氯蟲苯甲酰胺和氟啶蟲胺腈對(duì)捕食性天敵異色瓢蟲的潛在影響研究.pdf

1、為了滿足世界各地日益增長(zhǎng)人口的糧食需求，需要不斷增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。為了挽回害蟲爆發(fā)對(duì)農(nóng)作物造成的損失，需要更多新型殺蟲劑的研發(fā)和應(yīng)用。然而殺蟲劑對(duì)環(huán)境、人類健康和害蟲天敵的不利影響已成為世界性的熱點(diǎn)問題。害蟲天敵與殺蟲劑靶標(biāo)害蟲棲息于同一生境，天敵可能通過不同途徑直接或間接暴露于這些殺蟲劑中。殺蟲劑對(duì)害蟲天敵潛在的不利影響引起公眾和科學(xué)家的高度關(guān)注，已有很多這方面的報(bào)道。氯蟲苯甲酰胺和氟啶蟲胺腈是兩種廣泛使用的農(nóng)藥，用于防治不同農(nóng)作物的

2、鞘翅目、鱗翅目、雙翅目和半翅目害蟲。異色瓢蟲（鞘翅目:瓢蟲科）是一種重要的生防因子，能夠控制多種重要害蟲，包括蚜蟲、介殼蟲、粉虱、粉蚧、螨蟲和木虱類。它在包括中國、日本、美國、非洲、歐洲等很多國家，作為IPM(Integrated Pest Management)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于生物防治。在本研究中，我們測(cè)定了氯蟲苯甲酰胺和氟啶蟲胺腈對(duì)異色瓢蟲的急性毒性，研究了這兩種殺蟲劑亞致死劑量對(duì)異色瓢蟲存活率、發(fā)育歷期、壽命、繁殖、體重

3、、酶活性和基因表達(dá)譜的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.急性毒性試驗(yàn)
　　選擇異色瓢蟲2齡幼蟲(≤24h)用于這兩種殺蟲劑致死濃度和亞致死濃度測(cè)定。使用微量點(diǎn)滴儀向供試幼蟲腹部區(qū)域點(diǎn)滴1μl藥液，處理72h后記錄急性毒性數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:氯蟲苯甲酰胺對(duì)異色瓢蟲2齡幼蟲的LC50值為36.67mg a.i./L，LC10和LC30值分別為2.42mg a.i./L和12.06mg a.i./L;氟啶蟲胺腈對(duì)異色瓢蟲2齡幼蟲的LC

4、50值為53.42mg a.i./L，LC30和LC10值分別為21.30mg a.i./L和5.65mg a.i./L。這兩種殺蟲劑對(duì)異色瓢蟲有毒性，因?yàn)樗鼈兊腖C50值均低于防控田間靶標(biāo)害蟲時(shí)的推薦劑量。因此，需要進(jìn)一步評(píng)價(jià)這兩種殺蟲劑的亞致死效應(yīng)。
　　2.亞致死劑量氯蟲苯甲酰胺和氟啶蟲胺腈下異色瓢蟲生命表參數(shù)
　　選擇LC30和LC10進(jìn)行亞致死效應(yīng)測(cè)定。采用age-stage two-sex生命表評(píng)價(jià)亞致死效應(yīng)。L

5、C10和LC30劑量下，分別取100頭2齡幼蟲(≤24h)進(jìn)行點(diǎn)滴處理，點(diǎn)滴丙酮作為對(duì)照。處理后，記錄存活率、發(fā)育歷期、繁殖力和壽命，直至最后一個(gè)個(gè)體死亡。稱量幼蟲、蛹重、成蟲體重。
　　氯蟲苯甲酰胺對(duì)異色瓢蟲亞致死效應(yīng)。與對(duì)照相比，LC10(2.42mg a.i./L)和LC30(12.06mg a.i./L)處理后，2齡和4齡幼蟲的發(fā)育歷期、蛹期、產(chǎn)卵前期(POP)顯著延長(zhǎng)幼蟲、蛹及成蟲體重、成蟲壽命和繁殖力顯著降低。另外，異

6、色瓢蟲種群增長(zhǎng)參數(shù)如凈生殖率(R0)、內(nèi)稟增長(zhǎng)率(r)和周限增長(zhǎng)率(λ)均顯著下降。
　　氟啶蟲胺腈對(duì)異色瓢蟲亞致死效應(yīng)。LC10(5.65mg a.i./L)和LC30(21.30mg a.i./L)處理后，處理組的發(fā)育歷期、平均壽命、產(chǎn)卵前期(TPOP)與對(duì)照組相比均顯著延長(zhǎng)。幼蟲、蛹及成蟲體重、處理組成蟲壽命和繁殖力均顯著降低。同時(shí)，LC10和LC30對(duì)種群增長(zhǎng)參數(shù)有不利影響，例如LC30處理組內(nèi)稟增長(zhǎng)率(r)降低到0.01

7、d-1，其次是LC10(0.11d-1)，均顯著低于對(duì)照組(0.12d-1)。氟啶蟲胺腈處理組種群周限增長(zhǎng)率(λ)和凈生殖率(R0)也呈現(xiàn)相似趨勢(shì)。
　　以上結(jié)果表明，在亞致死劑量下，氯蟲苯甲酰胺和氟啶蟲胺腈均對(duì)異色瓢蟲至關(guān)重要的生命表參數(shù)具有不利影響，這可能導(dǎo)致這些天敵種群增長(zhǎng)和捕食率的下降。異色瓢蟲在殺蟲劑脅迫下，必須啟動(dòng)體內(nèi)解毒相關(guān)的過程，從而對(duì)其生物學(xué)、發(fā)育和繁殖過程產(chǎn)生不利影響。因此，進(jìn)一步研究暴露于殺蟲劑解毒酶對(duì)氯蟲苯

8、甲酰胺和氟啶蟲胺腈的反應(yīng)是十分必要的。
　　3.氟啶蟲胺腈脅迫下解毒相關(guān)酶活性測(cè)定
　　比較異色瓢蟲2齡幼蟲在LC10和LC30處理處理及對(duì)照（丙酮）中，解毒相關(guān)酶如谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)、細(xì)胞色素P450(P450)和羧酸酯酶(CarE)的酶活性。處理24h、48h和72h后，采集存活的幼蟲用于酶活性測(cè)定。結(jié)果表明:LC10和LC30處理后，24h、48h和72h GST顯著高于對(duì)照組。同樣地，施藥72h后，與對(duì)照組

9、相比，處理組P450和CarE酶活性也呈增加趨勢(shì)。因此可以看出，GST酶是異色瓢蟲對(duì)氟啶蟲胺腈解毒機(jī)制的主要解毒酶，而P450和CarE發(fā)揮部分作用。
　　4.氟啶蟲胺腈誘導(dǎo)表達(dá)的基因
　　通過全基因組轉(zhuǎn)錄組測(cè)序研究異色瓢蟲被氟啶蟲胺腈誘導(dǎo)表達(dá)的基因，對(duì)深入了解該殺蟲劑對(duì)異色瓢蟲的作用機(jī)理是必要的。用氟啶蟲胺腈LC30(21.29mg a.i./L處理異色瓢蟲2齡幼蟲，24h后取存活的幼蟲用于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。氟啶蟲胺腈處理組和對(duì)

10、照組兩個(gè)文庫分別產(chǎn)生50，702，976和47，005，096個(gè)clean reads。這些轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進(jìn)一步組裝成52，229個(gè)unigene，其中，分別有33，820和25，175個(gè)unigene可以在NCBI非冗余蛋白質(zhì)序列(Nr)和SwissProt數(shù)據(jù)庫中找到同源蛋白質(zhì)。在這些基因中，有794個(gè)差異表達(dá)基因，其中446個(gè)為上調(diào)基因，348個(gè)為下調(diào)基因。從DEGs中發(fā)現(xiàn)許多與殺蟲劑相關(guān)的差異表達(dá)基因(DEG，differential

11、ly expressed genes)，如P450s、GSTs、USTs、ESTs等。此外，差異表達(dá)基因GO(the gene ontology)分析表明:處理組幼蟲中大多數(shù)Go terms顯著下調(diào)。此外，部分DEGs還涉及一些關(guān)鍵的與解毒相關(guān)的KEGG途徑，如視黃醇代謝、藥物代謝、異生素代謝和催乳素信號(hào)傳導(dǎo)途徑。本研究選擇了15個(gè)特異性表達(dá)基因，通過實(shí)時(shí)定量PCR(qRT-PCR)分析對(duì)轉(zhuǎn)錄組結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。綜上所述，氟啶蟲胺腈可誘導(dǎo)異