李藝瓊+姚羽芯+彭正強(qiáng)+呂寶乾+金啟安+溫海波
摘要:為探明椰心葉甲對(duì)椰樹不同生長(zhǎng)階段葉片選擇性取食的營(yíng)養(yǎng)生理機(jī)制,研究椰樹心葉、半展葉、展葉的營(yíng)養(yǎng)成分含量差異以及這3個(gè)生長(zhǎng)階段葉片對(duì)椰心葉甲5齡幼蟲中腸6種消化酶活性的影響。結(jié)果表明,椰樹葉片營(yíng)養(yǎng)成分中,蔗糖、淀粉、脂肪含量均為心葉中最低,展葉中最高,粗纖維含量無顯著差異;椰心葉甲幼蟲在取食不同生長(zhǎng)階段的椰樹葉片后,中腸消化酶活性有顯著變化,取食椰樹半展葉、展葉的椰心葉甲5齡幼蟲中腸蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶及脂肪酶比取食心葉的椰心葉甲5齡幼蟲均有顯著下降,而無論是取食椰樹心葉、半展葉還是展葉,椰心葉甲5齡幼蟲中腸消化酶均為淀粉酶活性最高,蛋白酶次之。
關(guān)鍵詞:椰心葉甲;寄主植物;營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);消化酶活性
中圖分類號(hào): S433.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2017)07-0094-04
椰心葉甲[Brontispa longissima (Gestro)]屬鞘翅目(Coleoptera)鐵甲科(Hispidae),是棕櫚科植物的重要害蟲,自2002年入侵海南省后,椰心葉甲迅速擴(kuò)散繁殖,現(xiàn)已擴(kuò)散蔓延到海南全省,廣東、廣西、云南、福建等部分地區(qū)也有發(fā)生危害[1]。椰心葉甲在我國(guó)南方的入侵和暴發(fā)嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境[1]。在野外,椰心葉甲成蟲和幼蟲均取食椰樹等寄主未展開的心葉表皮組織,形成與葉脈平行的狹長(zhǎng)褐色條斑,心葉展開后呈大型褐色壞死條斑,嚴(yán)重時(shí)整株死亡[2]。
植食性昆蟲通過取食寄主植物來獲取生長(zhǎng)發(fā)育所需的糖類、蛋白質(zhì)和脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。糖類是昆蟲重要的植物源營(yíng)養(yǎng),同時(shí)也是重要的能量來源,特別是在繁殖和飛行方面[3]。蛋白質(zhì)是植食性昆蟲必需的植物源營(yíng)養(yǎng),昆蟲可以通過取食含有蛋白質(zhì)的植物來獲取氨基酸,而這些氨基酸含有多種用途,如直接用于昆蟲蛋白質(zhì)的生物合成,特別是信息素和神經(jīng)肽[4]。寄主植物的數(shù)量和質(zhì)量是決定昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的最重要因素,每種寄主都含有不同種類和含量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[5]。Zhang等的研究表明,寄主植物營(yíng)養(yǎng)成分含量的不同,可顯著影響昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖[3,6-8]。
昆蟲中腸消化酶主要包括α-淀粉酶、蔗糖酶、纖維素酶、半纖維素酶、蛋白酶及脂肪酶[9],用來消化分解通過取食攝入的糖類、纖維素、蛋白質(zhì)和脂肪。昆蟲消化酶在將通過取食攝入的混合食物原料轉(zhuǎn)變成為小分子物質(zhì)并提供能量及代謝物中扮演著重要的角色[10]。同時(shí),不同寄主植物含有不同含量的營(yíng)養(yǎng)元素、不同的抑制因子以及次生代謝物質(zhì),因此可以影響昆蟲的消化酶活性,寄主植物的任何變化都會(huì)影響這些消化酶的活性及隨后的生理過程[11]。Mardani-Talaee等研究表明,在取食不同寄主植物時(shí),昆蟲消化酶活性會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變[5,11-15]。
當(dāng)研究昆蟲防治方法時(shí),對(duì)目標(biāo)昆蟲的生理學(xué)、中腸生理生化反應(yīng)過程及中腸微生物的深入了解是至關(guān)重要的[16]。故本研究從椰樹不同生長(zhǎng)階段葉片營(yíng)養(yǎng)成分含量差異及對(duì)中腸消化酶活性的影響出發(fā),探究其寄主選擇的營(yíng)養(yǎng)代謝機(jī)制,這對(duì)闡明椰心葉甲取食選擇性及開發(fā)利用酶抑制劑防治椰心葉甲等都具有重要意義。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
1.1.1供試蟲源供試椰心葉甲為中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所昆蟲飼養(yǎng)室在溫度(26±2)℃、濕度(75±5)%條件下,分別以椰樹心葉、半展葉、展葉飼養(yǎng)至5齡的椰心葉甲健康蟲體。
1.1.2供試寄主植物試驗(yàn)中采用的植物材料為椰樹的心葉、半展葉、展葉,均采自海南省儋州市長(zhǎng)坡鎮(zhèn)椰樹林場(chǎng),試驗(yàn)前將采自田間的葉片清洗干凈,晾干后備用。
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1不同生長(zhǎng)階段椰樹葉片營(yíng)養(yǎng)成分含量測(cè)定測(cè)定心葉、半展開葉、完全展開葉的營(yíng)養(yǎng)成分含量。蔗糖含量測(cè)定采用紫外分光光度法[17];淀粉含量測(cè)定采用紫外分光光度法[17];粗纖維含量測(cè)定采用酸堿劑洗滌法[18];粗蛋白含量測(cè)定采用微量凱氏定氮法[19];粗脂肪含量測(cè)定采用索氏提取法[20]。
1.2.2酶液制備分別采集心葉、半展開葉和完全展開葉飼養(yǎng)的個(gè)體大小一致的椰心葉甲5齡幼蟲各10頭,在冰浴上解剖取其中腸,置于勻漿器中加入1 mL預(yù)先冰浴的蒸餾水在冰浴中勻漿,4 ℃、10 000 r/min離心10 min,取上清液,置于 -20 ℃ 冰箱冷藏,作為酶源備用。樣品蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[21],以牛血清蛋白(BSA)為標(biāo)準(zhǔn)蛋白。
1.2.3淀粉酶活性測(cè)定淀粉酶活性測(cè)定采用3,5-二硝基水楊酸法[22],并略加改進(jìn)。在5 mL試管中分別加入 320 μL 檸檬酸緩沖液(0.1 mol/L,pH值=5)、150 μL酶液以及250 μL 0.1%淀粉溶液,混勻后于35 ℃水浴中溫育 30 min,溫育結(jié)束后加入1 mL二硝基水楊酸(DNS)試劑以停止反應(yīng)。最后將反應(yīng)混合物沸水浴10 min,冷卻后于540 nm處讀取D540 nm。采用麥芽糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=5.032 6x-0.019 9,r=0.998 1;y為 540 nm 處吸光度;x為麥芽糖濃度,mg/mL)計(jì)算樣品反應(yīng)后麥芽糖含量。淀粉酶活性以單位時(shí)間、單位質(zhì)量樣品蛋白中麥芽糖的物質(zhì)的量[μmol/(mg·min)]表示??瞻讓?duì)照以緩沖液代替酶液。
1.2.4蔗糖酶活性測(cè)定蔗糖酶活性測(cè)定采用3,5-二硝基水楊酸法[23],并略加改進(jìn)。除反應(yīng)底物為1%蔗糖,緩沖液為磷酸鹽緩沖液(0.2 mol/L,pH值=6.5),反應(yīng)時(shí)間為 60 min,葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=6.021 6x+0.008 3,r=0.999 1)外,其余步驟與“1.2.3”節(jié)中相同。
1.2.5纖維素酶活性測(cè)定纖維素酶活性測(cè)定采用3,5-二硝基水楊酸法[24],并略加改進(jìn)。除反應(yīng)底物為2%羧甲基纖維素鈉(CMC),緩沖液為檸檬酸緩沖液(0.05 mol/L,pH值=6.0),反應(yīng)時(shí)間為60 min,反應(yīng)溫度為50 ℃,葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=10.293 0x-0.027 5,r= 0.998 0)外,其余步驟與“123”節(jié)中相同。