5种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的毒力及其生理酶活性的影响

樊宗芳，宋洁蕾，桂富荣,2，和淑琪*

1云南农业大学植物保护学院，云南省生物资源保护与利用国家重点实验室，云南 昆明 650201；2云南省高原特色农业产业研究院，云南 昆明 650201

西花蓟马Frankliniellaoccidentalis(Pergande)又称苜蓿蓟马，属缨翅目Thysanoptera蓟马科Thripidae花蓟马属(张桂芬等,2011)，是一种全球性外来入侵物种，具有寄主范围广、生活场所隐秘、个体小、生殖力强、生长发育快、易对农药产生抗性等特点，会对蔬菜、花卉等造成毁灭性危害(Reitzetal.，2020，2011)。花蓟马F.intonsa(Trybom)是西花蓟马的本地近缘种，在云南广泛分布，可危害花卉、蔬菜、水稻等作物(Qianetal.,2017)。除直接取食危害外，西花蓟马和花蓟马均是番茄斑萎病毒属病毒的主要传播媒介(Jones,2005; Ullmanetal.,2002; Whitfieldetal.,2005)，并且所致损失远远超过直接取食危害(Reitz,2009; Zhangetal.,2019)。

目前，蓟马类害虫的防治仍以化学防治为主，混配杀虫剂的大量使用加速了蓟马类害虫的抗药性发展，致使常用药剂效果显著下降，防治困难加剧(付步礼等,2014)。研究表明，西花蓟马较花蓟马对高浓度CO2、药剂胁迫适应能力更强(胡昌雄等,2018; 刘建业等,2017；Heetal.,2017)。充分了解西花蓟马与本地近缘种花蓟马对常用杀虫剂的敏感性差异，有利于诠释入侵蓟马种类与本地蓟马种类之间的种群动态关系，因地制宜选择合适的杀虫剂，延缓抗性发展速度。

外界环境变化时昆虫体内酶系会被各种外源或内源化合物诱导，使昆虫能够迅速找到最适的生存对策(李灿等,2007)。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、过氧化物酶(peroxidase，POD)和过氧化氢酶(catalase，CAT)是昆虫体内3种重要的保护酶，昆虫可通过改变体内保护酶的活性增强其耐药性和抗逆性(贾变桃等,2016)。此外，羧酸酯酶(carboxylesterase，CarE)、谷胱甘肽转移酶(glutathione S-transferase，GST)和乙酰胆碱酯酶(acetylcholine esterase，AChE)是昆虫体内3种重要的代谢酶系，能够代谢大量的外源毒素，是昆虫适应逆境胁迫及植物防御的重要方式(Tiwarietal.,2011)。

本研究测定了5种不同作用机理的杀虫剂对入侵物种西花蓟马及本地近缘种花蓟马的室内毒力，比较了2种蓟马体内保护酶和解毒酶的活性差异，旨在为合理选择高效杀虫剂，科学防治该类害虫及进一步研究提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

西花蓟马和花蓟马均采自云南省昆明市呈贡县斗南镇花卉苗圃培育基地(102°46′56.15″E，24°54′14.63″N)。四季豆PhaseolusvulgarisL.(种子购于南京金盛达种子有限公司)置于室内八角瓶中种植。饲养条件：人工气候箱温度(25±1)℃、相对湿度65%±5%、光周期16 L∶8 D，连续饲养30代以上，期间未接触任何杀虫剂。

1.2 供试药剂及试剂盒

60 g·L-1乙基多杀菌素悬浮剂(美国陶氏益农公司)、70%吡虫啉水分散粒剂(江苏东宝农化股份有限公司)、5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐微乳剂(甲维盐，深圳诺普信农化股份有限公司)、1.8%阿维菌素乳油(河北威远生化农药有限公司)、25%噻虫嗪水分散粒剂[先正达(中国)投资有限公司]。

保护酶及解毒酶活性测定试剂盒均购于南京建成生物工程公司。

1.3 试验方法

1.3.1 5种药剂对西花蓟马和花蓟马的毒力测定 参照NY/T 1154.16-2013《农药室内生物测定试验准则》，将供试药剂按等差或等比数列稀释成5个浓度，每个浓度4个重复，以清水为对照。采用浸渍法进行毒力测定：培养皿(d=9 cm)用不同浓度的药液浸泡1 h，自然晾干；四季豆豆荚(长度5 cm)用药液浸泡30 s，自然晾干后放入对应浓度的培养皿内，每皿1根，并分别接入羽化2 d的西花蓟马或花蓟马成虫各50头，培养皿用保鲜膜封口，用昆虫针在保鲜膜上扎40～50个孔，以保证气体流通，置于人工气候箱中。48 h后记录试虫死亡数(用毛笔轻触虫体无反应记为死亡)。

1.3.2 酶源制备 取羽化2 d的西花蓟马和花蓟马成虫，分别用5种杀虫剂的亚致死浓度(LC25)处理48 h，收集处理后存活的西花蓟马和花蓟马各0.2000 g(约12500头)，加入9倍量生理盐水，在冰浴条件下匀浆，将匀浆液于4 ℃、7500 r·min-1离心10 min，取上清液为SOD、POD、CAT、GST和AChE的测定酶源；收集处理后存活的西花蓟马和花蓟马各0.2000 g(约12500头)，加入2 mL试剂盒中的试剂一，在冰浴条件下匀浆，将匀浆液置于4 ℃、12000 r·min-1离心30 min，取上清液为CarE测定酶源。

1.3.3 酶活性测定 SOD、POD、CAT、GST、AChE和CarE活性测定参照检测试剂盒说明书进行。每个处理重复4次。

1.4 数据处理

采用SPSS 25.0软件Probit模块拟合毒力回归方程，并计算杀虫剂亚致死浓度(LC25)和致死中浓度(LC50)，同一药剂对2种蓟马的毒力比值(西花蓟马LC50/花蓟马LC50)采用TDR(toxicity difference ratio)表示(Lu & Gao,2009)；采用独立样本t检验(t-test)分析同一药剂处理不同物种以及处理和对照的差异显著性；采用one-way ANOVA(Duncan′s)分析不同药剂处理同一物种的差异显著性，显著水平设定为P=0.05。

2 结果与分析

2.1 5种农药对西花蓟马及花蓟马的室内毒力

由表1可知，乙基多杀菌素、甲维盐、吡虫啉和噻虫嗪对西花蓟马的毒力均低于花蓟马(乙基多杀菌素：t=5.712,P<0.05；甲维盐：t=6.137,P<0.01；吡虫啉：t=3.874，P<0.05；噻虫嗪：t=12.866，P<0.001)，毒力差异比(TDR)均大于2.0，其中乙基多杀菌素对2种蓟马的TDR最高，达9.66。相反，阿维菌素对西花蓟马的毒力显著高于花蓟马(t=-6.295，P<0.05)，TDR为0.03。此外，5种杀虫剂对同一种蓟马的毒力也存在一定差异，5种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的毒力大小依次为：乙基多杀菌素>甲维盐>阿维菌素>吡虫啉>噻虫嗪。

表1 5种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马的毒力

2.2 5种杀虫剂对西花蓟马与花蓟马保护酶活性的影响

清水对照的西花蓟马SOD活性显著高于花蓟马SOD活性，且是花蓟马的1.32倍(图1A)。5种杀虫剂的亚致死剂量(LC25)对西花蓟马SOD活性均呈显著诱导作用。其中，阿维菌素对西花蓟马SOD活性诱导作用最强，为326.40 U·mg-1，是对照的9.37倍；而对于花蓟马，乙基多杀菌素、甲维盐和阿维菌素对其SOD活性有显著诱导作用，吡虫啉和噻虫嗪对SOD活性影响不显著，其中，乙基多杀菌素对花蓟马SOD活性诱导作用最强，为245.35 U·mg-1，是对照的9.32倍。阿维菌素、吡虫啉和噻虫嗪处理后西花蓟马SOD活性高于花蓟马SOD活性(P<0.05)，分别是花蓟马的1.53、1.73和1.49倍；乙基多杀菌素和甲维盐处理后，西花蓟马体内SOD活性则显著低于花蓟马SOD活性。

清水处理的西花蓟马体内POD活性略低于花蓟马POD活性(P>0.05)，是花蓟马的0.67倍(图1B)。乙基多杀菌素、甲维盐、阿维菌素和吡虫啉对西花蓟马和花蓟马POD活性呈显著诱导作用，其中，吡虫啉对西花蓟马和花蓟马诱导作用最强，分别为298.67和246.79 U·mg-1，是对照的37.10和20.57倍；噻虫嗪对西花蓟马POD活性呈诱导作用，而对花蓟马POD活性呈抑制作用(P>0.05)。而经甲维盐和阿维菌素处理后，2个物种之间POD活性差异不显著；乙基多杀菌素、吡虫啉和噻虫嗪处理后西花蓟马体内POD活性显著高于花蓟马POD活性，分别为花蓟马POD活性的1.34、1.21和2.55倍。

清水对照的西花蓟马体内CAT活性显著低于花蓟马CAT活性，是花蓟马的0.70倍(图1C)。阿维菌素和噻虫嗪对西花蓟马体内CAT活性有显著诱导作用，而甲维盐对西花蓟马体内CAT活性有显著抑制作用，乙基多杀菌素和吡虫啉对其没有显著影响；对于花蓟马，阿维菌素对CAT活性有显著的诱导作用，而吡虫啉和噻虫嗪则显著抑制CAT活性，乙基多杀菌素和甲维盐对其没有显著影响；其中阿维菌素对西花蓟马和花蓟马CAT活性诱导作用最强，分别为22.69和38.56 U·mg-1，是对照的1.42和1.69倍。甲维盐和阿维菌素处理后，西花蓟马CAT活性显著低于花蓟马CAT活性，仅为花蓟马CAT的0.58、0.34和0.59倍，吡虫啉和噻虫嗪处理的西花蓟马CAT活性显著高于花蓟马CAT活性，分别是花蓟马的5.20和2.57倍。

图1 5种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马体内保护酶活性的影响

2.3 5种杀虫剂对西花蓟马与花蓟马解毒酶活性的影响

清水处理的西花蓟马体内CarE活性略低于花蓟马CarE活性(P>0.05)，仅为花蓟马的0.97倍(图2A)。乙基多杀菌素、甲维盐、阿维菌素和吡虫啉对西花蓟马和花蓟马体内CarE活性均呈显著诱导作用，而噻虫嗪对2种蓟马的CarE活性没有显著影响，其中，阿维菌素对西花蓟马和花蓟马CarE活性诱导作用最强，分别为12.53和11.99 U·mg-1，是对照的3.61和3.37倍。乙基多杀菌素、甲维盐和阿维菌素处理后西花蓟马体内CarE活性略高于花蓟马CarE活性，分别是花蓟马的1.05、1.10和1.05倍；而吡虫啉处理后西花蓟马CarE活性略低于花蓟马CarE活性(P>0.05)。

清水处理的西花蓟马体内GST活性略低于花蓟马GST活性(P>0.05)，仅为花蓟马的0.93倍(图2B)。乙基多杀菌素、甲维盐和阿维菌素对西花蓟马和花蓟马体内GST活性均呈显著诱导作用，而吡虫啉和噻虫嗪对2种GST活性没有显著影响，其中，乙基多杀菌素对西花蓟马和花蓟马蓟马的GST活性诱导作用最强，分别为77527.59和66927.39 U·mg-1，是对照的1.56和1.26倍。5种杀虫剂处理后西花蓟马GST活性均高于花蓟马GST活性(P>0.05)。

清水处理的西花蓟马体内AChE活性略低于花蓟马AChE活性(P>0.05)，是花蓟马的0.88倍(图2C)。乙基多杀菌素、吡虫啉和噻虫嗪对2种蓟马AChE活性均呈显著诱导作用，而甲维盐和阿维菌素对两种蓟马AChE活性没有显著影响，其中，乙基多杀菌素对西花蓟马和花蓟马AChE诱导作用最强，分别为2.34和2.22 U·mg-1，是对照的3.44和2.88倍。乙基多杀菌素、阿维菌素和吡虫啉处理的西花蓟马AChE活性均高于花蓟马AChE活性，分别是花蓟马的1.05、1.49和1.54倍，而噻虫嗪处理的西花蓟马AChE活性略低于花蓟马AChE活性(P>0.05)，仅为花蓟马的0.90倍。

图2 5种杀虫剂对西花蓟马和花蓟马体内CarE(A)、GST(B)、AChE(C)活性的影响

本研究结果表明，不同杀虫剂对不同蓟马体内保护酶(SOD、POD、CAT)和解毒酶(CarE、GST、AChE)活性的诱导或抑制作用不同。乙基多杀菌素仅抑制西花蓟马的CAT活性，对其他酶活性均呈显著诱导作用，但对花蓟马体内的保护酶和解毒酶均呈诱导作用。甲维盐抑制2种蓟马的CAT活性，但对其他酶活性均有诱导作用。阿维菌素、吡虫啉和噻虫嗪对西花蓟马体内保护酶和解毒酶活性均有诱导作用；而阿维菌素抑制花蓟马体内AChE活性，吡虫啉抑制花蓟马体内CAT活性，噻虫嗪对花蓟马体内POD、CAT和GST活性具有抑制作用。

3 讨论

外来物种成功入侵新的栖境后，往往较本地物种具有明显的生理或生态优势(Qianetal.,2018)，能够更快适应不良的环境变化(如提高农药的耐受性等)，从而占据更多的可利用资源，并在与本地物种的竞争中获胜(Byers,2002; Petcheyetal.,1999)。本研究在室内测定了不同药剂对入侵种西花蓟马和本地近缘种花蓟马成虫的毒力，结果表明：乙基多杀菌素对西花蓟马的毒力最高(LC50=0.28 mg·L-1)，与张治科等(2019)所测结果类似。乙基多杀菌素是微生物源杀虫剂，对环境友好，可将其作为防治蓟马的优先选择药剂。西花蓟马对5种杀虫剂的敏感性普遍低于花蓟马，表明西花蓟马较花蓟马具有更强的耐药性。Zhaoetal.(2017)和Reitzetal.(2020)研究表明，经杀虫剂介导后，西花蓟马较本地蓟马表现出更强的种间竞争优势。

昆虫体内的保护酶(SOD、CAT和POD)相互协调，参与细胞内自由基的产生与清除，其中，SOD的功能是催化超氧阴离子自由基(O2-)歧化生成过氧化氢(H2O2)，而CAT和POD具有分解H2O2的能力(Ahmad & Pardini，1990)，3种保护酶相互协调使自由基维持在一个较低的水平，从而避免自由基毒害(李周直等，1994)。在外界刺激物(如化学农药、不良环境因素等)的作用下，昆虫体内保护酶活性会发生相应变化，从而维持正常的生理代谢(查黎春，2011)。本研究中，不同杀虫剂处理对2种蓟马体内的保护酶活性的影响不尽相同。乙基多杀菌素和甲维盐显著诱导西花蓟马和花蓟马体内SOD和POD活性，但西花蓟马体内SOD活性显著低于花蓟马体内SOD活性，说明乙基多杀菌素和甲维盐处理后西花蓟马相较于花蓟马产生更少的H2O2，从而避免了H2O2的毒害；乙基多杀菌素处理后，西花蓟马体内POD活性显著高于花蓟马，说明西花蓟马通过诱导POD活性分解体内的H2O2，从而降低其对机体的氧化损伤；而经甲维盐胁迫后，西花蓟马体内POD活性略低于花蓟马，推测该差异是2种蓟马本身差异造成的；经乙基多杀菌素和甲维盐处理后，2种蓟马体内CAT可能不参与对H2O2的分解。吡虫啉和噻虫嗪对西花蓟马SOD活性呈显著诱导作用，而对花蓟马SOD无显著影响，同时吡虫啉显著诱导2种蓟马POD活性，且西花蓟马POD活性显著高于花蓟马POD活性，而噻虫嗪对2种蓟马POD活性无显著影响；吡虫啉和噻虫嗪均对西花蓟马CAT活性有诱导作用，但显著抑制花蓟马的CAT活性，说明西花蓟马通过升高体内POD和CAT活性来分解体内大量H2O2，从而减轻其毒害作用。阿维菌素对2种蓟马体内保护酶活性均呈显著诱导作用，且西花蓟马SOD活性显著高于花蓟马SOD活性，但西花蓟马体内POD和CAT活性低于花蓟马，说明阿维菌素对西花蓟马的氧化损伤高于花蓟马，这可能是西花蓟马对阿维菌素的敏感性强于花蓟马的原因之一。

昆虫的解毒酶系(AChE、CarE和GST)在对农药的代谢中起重要作用，解毒能力增强是昆虫对农药产生抗性的主要原因之一(杨慧等，2020)；昆虫解毒酶系的活性可以被各种外源、内源化合物诱导，这使得昆虫在受到环境胁迫时体内酶能迅速作出反应，从而存活下来(王智卿和刘长明，2010)。本研究中，对照西花蓟马解毒酶(CarE、AChE、GST)活性略低于花蓟马解毒酶活性，而经乙基多杀菌素、甲维盐和阿维菌素处理后，西花蓟马CarE活性则略高于花蓟马CarE活性；经5种杀虫剂胁迫后，西花蓟马GST活性均高于花蓟马；乙基多杀菌素、阿维菌素和吡虫啉处理后，西花蓟马AChE活性高于花蓟马AChE活性，说明西花蓟马可通过升高体内解毒酶活性来应对杀虫剂胁迫，也说明入侵种西花蓟马较本地种花蓟马具有更强的解毒代谢能力。

昆虫受到化学药剂胁迫后，体内酶活性的变化是一个复杂的过程，受不同药剂类型、药剂处理浓度和时间、昆虫龄期等因素的影响(何发林等，2019; 张珏锋等，2018)。本研究仅比较了2种蓟马在不同杀虫剂LC25剂量下处理48 h后保护酶、解毒酶活性的变化，不同处理时间及不同处理浓度对其影响尚需进一步研究。