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文檔簡(jiǎn)介
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(chóng)爆發(fā)對(duì)農(nóng)作物造成的損失,需要更多新型殺蟲(chóng)劑的研發(fā)和應(yīng)用。然而殺蟲(chóng)劑對(duì)環(huán)境、人類(lèi)健康和害蟲(chóng)天敵的不利影響已成為世界性的熱點(diǎn)問(wèn)題。害蟲(chóng)天敵與殺蟲(chóng)劑靶標(biāo)害蟲(chóng)棲息于同一生境,天敵可能通過(guò)不同途徑直接或間接暴露于這些殺蟲(chóng)劑中。殺蟲(chóng)劑對(duì)害蟲(chóng)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(chóng)苯甲酰胺和氟啶蟲(chóng)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(chóng)。異色瓢蟲(chóng)(鞘翅目:瓢蟲(chóng)科)是一種重要的生防因子,能夠控制多種重要害蟲(chóng),包括蚜蟲(chóng)、介殼蟲(chóng)、粉虱、粉蚧、螨蟲(chóng)和木虱類(lèi)。它在包括中國(guó)、日本、美國(guó)、非洲、歐洲等很多國(guó)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(chóng)苯甲酰胺和氟啶蟲(chóng)胺腈對(duì)異色瓢蟲(chóng)的急性毒性,研究了這兩種殺蟲(chóng)劑亞致死劑量對(duì)異色瓢蟲(chóng)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(chóng)2齡幼蟲(chóng)(≤24h)用于這兩種殺蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)苯甲酰胺對(duì)異色瓢蟲(chóng)2齡幼蟲(chóng)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(chóng)胺腈對(duì)異色瓢蟲(chóng)2齡幼蟲(chóng)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(chóng)劑對(duì)異色瓢蟲(chóng)有毒性,因?yàn)樗鼈兊腖C50值均低于防控田間靶標(biāo)害蟲(chóng)時(shí)的推薦劑量。因此,需要進(jìn)一步評(píng)價(jià)這兩種殺蟲(chóng)劑的亞致死效應(yīng)。
2.亞致死劑量氯蟲(chóng)苯甲酰胺和氟啶蟲(chóng)胺腈下異色瓢蟲(chóng)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(chóng)(≤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(chóng)、蛹重、成蟲(chóng)體重。
氯蟲(chóng)苯甲酰胺對(duì)異色瓢蟲(chóng)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(chóng)的發(fā)育歷期、蛹期、產(chǎn)卵前期(POP)顯著延長(zhǎng)幼蟲(chóng)、蛹及成蟲(chóng)體重、成蟲(chóng)壽命和繁殖力顯著降低。另外,異
6、色瓢蟲(chóng)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(chóng)胺腈對(duì)異色瓢蟲(chóng)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(chóng)、蛹及成蟲(chóng)體重、處理組成蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)苯甲酰胺和氟啶蟲(chóng)胺腈均對(duì)異色瓢蟲(chóng)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(chóng)在殺蟲(chóng)劑脅迫下,必須啟動(dòng)體內(nèi)解毒相關(guān)的過(guò)程,從而對(duì)其生物學(xué)、發(fā)育和繁殖過(guò)程產(chǎn)生不利影響。因此,進(jìn)一步研究暴露于殺蟲(chóng)劑解毒酶對(duì)氯蟲(chóng)苯
8、甲酰胺和氟啶蟲(chóng)胺腈的反應(yīng)是十分必要的。
3.氟啶蟲(chóng)胺腈脅迫下解毒相關(guān)酶活性測(cè)定
比較異色瓢蟲(chóng)2齡幼蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)對(duì)氟啶蟲(chóng)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(chóng)胺腈誘導(dǎo)表達(dá)的基因
通過(guò)全基因組轉(zhuǎn)錄組測(cè)序研究異色瓢蟲(chóng)被氟啶蟲(chóng)胺腈誘導(dǎo)表達(dá)的基因,對(duì)深入了解該殺蟲(chóng)劑對(duì)異色瓢蟲(chóng)的作用機(jī)理是必要的。用氟啶蟲(chóng)胺腈LC30(21.29mg a.i./L處理異色瓢蟲(chóng)2齡幼蟲(chóng),24h后取存活的幼蟲(chóng)用于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。氟啶蟲(chóng)胺腈處理組和對(duì)
10、照組兩個(gè)文庫(kù)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(kù)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(chóng)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(chóng)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(guò)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(chóng)胺腈可誘導(dǎo)異
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