茉莉酸对斜纹夜蛾解毒功能的影响

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茉莉酸是一种植物激素,能够激活植物的化学防御,是植物的防御信号分子。茉莉酸不仅对植物有重要的生理作用,同时,可以作为昆虫自身解毒系统激活的信号。本研究选择斜纹夜蛾(SpodopteralituraFabricius(Lepidoptera:Noctuidae))为实验材料,从个体水平通过生物测定的方法,比较茉莉酸对昆虫生长发育的影响;运用分光光度法测定茉莉酸对斜纹夜蛾解毒酶羧酸酯酶(CarE)、谷胱甘肽-S-芳基转移酶(GST)和靶标酶乙酰胆碱酯酶(AchE)的比活力的影响;在分子水平上,采用半定量RT-PCR检测手段,分析了斜纹夜蛾中肠中三个解毒酶基因CYP450、CYP4S9V2和CYP4M15的表达模式。结果如下: 1.茉莉酸不会直接影响斜纹夜蛾的生长发育,但经茉莉酸预处理过的斜纹夜蛾幼虫比对照未经茉莉酸预处理幼虫对烟碱的耐受力更强。2.9μg/g茉莉酸预处理后又经烟碱处理的幼虫,48小时后的相对生长率(210.88%)和最终的化蛹率(75%)显著高于未经过预处理、只受烟碱处理的幼虫(48小时后的相对生长率137.55%,化蛹率44%)。290μg/g茉莉酸预处理幼虫,再饲喂含有烟碱的饲料,48小时后的相对生长率为192.85%,最终的化蛹率为88%,蛹重0.34g,都显著高于未经预处理、只受烟碱处理的幼虫(48小时后的相对生长率137.55%,最终的化蛹率44%,蛹重0.30g),而前者处理后幼虫的最终死亡率为10%,显著低于后者处理(60%)。 2.茉莉酸对斜纹夜蛾中肠羧酸酯酶(CarE)比活力有明显的抑制作用,随着茉莉酸浓度升高,对CarE的抑制作用逐渐增强,与对照组相比,不同浓度茉莉酸处理组CarE比活力分别为对照组的48.36%、46.50%和38.53%。50n∥g茉莉酸对斜纹夜蛾头壳中乙酰胆碱酯酶(AchE)比活力有一定的抑制作用,但是影响不显著,其比活力为对照组的64.64%;2.9μg/g茉莉酸对AchE比活力产生了显著的诱导作用,其比活力为对照组的156.75%。茉莉酸对斜纹夜蛾中肠谷胱甘肽-S-芳基转移酶(GST)比活力影响不显著。 3.CYP450基因与甘蓝夜蛾CYP9A13有76%的同源性,可能与斜纹夜蛾解毒代谢和味觉、嗅觉感受有关。CYP450在健康幼虫中具有一定的表达,茉莉酸处理斜纹夜蛾后,CYP450基因表达均高于对照;基因CYP4M15(可能参与斜纹夜蛾对外源物质的相关代谢过程)在健康幼虫中表达量非常的低,茉莉酸处理后,其表达量显著的增加,属于诱导表达型基因;CYP4S9V2基因(与斜纹夜蛾对农药的抗性有关,参与斜纹夜蛾的解毒过程)在健康幼虫中肠中有一定的表达,50ng/g茉莉酸处理后,没有检测到该基因的表达,2.9μg/g茉莉酸处理斜纹夜蛾后,该基因表达量开始增加,低于对照组水平,290μg/g茉莉酸处理后该基因表达量和对照组健康幼虫差异不大。 斜纹夜蛾可以感受植物中茉莉酸信号,并启动相关的解毒途径,达到利用这种信号提高自身的解毒能力,而且解毒能力的提高也不会使昆虫付出额外的生态代价,对环境的适应性也并没有降低。由于昆虫解毒酶基因主要存在于CYP6家族,但是目前对斜纹夜蛾CYP6基因还未见任何报道,如能进一步研究茉莉酸对斜纹夜蛾中肠CYP6家族解毒酶基因表达的影响效果,则有望为揭示昆虫解毒机制提供更多的信息。
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