小麦酚酸类化合物对麦长管蚜生长发育及解毒酶活性的影响

麦长管蚜Sitobion avenae(Fabricius)是我国各小麦产区中的重要害虫,危害严重时会造成小麦大幅减产,通过种植抗蚜品种小麦来防治麦长管蚜是一种既经济又高效的办法。酚酸是小麦植株中的一类次生代谢物,在小麦抵抗蚜虫危害中发挥着重要作用。本研究测试了小麦中11种酚酸类化合物对麦长管蚜的杀虫活性,并选择其中活性最强的三种化合物进行了进一步测试。此外,还测试了这三种化合物在亚致死浓度下对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响。最后,为探讨其杀虫机理,检测了取食这三种酚酸后麦长管蚜体内解毒酶的活性,以及相关基因表达量的变化。研究结果如下:1、探究了11种酚酸类化合物对麦长AMG510管蚜二龄若蚜的杀虫活性。结果表明,在96h饲喂处理后,对二龄若蚜杀虫活性最高的是原儿茶酸、2,5-二羟基苯甲酸和丁香酸,其对应的LC_(50)分别是537.82 mg/L、849.10 mg/L和889.88 mg/L,他们与阳性对照鱼藤酮(LC_(50)为668.60 mg/L)的杀虫活性水平相当。因此,选择这三种酚酸进行后续试验。使用三种酚酸类化合物对小麦进行室外喷雾处理,结果发现与对照组相比1000mg/L浓度的三种酚酸喷雾处理14天后麦长管蚜数量都显著降低,2,5-二羟基苯甲酸喷雾处理7天、14天和21天均能使蚜虫数量比对照组显著降低,说明2,5-二羟基苯甲酸可能具有潜在的应用价值。2、使用含亚致死浓度(LC_(10)和LC_(30))的三种酚酸的人工饲料分别对麦长管蚜二龄若蚜进行饲喂,探究其对麦长管蚜生活史的影响。结果表明,三种酚酸在亚致死浓度下均能使麦长管蚜种群的种群倍增时间显著延长,净繁殖率、内禀增长率和周限增长率显著下降,且其浓度越高下降幅度越大。2,5-二羟基苯甲酸和丁香酸在两种亚致死浓度处理时均能显著延长麦长管蚜的总发育历期。三种酚酸的亚致死浓度处理均使麦长管蚜的繁殖力和成蚜体重显著降低、成蚜存活时间显著缩短。3、使用含不同浓度(LC_(30)和LC_(60))的三种酚酸的人工饲料对麦长管蚜二龄若蚜进行96 h饲喂处理,测定其对麦长管蚜体内三种解毒酶活性的影响。结果表明,麦长管蚜二龄若蚜在LC_(30)浓度的丁香酸和LC_(60)浓度的2,5-二羟基苯甲酸饲喂处理后谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性比对照组显著升高,两种浓度的原儿茶酸对GST活性诱导效果均不显著。与对照组相比LC_(60)浓度的丁香酸处理可以显著抑制麦长管蚜体内羧酸酯酶(CarE)活性,但其他浓度酚酸处理对CarE活性的影响均没有显著差异。两种浓度的原儿茶酸和丁香酸处理与对照组相比均可以显著抑制乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性,而2,5-二羟基苯甲酸使AchE与对照组相比被显著激活。4、使用含不同浓度(LC_(30)和LC_(6BMS-907351作用0))的三种酚酸的人工饲料对麦长管蚜二龄若蚜进行96 h饲喂处理,测定其对麦长管蚜体内三种解毒酶基因表达量的影响。结果表明,三种酚酸均能使麦长管蚜SaGSTT1基因表达量比对照组显著上调,推测SaGSTT1基因可能是调控麦长管蚜对酚酸解毒代谢的关键基因。与对照组相比只有LC_(60)浓度的原儿茶酸能显著上调SaCarE6基因的表达量,其他浓度酚酸处理差异均不显著。LC_(30)和LC_(60)浓度的丁香酸、LC_(30)浓度的原儿茶酸和2,5-二羟基苯甲酸饲喂麦长管蚜后能够使SaAchE1基因表达量比对照组显著下调,但LC_(60)浓度的原儿茶酸和2,5-二羟基苯甲酸处理后SaAchE1基因表达量与对照组相比显著上调。综上,本研究对11种酚酸类化合物对麦长管蚜的杀虫活性进行了测定,并选出了其中杀虫活性最高的三个化合物进行试验。经探究发现,使用三种酚酸对小麦进行喷雾处理一定时间后会减少麦长管蚜的种群数量。麦长管蚜在取食含三种酚酸的人工饲料后生长发育和繁殖受到显著的抑制,其体内解毒酶活性和相关基因表达量也发生了不同的变化,这说明不同酚酸类化合物会引起麦长管蚜体内发生不同的生理生化反应ER-Golgi intermediate compartment,具体的调控机制还需要进一步研究。本研究为利用小麦中酚酸类化合物防治麦长管蚜提供了理论依据,也为为进一步探究麦长管蚜对小麦中酚酸类化合物的解毒代谢机制提供了参考。