魯智慧 和淑琪 郭晉 陳亞平 胡雪瓊 李浩 謝琦 桂富榮

摘要：【目的】明確取食不同寄主植物對(duì)草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）幼蟲體內(nèi)消化酶、保護(hù)酶和解毒酶活性的影響，為進(jìn)一步探究草地貪夜蛾的寄主選擇及適應(yīng)機(jī)制提供理論依據(jù)。【方法】在室內(nèi)用玉米、小麥、馬鈴薯和煙草4種寄主植物葉片飼喂草地貪夜蛾初孵幼蟲至5齡，測(cè)定取食不同寄主植物后草地貪夜蛾體內(nèi)消化酶（脂肪酶、胃蛋白酶和α-淀粉酶）、保護(hù)酶[超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）]和解毒酶[谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）、羧酸酯酶（CarE）、多功能氧化酶（MFO）和細(xì)胞色素P450（CYP450）]的活性變化，并比較4種寄主植物葉片次生代謝物（總酚、單寧和類黃酮）及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)）含量，分析草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)酶活變化與寄主植物次生代謝物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的相關(guān)性。【結(jié)果】取食馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)脂肪酶和胃蛋白酶活性均高于或顯著高于取食其余3種寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲（P<0.05，下同），而取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)α-淀粉酶活性（0.48±0.08 U/mg）最高，顯著高于取食其他3種寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲。取食馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)SOD和POD活性均顯著高于取食其他3種寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲，而取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)CAT活性最高（225.54±51.56 U/mg），是取食玉米葉片草地貪夜蛾幼蟲的2.71倍。取食馬鈴薯和煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)GST、CYP450和MFO活性均高于取食玉米和小麥葉片的草地貪夜蛾幼蟲，其中取食馬鈴薯和煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)GST活性（100.50±4.71和98.69±6.21 U/mg）顯著高于取食玉米和小麥葉片的草地貪夜蛾幼蟲GST活性（54.85±1.94和70.62±4.04 U/mg）;而CarE活性在取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)最高，為184.79±9.05 U/g。4種寄主植物葉片中總酚、單寧和類黃酮含量均表現(xiàn)為馬鈴薯>玉米>小麥>煙草，而可溶性糖含量在小麥葉片最高（18.65±1.08 mg/g），可溶性蛋白含量以馬鈴薯葉片最高（306.30±29.07 mg/g），煙草葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量均最低。皮爾森線性相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果表明，取食不同寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)部分消化酶和保護(hù)酶活性與寄主植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和次生代謝物含量顯著相關(guān)?！窘Y(jié)論】草地貪夜蛾在不同寄主植物上表現(xiàn)出較強(qiáng)的生理可塑性，其幼蟲可通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)消化酶活性，最大限度地利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量不同的寄主植物，并通過(guò)調(diào)節(jié)保護(hù)酶和解毒酶活性增強(qiáng)對(duì)寄主植物次生代謝物或有毒物質(zhì)的適應(yīng)性，從而實(shí)現(xiàn)其寄主譜的擴(kuò)張。

關(guān)鍵詞： 草地貪夜蛾;消化酶;保護(hù)酶;解毒酶;寄生植物;次生代謝物;營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

中圖分類號(hào)： S433.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2020）10-2461-09

Effects of host plants on activities of three groups of enzymes in Spodoptera frugiperda（Smith） larvae

LU Zhi-hui1， HE Shu-qi1， GUO Jin2， CHEN Ya-ping1， HU Xue-qiong3*，

LI Hao1， XIE Qi1， GUI Fu-rong1，4*

（1Plant Protection College， Yunnan Agricultural University/State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Bioresources in Yunnan， Kunming? 650201， China; 2 Yunnan Agricultural Environmental Protection Monitoring Station， Kunming? 650201， China; 3Yunnan Climate Center， Kunming? 650034， China; 4Yunnan Plateau Characteristic Agriculture Industry Research Institute， Kunming? 650201， China）

Abstract：【Objective】To clarify the effects of different host plants on activities of threegroups of enzymes（digestive enzymes， protective enzymes and detoxification enzymes）in fall armyworm（FAW），Spodoptera frugiferda（Smith） larvae， and provide theoretical basis for further study on host selection and adaptation mechanism of S. frugiferda. 【Method】Leaves of four host plants， including maize， wheat， potato and tobacco， were used to feed FAW larvae from the 1st instar to the 5th instar， and the activities of digestive enzymes（lipase， pepsin， and α-amylase）， protective enzymes[superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD）， and catalase（CAT）] and detoxification enzymes [glutathione S-transferase（GST）， carboxylesterase（CarE），multifunctional oxidase（MFO），? cytochrome P450（CYP450）] in the 5th instar of S. frugiperda were determined. The secondary metabolites（total phenols， tannins， flavonoids） and nutrients substance （soluble sugars， soluble proteins） content in the four host plant leaves were tested， and the correlation between enzyme activities in FAW larvae and the contents of secondary metabolites and nutrients in host plants was analyzed. 【Result】The activities of lipase and pepsin inlarvae fed on potato leaves were higher or significantly higher than those in larvae fed on the other three host plant leaves（P<0.05， the same below）， while the α-amylase activity in larvae fed on tobacco leaves（0.48±0.08 U/mg） was highest， which was significantly higher thanlarvae fed onother three host plants. The activities of SOD and POD in larvae fed on potato leaves were significantly higher than those in larvae fed on the other three host plant leaves. The CAT activity（225.54±51.56 U/mg） in larvae fed on tobacco leaves was the highest， which was as 2.71 times as that in larvae fed on maize; the activities of GST， CYP450 and MFO in larvae fed on potato and tobacco leaves were higher than those in larvae fed on maize and wheat leaves， the GST activity in larvae fed on potato and tobacco leaves（100.50±4.71 U/mg and 98.69±6.21 U/mg） were significantly higher than in larvae fed on maize and wheat leaves （54.85±1.94 U/mg and 70.62±4.04 U/mg）. The activity of CarE was the highest in larvae that fed on tobacco leaves（184.79±9.05 U/g）. The contents of total phenols， tannins， and flavonoids in the four host plant leaves werethe highest in potato， followed by corn and wheat， and werethe lowest in tobacco. The soluble sugar content was the highest in wheat leaves（18.65±1.08 mg/g）， and the soluble protein content was the highest in potato leaves（306.30±29.07 mg/g）， soluble sugar content were soluble protein content were the lowest in tobacco leaves. Pearsons linear correlation coefficient indicated that some of the activities of digestive and protective enzymes in S. frugiperda larvae fed on different host plants were significantly related to the content of host plant nutrients and secondary metabolites. 【Conclusion】S. frugiperda shows strong physiological plasticity on different host plants. Its larvae may increase the activities of digestive enzymes to absorb as much nutrition as possible from plants， and regulate activities of protective and detoxification enzymes to increase the adaptability to secondary metabolites and toxin substances in host plants. The larvae flexible adaptation ability may be an important reason for the wide range of host plants.

Key words： Spodoptera frugiferda（Smith）; digestive enzyme; protective enzymes; detoxification enzyme; host plant; secondary metabolites; nutrients substance

Foundation item：The National Key Researchand Development Program（2019YFD0300101）;Yunnan Key Science and Technology Project（2019ZG009）

0 引言

【研究意義】草地貪夜蛾[Spodoptera frugiperda（Smith）]俗稱秋粘蟲，隸屬于鱗翅目（Lepidoptera）夜蛾科（Noctuidae）灰翅夜蛾屬，該蟲對(duì)農(nóng)作物的危害性大、擴(kuò)張力強(qiáng)，給美洲、非洲及東南亞地區(qū)的農(nóng)作物生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失（Day et al.，2017; 郭井菲等，2018）。2019年1月，草地貪夜蛾首次入侵我國(guó)（姜玉英等，2019b），截至2019年10月，該蟲已在我國(guó)26個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的1518個(gè)市（區(qū)、縣）中被發(fā)現(xiàn)，見蟲面積達(dá)100多萬(wàn)ha（姜玉英等，2019a），對(duì)我國(guó)糧食安全構(gòu)成重大威脅。草地貪夜蛾為多食性害蟲，可取食包括玉米、水稻等重要糧食作物在內(nèi)的76科353種寄主植物（Montezano et al.，2018），因此，探究不同寄主植物對(duì)草地貪夜蛾酶活性的影響，明確草地貪夜蛾對(duì)寄主植物的選擇適應(yīng)機(jī)制，對(duì)科學(xué)防控該蟲及保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】相關(guān)研究表明，寄主植物不同，草地貪夜蛾發(fā)育歷期（吳正偉等，2019）、蛹重（戴釬萱等，2020）、繁殖力、幼蟲存活率和成蟲羽化率等生活史特征（邱良妙等，2020）及抗寒能力（張悅等，2020）等均不相同。徐蓬軍等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，與取食玉米的個(gè)體相比，取食非嗜好作物煙草的草地貪夜蛾雖能完成其生活史，但幼蟲發(fā)育歷期延長(zhǎng)，體重和蛹重減小，幼蟲死亡率高，適合度顯著降低。李定銀等（2020）研究表明，取食花生的草地貪夜蛾凈增殖率、內(nèi)稟增長(zhǎng)率、繁殖力及幼蟲體重和蛹重均高于取食蕎麥和生姜的草地貪夜蛾。取食小麥后，草地貪夜蛾的食物利用率、幼蟲存活率和卵孵化率均顯著低于取食玉米的草地貪夜蛾（呂亮等，2020）。植食性昆蟲的發(fā)育適合度往往取決于寄主植物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和防御特性（Bernays et al.，1994;Dicke and Baldwin，2010;Wu and Baldwin，2010），昆蟲的存活率、繁殖力、體重和蛹重等生活史特征通常在以營(yíng)養(yǎng)最佳、毒素濃度較低的植物為食時(shí)增加（Bernays et al.，1994; Pérez-Harguindeguy et al.，2003; Unsicker et al.，2008）。不同寄主植物的營(yíng)養(yǎng)成分及次生代謝物含量不同，從而導(dǎo)致植食性昆蟲體內(nèi)酶活（如消化酶、保護(hù)酶和解毒酶等）發(fā)生改變。已有研究表明，取食大豆的小地老虎體內(nèi)保護(hù)酶活性高于取食白菜和玉米的小地老虎幼蟲（張林林等，2013）;取食不同寄主植物的美國(guó)白蛾幼蟲體內(nèi)乙酰膽堿酯酶（AchE）、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GSTs）、羧酸酯酶（CarE）和昆蟲細(xì)胞色素P450（P450）的活性存在顯著差異（李路莎等，2018）;寄主植物能影響金銀花尺蠖（Heterolocha jinyinhuaphaga）體內(nèi)消化酶活性（向玉勇等，2020）。【本研究切入點(diǎn)】草地貪夜蛾寄主范圍廣泛，但針對(duì)不同寄主植物對(duì)草地貪夜蛾體內(nèi)酶活性的影響鮮見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以三大主要糧食作物（玉米、小麥和馬鈴薯）及云南省重要經(jīng)濟(jì)作物煙草的植物葉片飼喂草地貪夜蛾初孵幼蟲至5齡后，測(cè)定其體內(nèi)消化酶、保護(hù)酶和解毒酶活性的差異，并分析與寄主植物葉片內(nèi)次生代謝物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的關(guān)系，以明確取食不同寄主植物對(duì)草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)3類酶活性的影響規(guī)律，為進(jìn)一步探究草地貪夜蛾的寄主選擇及適應(yīng)機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

1. 1. 1 供試蟲源 草地貪夜蛾于2019年5月采自云南省玉溪市元江縣（東經(jīng)101°58′，北緯23°35′，海拔421 m），在人工氣候箱（MG -300A，上海一恒科學(xué)儀器有限公司）內(nèi)飼養(yǎng)10代以上[溫度（27.0±0.5）℃，相對(duì)濕度（70±5）%，光周期L∶D=16 h∶8 h]。成蟲羽化后，以1∶1的雌雄比配對(duì)，取同一雌蟲產(chǎn)下的卵粒用于試驗(yàn)。

1. 1. 2 供試寄主植物 選擇受草地貪夜蛾危害較嚴(yán)重的2種禾本科糧食作物玉米（Zea mays L.）（中農(nóng)甜488）和小麥（Triticum aestivum L.）（長(zhǎng)豐2112）、云南山區(qū)主要糧食作物馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）（云南老品種黃皮黃心馬鈴薯）及云南省重要的經(jīng)濟(jì)作物煙草（Nicotiana tabacum L.）（云煙87）共4種寄主植物。

購(gòu)買上述寄主植物種子，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用花盆種植，所用土壤在種植前用立式壓力蒸汽滅菌鍋（LT-CPS，立德泰勀科學(xué)儀器有限公司）進(jìn)行滅菌消毒處理。所有寄主植物置于1.6 m×0.9 m×1.1 m的籠子內(nèi)（300目紗網(wǎng)覆蓋）栽培，生長(zhǎng)期間不施用任何化肥和農(nóng)藥，定期澆水，每2 d隨機(jī)更換花盆位置。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 試蟲飼養(yǎng) 將初孵幼蟲接入裝有寄主植物葉片的玻璃指形管（直徑2.6 cm，高度8 cm）內(nèi)進(jìn)行單頭飼養(yǎng)，試管口用150目紗網(wǎng)封口，在管壁上編號(hào)，放入人工氣候箱[溫度（27.0±0.5）℃，相對(duì)濕度（70±5）%，光周期L∶D=16 h∶8 h]中飼養(yǎng)。每種寄主植物飼養(yǎng)90頭幼蟲，每天定時(shí)更換新鮮的寄主植物葉片，并清理管中的糞便，每天8：00和20：00定時(shí)觀察并記錄幼蟲蛻皮情況直至5齡，將蛻皮進(jìn)入5齡的幼蟲用液氮速凍后保存于-80 ℃冰箱備用。

1. 2. 2 草地貪夜蛾體內(nèi)酶活測(cè)定 分別采用南京建成生物工程研究所[用于胃蛋白酶、α-淀粉酶、脂肪酶、過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）和羧酸酯酶（CarE）測(cè)定]、上海優(yōu)選生物科技有限公司[用于細(xì)胞色素P450（CYP450）活性測(cè)定）和蘇州格瑞思生物科技有限公司[用于多功能氧化酶（MFO）活性測(cè)定]生產(chǎn)的試劑盒進(jìn)行酶活測(cè)定。取供試?yán)ハx1頭，放入4 ℃的2～5 mg生理鹽水中漂洗干凈后用濾紙拭干，稱重，放入2 mL離心管中。定量加入每種試劑盒指定所需的組織勻漿介質(zhì)，用組織搗碎機(jī)10000～15000 r/min上下研磨60 s制成組織勻漿。將制備好的組織勻漿用低溫高速離心機(jī)4 ℃冷凍離心。取上清液作為待測(cè)酶液備用。

按照試劑盒說(shuō)明分別測(cè)定并計(jì)算出取食不同寄主植物至5齡的草地貪夜蛾體內(nèi)消化酶（胃蛋白酶、α-淀粉酶、脂肪酶）、保護(hù)酶（POD、SOD、CAT）和解毒酶（GST、CarE、MFO、CYP450）活性。

1. 2. 3 寄主植物次生物質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量測(cè)定

采用南京建成生物工程研究所（用于總酚、類黃酮、可溶性糖和可溶性蛋白含量測(cè)定）和蘇州格瑞思生物科技有限公司（用于單寧含量測(cè)定）生產(chǎn)的試劑盒進(jìn)行測(cè)定。收集1.1.2中用于飼喂草地貪夜蛾幼蟲的4種寄主植物葉片，按照試劑盒說(shuō)明測(cè)定并計(jì)算葉片內(nèi)的次生代謝物（總酚、單寧、類黃酮）和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白）含量。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019和SPSS 22.0進(jìn)行處理，應(yīng)用單因素方差分析（One-way ANOVA）進(jìn)行差異顯著性分析，采用Duncans新復(fù)極差法（P=0.05）對(duì)處理間差異顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)，運(yùn)用Pearson線性相關(guān)性分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)間相關(guān)分析（P=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2. 1 取食不同寄主植物對(duì)草地貪夜蛾體內(nèi)消化酶活性的影響

取食不同寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)消化酶活性存在一定差異，其中，取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)α-淀粉酶活性（0.48±0.08 U/mg）最高（圖1-A），顯著高于取食其他3種寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲（P<0.05，下同），取食玉米、小麥和馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)α-淀粉酶活性無(wú)顯著差異（P>0.05，下同）;取食馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)脂肪酶（圖1-B）和胃蛋白酶（圖1-C）活性均最高，分別達(dá)59.46±7.79 U/g和4.24±1.25 U/mg，除胃蛋白酶活性與取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲無(wú)顯著差異外，均顯著高于取食其余寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲。

2. 2 取食不同寄主植物對(duì)草地貪夜蛾體內(nèi)保護(hù)酶活性的影響

取食不同寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)保護(hù)酶活性存在一定差異，其中，取食馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)SOD（圖2-A）和POD（圖2-B）活性最高，分別達(dá)48.97±5.79和62.90±4.81 U/mg，顯著高于取食其他3種寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲，取食其他3種寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)SOD和POD活性均無(wú)顯著差異;取食馬鈴薯和煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)CAT活性顯著高于取食玉米葉片的草地貪夜蛾幼蟲，其中取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)CAT活性最高，達(dá)225.54±51.56 U/mg，為取食玉米葉片草地貪夜蛾幼蟲CAT活性的2.71倍（圖2-C）。

2. 3 取食不同寄主植物對(duì)草地貪夜蛾體內(nèi)解毒酶活性的影響

取食不同寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)解毒酶活性存在一定差異。取食茄科植物馬鈴薯和煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)GST（圖3-A）、CYP450（圖3-B）和MFO（圖3-C）活性較取食禾本科植物玉米和小麥葉片的草地貪夜蛾幼蟲高，其中，取食馬鈴薯和煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)GST活性（100.50±4.71和98.69±6.21 U/mg）顯著高于取食玉米和小麥葉片的草地貪夜蛾幼蟲GST活性（54.85±1.94和70.62±4.04 U/mg），取食同一科的2種作物葉片（馬鈴薯與煙草、玉米與小麥）間無(wú)顯著差異。取食馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)CYP450活性最高，為55.14±4.43 ng/mL，顯著高于取食小麥和玉米葉片的草地貪夜蛾幼蟲;而取食不同寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)MFO活性無(wú)顯著差異。取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)CarE活性最高，為184.79±9.05 U/g，顯著高于取食小麥葉片的草地貪夜蛾幼蟲CarE活性（134.89±9.30 U/g），取食玉米葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)CarE活性略高于取食小麥和馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲，三者間差異不顯著（圖3-D）。

2. 4 4種寄主植物葉片中的次生代謝物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果

由表1可知，4種寄主植物葉片中的次生代謝物總酚、單寧和類黃酮含量均表現(xiàn)為馬鈴薯>玉米>小麥>煙草，馬鈴薯葉片中的總酚、單寧和類黃酮含量分別是煙草葉片的5.38、6.07和4.29倍。其中，單寧含量在不同寄主植物間差異顯著;馬鈴薯葉片的總酚含量高達(dá)38.68±2.29 μmol/g，類黃酮含量達(dá)3.69±0.55 mg/g，均顯著高于其他3種寄主植物，玉米與小麥葉片的總酚和類黃酮含量均無(wú)顯著差異。

4種寄主植物葉片中的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果（表1）顯示，可溶性糖含量最高的是小麥（18.65 ±1.08 mg/g），馬鈴薯次之;煙草的可溶性糖含量（7.48±0.80 mg/g）最低，顯著低于其他3種寄主植物。馬鈴薯葉片中的可溶性蛋白含量最高，達(dá)306.30± 29.07 mg/g，顯著高于其他3種寄主植物，分別是煙草、玉米和小麥葉片可溶性蛋白含量的4.30、3.95和3.07倍。

2. 5 草地貪夜蛾體內(nèi)酶活性與寄主植物葉片內(nèi)物質(zhì)含量的相關(guān)分析結(jié)果

皮爾森線性相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果（表2）表明，草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)2種保護(hù)酶（SOD和POD）活性與寄主植物葉片內(nèi)次生代謝物和可溶性蛋白含量均呈正相關(guān)，其中，POD活性與寄主植物葉片中的類黃酮和可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)[r（POD，類黃酮）=0.953，r（POD，可溶性蛋白）=0.976]，但CAT含量與寄主植物葉片中的次生代謝物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量無(wú)明顯相關(guān)性。草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)的脂肪酶活性與寄主植物葉片中的總酚、類黃酮和可溶性糖含量也呈顯著正相關(guān)[r（脂肪酶 ，總酚）=0.958，r（脂肪酶 ，類黃酮）=0.971，r（脂肪酶 ，可溶性糖）=0.983]。草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)的α-淀粉酶活性與寄主植物中的可溶性糖含量呈明顯負(fù)相關(guān)[r（α-淀粉酶 ，可溶性糖）= -0.919]，胃蛋白酶活性與寄主植物中的可溶性蛋白含量呈正相關(guān)[r（胃蛋白酶，可溶性蛋白）=0.624]。

3 討論

植食性昆蟲的寄主選擇與其酶系統(tǒng)的進(jìn)化密切相關(guān)（Karasov et al.，2011），對(duì)不同寄主植物的基因遺傳適應(yīng)性誘導(dǎo)其產(chǎn)生一系列適用范圍更廣、作用效果更強(qiáng)、靈敏度更高的消化酶和解毒酶（Janz and S?ren，2008;Ragland et al.，2015），植食性昆蟲進(jìn)而通過(guò)改變消化酶和解毒酶的表達(dá)水平以提高腸道內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率。甘露糖苷酶、葡萄糖苷酶和α-淀粉酶是代謝淀粉等碳水化合物的酶，已有研究表明，取食的植物不同，這些酶在昆蟲中腸中的表達(dá)量也不同（Srinivasan et al.，2006;柴艷萍等，2016;姜麗娜等，2017），說(shuō)明在取食不同寄主植物時(shí)，昆蟲可根據(jù)自身生長(zhǎng)發(fā)育的需求來(lái)調(diào)節(jié)體內(nèi)消化酶活性。本研究中，取食馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)脂肪酶和胃蛋白酶活性高于或顯著高于取食其余寄主植物葉片的草地貪夜蛾，而取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)α-淀粉酶活性顯著升高。究其原因可能是草地貪夜蛾取食不同寄主植物后的自我生理調(diào)節(jié)，取食可溶性糖含量低的寄主時(shí)，通過(guò)提高α-淀粉酶的活性來(lái)獲取更多糖類物質(zhì);取食可溶性蛋白含量高的寄主植物時(shí)，則誘導(dǎo)自身胃蛋白酶活性升高，可能也是草地貪夜蛾寄主范圍廣的原因之一（Montezano et al.，2018），草地貪夜蛾在取食不同寄主植物后，可能通過(guò)體內(nèi)消化酶活性產(chǎn)生相應(yīng)的變化來(lái)增強(qiáng)對(duì)該種寄主植物的適應(yīng)性，從而擴(kuò)大其寄主譜。Kotkar等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）幼蟲取食糖類含量較高的食物后，其淀粉酶活性降低;向玉勇等（2020）的研究結(jié)果表明，取食可溶性蛋白含量高的寄主后，金銀花尺蠖幼蟲體內(nèi)蛋白酶活性升高。

SOD能催化超氧離子自由基歧化，POD能清除動(dòng)植物體內(nèi)的過(guò)氧化氫和毒性物質(zhì)并參與活性氧的代謝，CAT能將過(guò)量的H2O2催化為水和氧氣，對(duì)生物體起保護(hù)作用（Mccord，1969; Zámocky and Koller，1999;董亮等，2013）。植物次生代謝物會(huì)誘導(dǎo)昆蟲體內(nèi)產(chǎn)生大量超氧離子自由基，從而激活昆蟲體內(nèi)的保護(hù)酶活性以保護(hù)蟲體免受傷害（Després et al.，2007; Piskorski and Dorn，2011）。本研究結(jié)果表明，馬鈴薯葉片中總酚、單寧和類黃酮含量均顯著高于其余3種供試寄主植物，取食馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)POD、SOD和CAT活性均顯著升高，說(shuō)明草地貪夜蛾體內(nèi)保護(hù)酶被馬鈴薯葉片內(nèi)次生代謝物激活以降低次生代謝物的毒害作用;取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)CAT活性也出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)并高于取食其他3種寄主植物葉片的草地貪夜蛾幼蟲，可能與煙草葉片內(nèi)所含的煙堿有關(guān)，草地貪夜蛾幼蟲通過(guò)提高CAT活性來(lái)保護(hù)自身免受煙堿損傷。

寄主植物除了影響昆蟲保護(hù)酶外，還會(huì)影響其解毒酶活性。GST、CarE、MFO和CYP450是昆蟲體內(nèi)重要的解毒酶，對(duì)分解外源毒物和維持正常生理代謝起重要作用（呂朝軍等，2007;Zeng et al.，2007;李長(zhǎng)春等，2019）。尹姣等（2012）研究表明，取食不同寄主植物會(huì)顯著影響草地螟（Loxostege sticticalis）幼蟲中腸解毒酶活性，隨著取食時(shí)間的延長(zhǎng)，取食非適宜寄主植物的解毒酶活力會(huì)快速升高;徐偉等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，雙斑螢葉甲[Monolepta hieroglyphica（Motsc-hulsky）]成蟲取食棉花、玉米、大豆和谷子4種較適寄主植物后，體內(nèi)3種解毒酶活性呈現(xiàn)小幅升降變化，而取食番茄和水蒿2種次適宜寄主植物后體內(nèi)的GST和CarE活性大幅升高。在本研究中，取食馬鈴薯和煙草葉片均可使草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)GST、CarE、MFO和CYP450活性有不同程度的升高，其中取食煙草葉片的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)解毒酶GST、CarE和CYP450活性及其保護(hù)酶CAT活性均高于或顯著高于取食玉米葉片的草地貪夜蛾幼蟲，說(shuō)明其可能啟動(dòng)了部分解毒酶和保護(hù)酶以應(yīng)對(duì)外源毒物和保護(hù)機(jī)體免受損傷。本研究中，用于飼喂草地貪夜蛾的煙草葉片內(nèi)總酚、單寧和類黃酮含量較低，說(shuō)明這3種次生代謝物并不是誘導(dǎo)草地貪夜蛾體內(nèi)解毒酶活性升高的最主要因素。而煙堿是茄科植物中含有的一類重要次生代謝物，也是煙草植株中最重要的一種防御物質(zhì)，因其對(duì)昆蟲有毒害作用而常被制成殺蟲劑（劉佳妮等，2015）。據(jù)李曉婷等（2018）報(bào)道，云煙87植株葉片中的煙堿含量為7.30×106 ～4.78×107 μg/kg，而Moldoveanu等（2016）的研究結(jié)果表明，馬鈴薯植株中煙堿含量?jī)H為15.1～42.6 μg/kg。因此，本研究茄科植物中特有的煙堿很可能是激發(fā)草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)解毒酶活性升高的主要誘導(dǎo)物。馬鈴薯葉片內(nèi)雖然煙堿含量較低，但總酚、單寧和類黃酮等次生代謝物含量較高，從而導(dǎo)致取食馬鈴薯葉片的草地貪夜蛾體內(nèi)解毒酶活性也較高。草地貪夜蛾適應(yīng)不同寄主植物的分子機(jī)制及其通過(guò)腸道微生物的多樣性實(shí)現(xiàn)對(duì)不同寄主的適應(yīng)機(jī)理有待進(jìn)一步探究。

4 結(jié)論

草地貪夜蛾在不同寄主植物上表現(xiàn)出較強(qiáng)的生理可塑性，可通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)消化酶活性，最大限度地利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量不同的寄主植物，并通過(guò)調(diào)節(jié)保護(hù)酶和解毒酶活性增強(qiáng)對(duì)寄主植物次生代謝物或有毒物質(zhì)的適應(yīng)性，從而實(shí)現(xiàn)其寄主譜的擴(kuò)張。草地貪夜蛾這種強(qiáng)大的生理可塑性很可能是其迅速擴(kuò)散，成為世界性入侵害蟲的重要原因之一。

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（責(zé)任編輯 麻小燕）