李海平，張海珠，龐保平，常 靜

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，呼和浩特 010019)

4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗的毒力和對ATPase活性的抑制

李海平，張海珠，龐保平*，常 靜

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，呼和浩特 010019)

化學(xué)防治是草原蝗蟲防治的主要應(yīng)急措施，亞洲小車蝗是內(nèi)蒙古草原的優(yōu)勢種。采用點滴法測定了4種菊酯類殺蟲劑聯(lián)苯菊酯、高效氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和甲氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力。結(jié)果表明，聯(lián)苯菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力最強(qiáng)，LD50值為0.004 8 μg/頭，高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和甲氰菊酯的LD50值分別為：0.022 7、0.012 2和0.005 1 μg/頭。同時明確了4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻離體ATPase活性都有一定程度的抑制作用。當(dāng)藥劑濃度為1×10-4mol/L時，高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、聯(lián)苯菊酯和甲氰菊酯對Na+-K+-ATPase的抑制分別為：57.62%、55.34%、45.70%和20.94%，對Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制分別為：58.30%、58.05%、41.80%和19.35%。在濃度范圍為1×10-4～1×10-8mol/L，4種殺蟲劑對亞洲小車蝗ATPase活性的抑制存在明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。

亞洲小車蝗； 菊酯類殺蟲劑； 毒力； ATPase； 抑制

內(nèi)蒙古自治區(qū)有各類草原7 880萬hm2，可利用面積6 359萬hm2，約占全國天然草原面積的1/4，占全區(qū)土地總面積的67.49%，是我國最重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地之一。20世紀(jì)末，由于無序開墾、超強(qiáng)度放牧以及氣候變化等因素，致使草場退化，蝗蟲發(fā)生嚴(yán)重，而蝗蟲的猖獗危害又加劇了草原的退化，由此形成了惡性循環(huán)[1-2]。 亞洲小車蝗(OedaleusasiaticusB.-Bienko) 是我國北方草原的優(yōu)勢害蟲，以禾本科植物為食。同時亞洲小車蝗也是內(nèi)蒙古草原的主要成災(zāi)種，一般占整個蝗蟲種群的50%～60%，嚴(yán)重發(fā)生時可達(dá)到90%以上[3-4]。亞洲小車蝗不但在草原為害，由于其具有遷飛的習(xí)性，經(jīng)常侵入城市，給人們生活也帶來不便[5-6]。

對于草原蝗蟲的治理一般采用綜合治理的方法，化學(xué)防治是蝗蟲綜合治理的重要措施之一，也是在蝗蟲大暴發(fā)時采取的主要應(yīng)急方法，其滅蝗率高達(dá)90%?；瘜W(xué)農(nóng)藥治蝗具有經(jīng)濟(jì)、簡便、快速、高效、效果穩(wěn)定等特點，特別是應(yīng)用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥，速度快、效率高，對于大面積、高密度猖獗發(fā)生的蝗蟲是必不可少的手段[6-7]。化學(xué)防治蝗蟲采用的藥劑近年來一般以有機(jī)磷和菊酯類殺蟲劑為主[5,8-10]。有機(jī)磷主要以馬拉硫磷為主，由于馬拉硫磷毒性強(qiáng)、殺蟲譜廣，對周圍環(huán)境有很大的影響，因此馬拉硫磷的使用逐年減少[11-12]。菊酯類藥劑則包括溴氰菊酯、高效氯氰菊酯、氰戊菊酯和聯(lián)苯菊酯等[13]。菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗的防治效果較好，且由于其對環(huán)境的污染較小，近年來使用廣泛。ATPase是菊酯類殺蟲劑的主要靶標(biāo)之一，研究已經(jīng)證實不同的菊酯類殺蟲劑對昆蟲ATPase有一定的抑制作用[14]。但關(guān)于菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗ATPase的抑制卻未見報道。本文選取了幾種常用的菊酯類殺蟲劑，研究了其對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力及其對體內(nèi)ATPase活性的抑制，試圖從毒力和作用機(jī)制兩方面來篩選對亞洲小車蝗有很好防治效果的菊酯類殺蟲劑，為亞洲小車蝗的應(yīng)急化學(xué)防治用藥提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

亞洲小車蝗蝗蝻采自內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗。采集回來在實驗室飼養(yǎng)5 d后，挑選大小、發(fā)育相似的3齡蝗蝻進(jìn)行試驗。四子王旗在近年的蝗蟲防治中，主要使用高效氯氰菊酯，4.5%高效氯氰菊酯乳油用量為525～600 mL/hm2，采用大型動力機(jī)械噴霧，每年大約使用一次。

1.2 供試藥劑

95%高效氯氟氰菊酯(lambda-cyhalothrin)原藥、96%聯(lián)苯菊酯(bifenthrin)原藥、27%高效氯氰菊酯(beta-cypermethrin)原藥、40%甲氰菊酯(fenpropathrin)原藥(由江蘇揚(yáng)農(nóng)化工股份有限公司提供)；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.3 生物活性測定

將不同菊酯類藥劑原藥溶于丙酮中，制成100 mg/L的母液。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果，稀釋成6個不同的等比濃度梯度。然后用微量點滴器將2 μL藥液點滴于亞洲小車蝗3齡蝗蝻的前胸背板處。每個處理10頭蝗蝻， 3次重復(fù)。48 h后觀察其死亡情況。檢查時用鑷子輕觸蝗蝻，不能活動為死亡。

1.4 ATPase的提取

將10頭亞洲小車蝗蝗蝻置于玻璃勻漿器中，加入2 mL Tris-HCl 緩沖液(pH7.4，含0.05% TritonX-100)，在冰浴條件下勻漿。勻漿液在4 ℃ 3 000×g下離心10 min,取上清液，再在10 000×g下離心30 min，棄去上清液，沉淀用上述緩沖液再溶解作為酶源備用。

1.5 ATPase活性測定

本試驗ATPase活性測定均依照ATP酶測試盒(南京建成生物工程研究所第一分所產(chǎn)品)說明進(jìn)行。

1.6 菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗蝗蝻ATPase活性的抑制

將供試藥劑用丙酮配成一定濃度的母液，然后再用緩沖液稀釋至所需濃度(現(xiàn)配現(xiàn)用)，在反應(yīng)體系中加入酶液和藥劑，其他步驟和ATPase 的活力測定方法相同。抑制率的計算公式為：

抑制率(%)=(對照ATPase活性—藥劑處理后ATPase 活性)/對照ATPase 活性× 100。

1.7 蛋白質(zhì)含量的測定

參照Bradford考馬斯亮藍(lán)G-250法[15]。用牛血清蛋白(BSA)測定蛋白含量，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算酶液中的蛋白含量。去污劑(如TritonX-100)等干擾測定，但少量的去污劑可通過用適當(dāng)?shù)膶φ障?。試驗所制備的酶液中含有TritonX-100，但在測定酶液蛋白含量前要對此酶液進(jìn)行高倍稀釋，并在測定時通過在對照中加入等量的TritonX-100以消除誤差。

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

數(shù)據(jù)用POLO軟件處理，計算出LD50值和斜率(b)。對抑制率進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換后進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力

4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力測定結(jié)果見表1。96%的聯(lián)苯菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力最強(qiáng)，LD50值為0.004 8 μg/頭，而高效氯氟氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力相對最弱，LD50值為0.022 7 μg/頭。高效氯氰菊酯和甲氰菊酯介于兩者之間。

表14種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力

Table1Toxicitiesoffourpyrethroidstothethird-instarlarvaeofO.asiaticus

農(nóng)藥名稱Insecticide致死中量/μg·頭-1LD5095%置信限/μg·頭-195%Fiduciallimit(upper?lower)斜率Slope±SE高效氯氟氰菊酯lambda?Cyhalothrin0．02270．0128～0．05551．303±0．422高效氯氰菊酯beta?Cypermethrin0．01220．0074～0．01822．000±0．536甲氰菊酯Fenpropathrin0．00510．0023～0．02040．849±0．274聯(lián)苯菊酯Bifenthrin0．00480．0023～0．00623．561±1．150

2.2 4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻體內(nèi)ATPase活性的抑制作用

當(dāng)藥劑濃度為1×10-8mol/L和1×10-4mol/L時，4種藥劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻離體ATPase活性的抑制作用見表2。 4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻離體ATPase活性都有抑制作用。當(dāng)濃度為1×10-4mol/L時，高效氯氟氰菊酯和高效氯氰菊酯對Ca2+-Mg2+-ATPase 的抑制程度略高于Na+-K+-ATPase，聯(lián)苯菊酯和甲氰菊酯對Na+-K+-ATPase的抑制略高于Ca2+-Mg2+-ATPase。當(dāng)濃度為1×10-8mol/L，4種藥劑對Na+-K+-ATPase的抑制都高于對Ca2+-Mg2+-ATPase。

表24種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻體內(nèi)ATPase的抑制作用1)

Table2InhibitionofATPasefromO.asiaticusbyfourpyrethroids

藥劑Insecticide抑制率/%InhibitionrateNa+-K+-ATPase1×10-4mol/L1×10-8mol/LCa2+-Mg2+-ATPase1×10-4mol/L1×10-8mol/L高效氯氟氰菊酯lambda?Cyhalothrin(57．62±8．40)a(15．91±3．12)a(58．30±5．60)a(10．42±1．22)a高效氯氰菊酯beta?Cypermethrin(55．34±5．23)a(20．02±3．21)a(58．05±6．24)a(17．51±2．11)a聯(lián)苯菊酯Bifenthrin(52．59±1．36)a(16．93±0．56)a(46．61±4．30)b(9．23±0．01)a甲氰菊酯Fenpropathrin(20．94±2．11)b(7．00±1．23)b(19．35±3．21)c(6．13±0．12)b

1) 每一個藥劑的抑制率都是3次重復(fù)的結(jié)果,同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著。 Inhibition rate of each insecticide was the results of 3 replicates.Data within a column followed by different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05).

2.3 4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻體內(nèi)ATPase抑制的劑量效應(yīng)關(guān)系

圖1顯示了4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻體內(nèi)ATPase活性抑制的劑量效應(yīng)關(guān)系。由圖1可以看出，4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡幼蟲體內(nèi)ATPase活性抑制都呈一定的劑量效應(yīng)關(guān)系。隨抑制劑濃度的升高，抑制程度加強(qiáng)。高效氯氟氰菊酯和高效氯氰菊酯對Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制相似，而聯(lián)苯菊酯和甲氰菊酯在試驗的所有濃度范圍內(nèi)，對Na+-K+-ATPase的抑制都明顯高于對Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制。

3 討論

擬除蟲菊酯類殺蟲劑主要具有觸殺作用，可以用來防治鱗翅目、直翅目等害蟲。楊新華等研究發(fā)現(xiàn)， 高效氯氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力LC50為0.009 84 mg/mL[16]，本試驗中，高效氯氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力LD50為0.012 2 μg/頭。紀(jì)明山等研究也發(fā)現(xiàn)，高效氯氰菊酯、聯(lián)苯菊酯、高效氯氟氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力都較高[17]，表明這幾種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗蝗蝻都有較強(qiáng)的毒力。

菊酯類殺蟲劑的作用靶標(biāo)很多，ATPase是其主要的作用位點之一。很多研究已經(jīng)證實，菊酯類殺蟲劑可以抑制昆蟲體內(nèi)ATPase活性[14, 18-19]。李海平等研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)苯菊酯、高效氯氟氰菊酯等菊酯類殺蟲劑對二化螟Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有一定程度的抑制作用[14]。Li et al.在研究溫度對菊酯類殺蟲劑對二化螟毒力影響時也發(fā)現(xiàn)，聯(lián)苯菊酯在供試的溫度范圍內(nèi)，對二化螟Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有抑制作用[18]。但抑制作用沒有本試驗中對亞洲小車蝗的抑制作用強(qiáng)。何運(yùn)轉(zhuǎn)等的研究也有類似的結(jié)論[19]。何恒果等研究發(fā)現(xiàn)，甲氰菊酯對柑橘全爪螨抗性和敏感品系的Na+-K+-ATPase都有一定程度的抑制作用[20]。本試驗也發(fā)現(xiàn)，甲氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有抑制作用。

圖1 不同藥劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻ATPase抑制的劑量-效應(yīng)關(guān)系Fig.1 Inhibition of ATPase activity by pyrethroids at different concentrations

目前全國草原蟲害面積約0.198億hm2，嚴(yán)重受害面積0.084億hm2，蝗蟲是主要的害蟲之一，內(nèi)蒙古草原是主要的受危害地區(qū)之一，對蝗蟲的化學(xué)防治以菊酯類藥劑為主。蒙進(jìn)軍等通過田間試驗發(fā)現(xiàn)，5%高效氯氰菊酯油劑在有效用量為18.75～22.5 g/hm2時, 防效在80%以上[10]。陳景蓮等在內(nèi)蒙古包頭市達(dá)茂旗的試驗也證實，4.5%高效氯氰菊酯乳油在525 mL/hm2時，防效在96.6%以上[9]。筆者的研究同時證明，高效氯氰菊酯和聯(lián)苯菊酯對對亞洲小車蝗3齡蝗蝻有很強(qiáng)的毒力，在毒理機(jī)制上對亞洲小車蝗3齡蝗蝻ATPase也有很強(qiáng)的抑制作用，未來在蝗蟲大暴發(fā)時，可以作為應(yīng)急措施，作為化學(xué)防治亞洲小車蝗的應(yīng)急備選藥劑。

高效氯氟氰菊酯和甲氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的作用比較復(fù)雜。高效氯氟氰菊酯對亞洲小車蝗的LD50值很大，說明毒力作用較小，但對亞洲小車蝗3齡蝗蝻ATPase的抑制作用卻比較強(qiáng)。甲氰菊酯則正好相反，其對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力是供試的4種藥劑中最強(qiáng)的，但對亞洲小車蝗3齡蝗蝻ATPase的抑制作用卻最弱，提示這兩種藥劑對亞洲小車蝗的作用比較復(fù)雜，應(yīng)繼續(xù)深入研究其作用機(jī)理。

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ToxicitiesoffourpyrethroidsandtheirinhibitiontoATPaseinOedaleusasiaticus

Li Haiping，Zhang Haizhu，Pang Baoping，Chang Jing

(CollegeofAgronomy,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010019,China)

The toxicities of four pyrethroid insecticides to third-instar larvae ofOedaleusasiaticusB.-Bienko were measured through the micro-topical application technique.The results showed that the larvae were most sensitive to bifenthrin among the four insecticides tested, and its LD50was 0.004 8 μg/larva.The LD50values oflambda-cyhalothrin,beta-cypermethrin and fenpropathrin were 0.022 7 μg/larva, 0.012 2 μg/larva and 0.005 1 μg/larva, respectively.It was showed that the four pyrethroids tested could inhibit the activity of ATPase in the larvae.When the final concentration of pyrethroids was 1×10-4mol/L, the percentages of inhibition to Na+-K+-ATPase by the four pyrethroids insecticides were 57.62% (lambda-cyhalothrin), 55.34% (beta-cypermethrin), 45.70% (bifenthrin) and 20.94% (fenpropathrin), respectively, and the percentages of inhibition to Ca2+-Mg2+-ATPase were 58.30% (lambda-cyhalothrin), 58.05% (beta-cypermethrin), 41.80% (bifenthrin) and 19.35% (fenpropathrin), respectively.The inhibition to ATPase activity by the four pyrethroids was increased with the increasing of pyrethroid concentration from 1×10-4to 1×10-8mol/L.

Oedaleusasiaticus; pyrethroid; toxicity; ATPase; inhibition

2013-05-23

： 2013-06-25

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(200903021)

Q 965.9

： ADOI： 10.3969/j.issn.0529-1542.2014.01.015

* 通信作者 Tel:0471-4318472; E-mail:pangbp@imau.edu.cn