不同寄主植物与棉蚜酯酶活性的关系

通过测定不同越冬寄主植物棉蚜Aphis gossypii种群α-乙酸萘酯（α-NA）酯酶的活力,结果表明：山东高密棉田棉蚜种群酯酶活力是北京花椒棉蚜酯酶活力的2.4倍,石榴、木槿上棉蚜酯酶活力是花椒棉蚜酯酶活力的1.3-1.5倍,不同寄主植物棉蚜α-NA酯酶和β-NA酯酶的频率分布表明：鼠李、花椒棉蚜的α-NA酯酶频率分布范围较集中,酯酶活力（每0.033头蚜虫的OD值）小于0.10时的频率分别为70%和62%,其个体累积率达50%时的酯酶活性（EF50）分别为0.08和0.085(每0.033头蚜虫的OD值）;石榴、木槿和棉苗上α-NA酯酶频率分别为25%、31%和45%,其EF50分别的0.154、0.1368和0.1138,酯酶活力明显比鼠李和花椒棉蚜高;高密棉蚜为4%,EF50为0.2113,频率分布范围较宽。β-NA酯酶的频率分布,鼠李、花椒、木槿和棉苗上棉蚜酯酶活力（每0.033头蚜虫的OD值）小于0.10时为52%-62%的个体,EF50分别为0.098、0.084、0.102和0.091,寄主之间差异不大,而石榴和高密棉蚜分别为23%和3%,EF50分别为0.135和0.2136,与其它4个寄主有明显差异。     

滤纸法测定有机磷杀虫剂对棉蚜酯酶的抑制频率(英)

滤纸法(FPT)测试单个棉蚜酯酶活性可以检测棉蚜对有机磷杀虫剂的抗性。为准确测试不同杀虫剂的抗性水平,本文改进了FPT的方法,测定了甲基对硫磷、久效磷和氧乐果对棉蚜个体α-NA酯酶的抑制作用,比较了BCA(敏感)和GCA(抗性)种群的抑制频率。结果指出二种不同浓度的杀虫剂对BCA种群的抑制频率明显高于GCA种群。特别在测定久效磷对经久效磷处理后棉蚜F_2代个体的抑制率,仅有一个棉蚜F_1代的抑制率达19％,其他均无抑制作用,而对未经处理的棉蚜F_1代个体的抑制率均可达70％-90％,但在α-NA酯酶活性上差异不明显。测定同地区三种有机磷杀虫剂对已喷过杀虫剂的棉蚜种群,其个体酯酶抑制频率明显低于未喷杀虫剂的棉蚜种群。这些均表明用FPT测定有机磷杀虫剂对棉蚜个体α-NA酯酶的抑制频率可作为抗性测报技术。     

棉蚜抗氧化乐果品系及敏感品系羧酸酯酶性质的比较

在室内用氧化乐果逐代筛选的棉蚜抗性品系,相对于敏感品系的抗性倍数是17。用α-乙酸萘酯（α-NA）、α-丁酸萘酯（α-NB）、α-磷酸萘酯（α-NP）和β-磷酸萘酯（β-NP）作底物比较研究了氧化乐果抗性和敏感品系棉蚜Aphis gossypii羧酸酯酶的比活力、米氏常数（K_m）和最大反应速度V_max）等有关的动力学常数。以α-NA和α-NB作底物时,抗性品系棉蚜的比活力显著低于敏感品系的;以α-NP和β-NP作底物时,两个品系棉蚜的比活力、K_m和V_max没有明显差异。用α-NA、β-NA作底物染色做酯酶同工酶电泳,抗性品系棉蚜的酯酶同工酶染色比敏感品系棉蚜的浅。     

酶标板法监测棉蚜乙酰胆碱酯酶对杀虫剂的不敏感性

用酶标板法测定了不同浓度有机磷和氨基甲酸酯杀虫剂在反应不同时间内对棉蚜Aphis gossypii乙酰胆碱酯酶(AChE)的抑制作用。结果表明有机磷杀虫剂甲基1605,辛硫磷,久效磷,氧乐果和乙酰甲胺磷对棉蚜AChE均无明显的抑制作用。当用0.01 mol/L灭多威与酶及底物反应1 h对北京棉蚜(敏感)种群AChE的抑制率可达82.4%,与反应2 h 89.4%仅差7%。因此以0.01 mol/L灭多威反应1 h测定棉蚜AChE对它的敏感性是合理的。通过测定北京地区寄主为鼠李和棉花以及山东高密寄主为棉花的棉蚜种群中个体AChE活性的分布和灭多威对其抑制的分布,表明3个棉蚜种群中AChE个体频率的分布差异不大,而灭多威对三个种群个体AChE的抑制率小于30%的个体分别为2.4%、16%和29%。抑制率大于70%的个体分别为72%、33%和1%,与生物测定结果一致。因此,用酶标板法测定棉蚜个体AChE对氨基甲酸酯的不敏感性频率可作为棉蚜对氨基甲酸酯抗性的监测技术,为棉蚜化学防治提供依据。     

抗吡虫啉棉蚜对其他新烟碱类药剂的交互抗性及相关酶的活性变化

为明确抗吡虫啉棉蚜Aphis gossypii对其他新烟碱药剂交互抗性及相关酶活性的变化, 本研究以室内筛选的棉蚜吡虫啉抗性种群、山东夏津县田间多抗种群和敏感种群为材料,采用生测法测定了这3种不同抗性种群棉蚜对呋虫胺和烯啶虫胺的交互抗性,以及3种解毒酶抑制剂对吡虫啉等药剂的增效作用,采用生化分析法测定了这3个种群棉蚜解毒酶及乙酰胆碱酯酶的活性和药剂的抑制作用。结果表明：吡虫啉抗性种群、夏津田间多抗种群的棉蚜对呋虫胺均无交互抗性,但对烯啶虫胺的交互抗性分别达5.28和4.89倍。呋虫胺对抗吡虫啉棉蚜的羧酸酯酶、乙酰胆碱酯酶及谷胱甘肽-S-转移酶都有显著的抑制作用;烯啶虫胺对抗吡虫啉棉蚜的羧酸酯酶、乙酰胆碱酯酶及谷胱甘肽-S-转移酶的抑制作用较小。羧酸酯酶抑制剂TPP和多功能氧化酶抑制剂PBO对吡虫啉和烯啶虫胺都有明显的增效作用,但对呋虫胺的增效作用不明显; 谷胱甘肽-S-转移酶抑制剂DEM对3种药剂均没有明显的增效作用。呋虫胺和烯啶虫胺都可以抑制抗吡虫啉棉蚜的解毒酶及乙酰胆碱酯酶,其中以呋虫胺的抑制效果较为显著。结果显示呋虫胺在抗吡虫啉棉蚜治理中的应用价值较大,其结构可为今后新烟碱类药剂的开发提供参考。     

敌敌畏对不同寄主植物上小菜蛾羧酸酯酶活性的体内抑制

敌敌畏对取食花椰菜、白菜和甘蓝的小菜蛾四龄幼虫β-NA羧酸酯酶的体内抑制动态变化有显的差异。取食不同寄主植物的小菜蛾pNA羧酸酯酶活性在受到敌敌畏的抑制之后,恢复的速度不同,取食花椰菜的小菜蛾pNA羧酸酯酶活性恢复速度最快,取食白菜的次之,而取食甘蓝的最慢。     

转Bt基因抗虫棉对棉蚜的杀虫剂敏感性及解毒酶系的影响

采用浸叶法,以亲本常规棉作对照,室内测定了吡虫啉和辛硫磷对在转Bt基因棉上取食不同世代棉蚜Aphis gossypii Glover的毒力,并用酶标仪测定了转Bt基因棉对棉蚜酯酶、羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶活力的影响。结果表明,棉蚜对吡虫啉和辛硫磷的敏感性并未受Bt棉的影响,2种杀虫剂对分别取食Bt棉1代和多代（60代以上）的棉蚜与取食亲本常规棉棉蚜的LC₅₀值之间均无显著差异。在抗虫棉GK12上取食1代和21代的棉蚜,其酯酶、羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的活力与取食亲本常规棉的棉蚜之间差异不显著。可见,转Bt基因棉对棉蚜的杀虫剂敏感性和解毒酶活力无显著影响。     

北京地区家蝇对拟除虫菊酯的抗药性与α-乙酸萘酯(α-NA)酯酶的关系

 通过1988年以来对北京地区家蝇(Musca domestica L.)抗药性的研究表明,北京朝阳、回龙观、宣武、景陵地区的家蝇种群与海口种群LD_(50)比较,对溴氰菊酯的抗性为5.4—17.2倍,对二氯苯醚菊酯的抗性为2460—3080倍。不同抗性水平的家蝇种群中,α-NA确酶活性大于0.5(A600值(0.01头·15分))的个体频率与其溴氰菊酯和二氯苯醚菊酯的抗性程度具有显著相关(相关系数分别为0.94和0.98)。抗性程度较高的宣武种群平均酯酶活性为280μmol/(mg蛋白质·分),是海口敏感种群的10.5倍。海口种群α-NA酯酶的米氏常数值(Km)为4.49mol/L,分别是朝阳、回龙观、宣武种群的4.7、4.2和2.3倍,说明抗性种群α-NA酯酶对底物的亲合力高于相对敏感的海口种群。     

棉蚜抗氧化乐果品系的羧酸酯酶基因突变

用氧化乐果对室内敏感品系棉蚜Aphis gossypii (Glover)进行抗性选育,经24代筛选,抗性指数达到124.7倍。以α-乙酸萘酯（α-NA）为底物,比较了氧化乐果敏感和抗性品系棉蚜羧酸酯酶的比活力,发现抗性品系羧酸酯酶比活力明显小于敏感品系。对这两个品系的羧酸酯酶基因进行了克隆,通过对抗性和敏感品系羧酸酯酶基因核苷酸序列及推导的氨基酸序列比较,发现抗性品系有4个氨基酸残基发生了替代 (His¹⁰⁴→Arg, Ala¹²⁸→Val, Thr³³³→Asp, Lys⁴⁸⁴→Arg)。对其蛋白质三维结构分析推测只有His¹⁰⁴→Arg的替代是位于其活性中心。棉蚜氧化乐果敏感和抗性品系羧酸酯酶基因cDNA全长的GenBank登录号分别为AY485216和AY485214。     

抗性品系棉蚜乙酰胆碱酯酶和羧酸酯酶的变异

用浸叶法测定了采自我国不同地区(泰安、莱阳、南京、北京和安阳)的棉蚜品系Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ对久效磷、甲胺磷、抗蚜威和灭多威等杀虫剂的抗性水平,各棉蚜品系对杀虫剂的抗性依次为Ⅴ>Ⅳ>Ⅲ,Ⅱ>Ⅰ。进一步研究表明,Ⅴ和Ⅳ品系棉蚜乙酰胆碱酯酶对杀虫剂的敏感性显著下降,Ⅱ品系次之,Ⅲ和Ⅰ品系接近于敏感品系。Ⅴ和Ⅳ品系乙酰胆碱酯酶的Km值显著下降,表明酶发生了质的变化。不同棉蚜抗性品系的酯酶（全酯酶和羧酸酯酶）活性均显著升高,其中Ⅲ品系的酯酶活力为Ⅱ品系的2倍。Ⅴ品系羧酸酯酶Km值达2460.4 μmol/L,而Ⅳ品系仅为84.4 μmol/L,该两个品系羧酸酯酶发生了质的变化。研究结果表明,不同抗性程度的棉蚜品系均存在代谢抗性和靶标抗性。低抗水平的棉蚜品系,以代谢抗性为主,靶标抗性为辅;中抗水平的棉蚜品系,抑或由于解毒代谢酶的活性显著增强,也可能由于靶标的敏感性显著下降;而高抗水平的棉蚜品系,依赖于代谢抗性和靶标抗性的联合作用。     

USING FILTER PAPER TEST FOR DETECTING INHIBITORY FREQUENCY OF ORGANOPHOSPHATE TO ESTERASES IN COTTON APHIDS, APHIS GOSSYPII (GLOVER)

Abstract The individual esterase activity which is measured by filter paper test (FPT) method may determine the resistance of cotton aphids Aphis gossypii (Glover) against organophosphorus (OP) insecticides. For testing accurately resistant level caused by different insecticides, we applied FPT method for measuring inhibitory action of methyl-parathion, monocrotophos and omethoate to α-NA esterase of individual cotton aphids, and compared the inhibitory frequencies of these three insecticides to susceptible population (BCA) and resistant population (GCA). Results showed that their inhibitory frequencies of the susceptible population were evidently higher than that of the resistant population. The inhibitory rate of α-NA esterase in F1 generation individual cotton aphids by monocrotophos was low when the cotton aphid population had been treated in advance with monocrotophos, but it got to 75%-90% when the cotton aphid population had been untreated in advance with monocrotophos. Besides, the differences in esterase activity were not obvious between them. In same region when cotton aphids were treated with insecticides the inhibitory frequency of esterases in individual by the insecticides was lower than counterparts in individual cotton aphids which were not treated with insecticides. All these demonstrated that inhibitory frequency of α-NA esterase in individual cotton aphids by OP insecticides could be used as a technique of forecasting pest resistance.     

棉蚜对寄主的选择及寄主专化型研究

采用叶片选择法,生命表及EPG技术研究了棉蚜对寄主植物的选择和专化性,结果表明,棉花上生长的棉蚜对棉花,西葫芦和西瓜叶片均具有强选择性,而对黄瓜和南瓜选择性弱,西瓜,南瓜和黄瓜上生长的棉蚜对其原寄主选择性强,而对棉花选择性弱,棉花上的棉蚜转接到黄瓜和南瓜上,其存活率和繁殖力极低,棉蚜的取食行为在黄瓜和马铃薯,黄瓜和棉花之间存在明显的寄主专化型,黄瓜与棉花上的棉蚜相互转接均难成功,而黄瓜和马铃薯上的棉蚜转移具有不对称性。     

取食不同寄主植物对棉蚜后代抗药性的影响

测定了5种药剂对棉蚜Aphis gossypii抗氰戊菊酯、吡虫啉品系和敏感品系取食棉花、黄瓜和石榴的后代的毒力,并对它们的后代体内乙酰胆碱酯酶和羧酸酯酶的比活力做了初步探索。结果表明,氰戊菊酯抗性品系取食棉花比取食黄瓜的后代对氰戊菊酯的抗性大76.4倍,对灭多威、氧乐果、硫丹和吡虫啉的抗性也大0.5～4.6倍;取食石榴的后代对5种药剂的抗性介于取食棉花和黄瓜的之间。吡虫啉抗性品系的测定结果与氰戊菊酯抗性品系基本一致。敏感品系取食黄瓜比取食棉花的后代对5种药剂的敏感性更高。3个品系取食不同植物的后代相比,其体内乙酰胆碱酯酶的比活力,取食棉花的为取食黄瓜的2.4～2.8倍;羧酸酯酶的比活力,取食棉花的为取食黄瓜的1.8～2.4倍。证明棉蚜的抗性和敏感品系取食的寄主植物不同,可引起对药剂敏感性的变化。乙酰胆碱酯酶和羧酸酯酶活力的变化均是引起这种变化的重要因素。     

中华稻蝗两地理种群酯酶特性的比较研究

对采自江苏徐州和山西临猗两个种群中华稻蝗进行了马拉硫磷敏感性的生物测定,同时对两个种群的酯酶特性进行了比较研究。生物测定结果表明,徐州种群的LD₅₀值（13.00 μg/g虫重）是临猗种群（4.64 μg/g虫重）的2.8倍;用对氧磷、马拉氧磷、西维因及毒扁豆碱等四种抑制剂对该两个种群的酯酶的体外抑制研究表明,两个种群所含酯酶大都为B型酯酶;酯酶动力学研究结果表明,徐州种群动力学参数米氏常数（K_m值）和最大反应速度（V_max值）均较临猗种群为高;用α-乙酸萘酯（α-NA）、α-丁酸萘酯（α-NB）和β-乙酸萘酯（β-NA）三种底物测定酯酶活性,在雌性稻蝗中,徐州种群比临猗种群分别高2.02、1.58和1.28倍,雄性中则分别高2.71、1.67和1.33倍;对两个种群酯酶活性频率分布进行比较,徐州种群中酯酶活性高的个体数远大于临猗种群。我们推测徐州种群酯酶的生化特性可能不同于临猗种群,这可能与地理分布、生态环境和食物条件不同有关,杀虫剂选择压力不同可能也起一定的作用。     

棉蚜寄主专化型及其形成的行为机理

通过生活在甜瓜和棉花上的棉蚜Aphisgossypii Glover的行为,研究棉蚜的寄主专化型及其形成的行为机理。生物学观察显示： 两类棉蚜在寄主植物相互交换以后,定居数显著减少,棉花蚜型棉蚜的繁殖系数及若虫存活率显著下降,说明棉蚜存在甜瓜蚜型和棉花蚜型两种寄主专化型。通过刺探电位技术研究棉蚜的取食行为,以探索其寄主专化型形成的行为机理。结果表明： 甜瓜蚜型棉蚜在棉花上的取食行为容易被中断,但其口针定位韧皮部的能力并没有显著削弱;而棉花蚜型棉蚜在甜瓜上的取食行为受到更大的影响,口针无法顺利定位至韧皮部,并在2 h内根本无法在筛管内取食。生物学观察和EPG取食行为分析都显示： 与甜瓜蚜型棉蚜相比,棉花蚜型棉蚜对寄主的要求更严格-寄主专化程度更高,对寄主的利用率更高。