辑

（广西壮族自治区林业科学研究院 广西林业有害生物天敌繁育工程技术研究中心，广西南宁 530002）

植物对昆虫的营养效应是影响昆虫选择寄主植物的重要因素之一。不同植物所含营养成分存在质和量的差异，对昆虫的生长发育和繁殖产生不同程度的影响。昆虫的取食行为以及与之相关的生物学和生态学效应等也与寄主植物的营养作用有关。因此，明确昆虫与寄主植物间的选择和适应关系，对研究有害昆虫的为害、抗药性以及有益昆虫的饲养与利用等均有重要指导意义。

油桐尺蛾（Buzura suppressaria）是鳞翅目（Lepidoptera）尺蛾科（Geometridae）的一种食叶性害虫，广泛分布于广西、广东、福建、湖南、湖北和浙江等地，其寄主种类丰富，主要为害桉树（Eucalyptusspp.）、油桐（Vernicia fordii）、柑橘（Citrus reticulata）、茶树（Camellia sinensis）和荔枝（Litchi chinensis）等[1]。广西是我国桉树的主要栽培区，同时也是油桐的主产区之一[2-3]，油桐尺蛾大爆发的机率较大。本研究检测了巨尾桉（E.grandis×E.urophylla）广林9 号无性系（GLGU9）和油桐叶片的主要生化物质含量，同时测定油桐尺蛾取食GLGU9 和油桐叶后中肠主要酶类活性的变化，旨在了解油桐尺蛾对寄主植物的选择和适应机制，为明确油桐尺蛾的为害规律、寻找有效的防治策略提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

初代油桐尺蛾采自广西柳州市三门江林场江口分场桉树林地（109°6'E，24°3'N），在广西壮族自治区林业科学研究院实验室内饲养至羽化，交配产卵后收集卵块，待幼虫孵化后分别饲喂GLGU9和油桐叶片。试验开展前，挑选生长状态、大小和重量一致的5龄幼虫进行检测。

1.2 寄主植物

GLGU9 和油桐叶片均采自本课题组试验地。试验开展前，将采集的叶片用蒸馏水洗净，晾干后备用。

1.3 寄主植物叶片生化物质含量测定

取GLGU9 和油桐枝条端部第6 ～10 张叶（成熟叶），将相同树种的叶片去除主叶脉后混合，每2 g为1 份样品，用液氮研磨成粉末后装入5 mL 离心管中备用。测定叶内丹宁、可溶性糖、淀粉和总氮含量。丹宁含量采用钨酸钠-磷钼酸比色法测定[4]，可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法测定[5]，总氮含量采用H2SO4-H2O2消化、半微量蒸馏法[6]测定。上述各项指标测定均设5组重复。

1.4 油桐尺蛾中肠主要酶类活性测定

分别将取食GLGU9 和油桐叶片的5 龄幼虫在冰上迅速解剖（3 头/组），用预冷的生理盐水（0.15 mol/L）冲洗，截取中肠并去掉围食膜。将采集的中肠组织按照鲜质量1∶10 加入磷酸盐缓冲液（0.2 mol/L，pH=6.9），并进行冰浴匀浆，匀浆液用低温冷冻离心机4 000 rpm 离心15 min，收集上清液即酶液。采用Solarbio 公司生产的纤维素酶活性检测试剂盒、中性蛋白酶活性检测试剂盒和超氧化物歧化酶活性检测试剂盒分别检测试虫中肠的纤维素酶、中性蛋白酶和超氧化物歧化酶的酶活力；按照《昆虫生理生化实验》[5]中的方法检测中肠淀粉酶活力，采用李志刚等[7]的方法测定中肠蔗糖酶活力。上述各项指标测定均设5组重复。

1.5 数据处理

采用SPSS 19.0 软件进行分析，独立样本t检验比较组间差异。

2 结果与分析

2.1 寄主植物叶片生化物质含量

GLGU9 叶中的次生物质丹宁含量略高于油桐叶，差异不显著；GLGU9 叶中的营养物质可溶性糖和总氮含量均极显著低于油桐叶（P＜0.01），淀粉含量则极显著高于油桐叶（P＜0.01）（表1）。

表1 两种寄主植物叶片中生化物质的含量Tab.1 Contents of biochemical substances in leaves of two host plants

2.2 油桐尺蛾中肠酶类活性

油桐组幼虫中肠蔗糖酶和中性蛋白酶活性极显著高于GLGU9 组幼虫（P＜0.01），淀粉酶、纤维素酶和超氧化物歧化酶活性则极显著低于GLGU9 组幼虫（P＜0.01）（表2）。

表2 两种寄主植物对油桐尺蛾中肠类活性的影响Tab.2 Effects of two host plants on activities of enzymes in midgut of B.suppressaria

3 结论与讨论

油桐尺蛾的食性较广，在自然状态下能以多种植物为食，桉树和油桐均是油桐尺蛾的寄主植物[8-9]。本研究人员在林间调查时发现，以油桐叶为食的油桐尺蛾的生长速度明显快于以桉树叶为食者，推测可能与两种寄主植物叶片中所含营养成分的差异有关。研究结果显示，油桐叶中的可溶性糖和总氮含量均高于GLGU9叶，淀粉含量则较低。植物中的可溶性糖和淀粉是昆虫新陈代谢所需的重要物质，其含量与植物碳素营养状态密切相关[10]。昆虫从寄主植物摄取的糖类，能够作为一种取食刺激物，提高昆虫取食量，促进其生长发育[11]。植物中的氮源主要为氨基酸，其含量也直接影响植食性昆虫的生长[12]。取食油桐叶的油桐尺蛾生长更快，可能与油桐叶的高含糖量及高总氮含量有关。上述推论与李进步等[13]关于棉蚜（Aphis gossypii）的生长与棉花叶片可溶性糖的含量呈正相关的结论一致。寄主植物叶片中的可溶性糖含量越高、淀粉含量越低，对油桐尺蛾的生长发育越有利，这一结论也与王倩倩等[14]对草地螟（Loxostege sticticalis）的研究结果一致。丹宁是植物产生的一种次生物质，能降低昆虫对蛋白质的消化和吸收，进而降低昆虫的营养效应，丹宁含量越高则昆虫的食物利用率和食物转化率越低，影响昆虫的生长[15]。本研究中，油桐和GLGU9 叶中的丹宁含量差异不显著，因此丹宁可能并不是引起油桐尺蛾生长速度产生差异的原因。

植食性昆虫取食不同寄主植物可能引起中肠消化酶活性的变化，测定昆虫中肠消化酶活性有助于评估昆虫摄取食物的消化水平及对虫体生长发育的影响。研究结果显示，与取食GLGU9 叶相比，油桐尺蛾取食油桐叶后中肠蔗糖酶和中性蛋白酶活性明显增高，而淀粉酶活性则显著降低。结合之前对油桐和GLGU9叶营养成分的检测结果，推测油桐尺蛾中肠消化酶的活性变化可能与寄主植物的营养成分含量有关，油桐叶营养构成中的可溶性糖和总氮的含量均高于GLGU9叶，虫体中相应酶类的活性也随之增高，可促进油桐尺蛾摄取更多的营养物质，获得更快的生长速度。上述结论在其他鳞翅目的研究中也得到了证实。徐伟等[16]发现3 龄舞毒蛾（Lymantria dispar）幼虫取食不同寄主植物后，中肠蛋白酶的活性存在显著差异；王倩倩等[14]在对草地螟的研究中也发现了相同现象，草地螟在取食5种不同寄主植物后，中肠消化酶活性也发生了不同程度的改变。上述研究表明，昆虫通过改变中肠消化酶的活性，适应性地处理不同寄主植物来源的食物，以保障其正常的生命活动。

纤维素是植物界中含量最丰富的天然高分子化合物，部分植食性昆虫通过纤维素酶消化食物中的纤维素，获取其生长发育所需的物质。但目前关于昆虫纤维素酶的研究大部分集中在松墨天牛（Monochamus alternatus）[17]和台湾乳白蚁（Coptotermes formosanus）[18]等少数昆虫上。本研究发现，油桐尺蛾中肠中也存在活性较高的纤维素酶，推测可能与油桐和GLGU9 叶的纤维素含量均较高有关。取食GLGU9 叶油桐尺蛾的中肠纤维素酶活性高于取食油桐叶者，推测GLGU9叶中的纤维素含量高于油桐叶，但该推论还需通过检测两种寄主植物叶片中的纤维素含量来进一步证实。

超氧化物歧化酶为一种保护性酶，是昆虫在进化过程中逐渐形成的抵御外源刺激物和不良因素影响的一种物质。多种植食性昆虫，如棉铃虫（Helicoverpa armigera）[19]、家蚕（Bombyx mori）[20]和小菜蛾（Plutella xylostella）[21]等，在取食不同植物时，体内的超氧化物歧化酶活性会发生变化。在本研究中，GLGU9 组油桐尺蛾中肠超氧化物歧化酶活性显著高于油桐组，这可能是油桐尺蛾适应不同寄主植物的最直接反映。油桐叶对油桐尺蛾中肠酶保护系统的化学刺激低于GLGU9叶，油桐叶可能是油桐尺蛾更适宜的食物。

中肠酶类活性的改变是油桐尺蛾针对不同寄主植物的适应性策略，旨在满足自身生长发育的需求。深入研究油桐尺蛾适应植物化学物质的生理调节机制，对于寻找新的“绿色防控”方法具有重要意义。