溴氰菊酯对中华稻蝗(Oxya chinensis)SOD及GSH-Px活性的影响

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【作者】 李丽君  刘雪梅  马恩波  解一平 

【关键词】中华稻蝗 溴氰菊酯 SOD GSH-Px 活性 

【出版日期】2005-04-20

【摘要】采用酶活性分析法研究了溴氰菊酯对中华稻蝗SO D及G SH-Px活性的影响。结果表明,溴氰菊酯作用于中华稻蝗时,其体内SO D及G SH-Px活性发生变化。随着溴氰菊酯浓度的提高,SO D活性变化的趋势表现为先增大后减小。当浓度为0.02、0.14、0.26μg·μL-1时,浓度相同、不同性别的中华稻蝗SO D活性差异显著。随着溴氰菊酯浓度的提高,雄性中华稻蝗G SH-Px活性先增大后减小;而雌性中华稻蝗G SH-Px先减小后增大。当浓度为0.02、0.14μg·μL-1时,浓度相同、不同性别的中华稻蝗G SH-Px活性差异显著。溴氰菊酯作为化学农药对中华稻蝗的生理生化有着明显的作用,当处理剂量较低时,中华稻蝗对其为应激适应,在浓度较高时为应激损伤。

【刊名】农业环境科学学报

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溴氰菊酯(D eltam ethrin,D M)是一种高效、广谱、低残留的拟除虫菊酯类杀虫剂,广泛应用于农业害虫和家庭卫生害虫的防治,D M对机体的损伤主要表现为机体的兴奋性神经毒理作用[1、2]。近年来,科学工作者对溴氰菊酯做了大量的研究,主要集中在其对动物神经系统、生长发育、生理生化以及毒理学等方面[3~9]。中华稻蝗主要为害水稻,其次为害谷子、玉米、高粱、豆类及芦苇、稗草、荩草等禾本科植物。初孵幼蝻先在周围取食杂草,几天后即迁入秧田为害秧苗。中华稻蝗取食具有趋嫩绿性,以植物上部叶片受害最重。一天中以10:00~12:00时和16:00~19:00时取食最烈,中午和夜间栖息于植物深处很少取食,阴雨或大雨天停止取食。成虫除取食稻叶片外,还为害稻穗的穗梗、籽粒[10],是重要的农业害虫。超氧化物歧化酶(SO D)和谷胱甘肽过氧化物酶(G SH-Px)是昆虫体内抗氧化系统的2种酶,其作用是清除体内代谢过程中产生的O2-和R O O-,维持正常生理功能[11、12]。当昆虫受到外界因素影响时,就会启动其体内的抗氧化系统,超氧化物歧化酶(SO D)和谷胱甘肽过氧化物酶(G SH-Px)活性会发生变化。对于这2种酶的生化机理已有大量研究,但关于溴氰菊酯对中华稻蝗SO D和G SH-Px活性的影响尚未见报道。本研究目的在于探讨溴氰菊酯的毒性作用机理,以阐明溴氰菊酯对昆虫生理生化作用的影响。1材料与方法1.1材料中华稻蝗于2003年8月采于山西省临猗县,虫龄为五龄。采回后,在实验室饲养3~5d,挑选大小均匀一致的中华稻蝗,将0、0.02、0.14、0.26μg·μL-1的溴氰菊酯(丙酮作对照)分别注射到中华稻蝗腹部第2~3节处,每个浓度重复注射3次,即每个处理重复注射3个21~23头,24h后,统计中华稻蝗存活数和死亡数,封存于塑料袋中,冷藏于-80℃冰箱中。待测定酶活性时,将样本从冰箱中取出,每个浓度雄、雌各4头,切取中华稻蝗的胸部进行测定。1.2方法酶液的制备、SO D及G SH-Px的测定均采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒方法,蛋白质的测定Sm ith方法[13],M olecularD ivices(U.S.A)酶标仪测定SO D及G SH-Px活性。1.3数据处理利用SPX及Excell软件系统,将注射溴氰菊酯的总体供试中华稻蝗以及注射相同浓度溴氰菊酯中华稻蝗的雌、雄分别进行方差分析、D uncan多重比较和t检验。2结果与分析2.1溴氰菊酯对中华稻蝗SO D活性的影响从表1可以看出,随着溴氰菊酯浓度的变化,中华稻蝗体内SO D的活性也发生变化。对于雄性中华稻蝗,随着浓度的提高,SO D活性变化的趋势表现为先增大后减小。当溴氰菊酯浓度为0.02μg·μL-1时,SO D的活性最大为67.35U·m g-1蛋白。对于雌性中华稻蝗,SO D活性变化的趋势与雄性相似:随着表2不同浓度溴氰菊酯处理后中华稻蝗G SH-Px活性(m ean±SD)Table2E ffects ofvarious concentrations ofdeltam uthrinon glutathione peroxidase(G SH-Px)activity inO xya chinensis(m ean±SD)溴氰菊酯浓度的增大SO D的活性由大变小。当溴氰菊酯浓度为0.02μg·μL-1时,SO D的活性最大为43.63U·m g-1蛋白。从表1还可以看出,经过t检验,在试验浓度范围内,在浓度相同时,不同性别的中华稻蝗SO D活性差异显著。2.2溴氰菊酯对中华稻蝗G SH-Px活性的影响从表2可以看出,随着溴氰菊酯浓度的变化,中华稻蝗体内G SH-Px活性也发生变化。对于雄性中华稻蝗,随着浓度的提高,G SH-Px活性变化的趋势表现为先增大后减小。当溴氰菊酯浓度为0.02μg·μL-1时,G SH-Px的活性最大为5.6735U·m g-1蛋白。对于雌性中华稻蝗,G SH-Px活性变化的趋势:随着溴氰菊酯浓度的增大G SH-Px的活性变化先减小后增大。当溴氰菊酯浓度为0μg·μL-1时,G SH-Px的活性最大为3.3719U·m g-1蛋白。从表2还可以看出,经过t检验,当溴氰菊酯浓度为0.02、0.14μg·μL-1时,在浓度相同时,不同性别的中华稻蝗G SH-Px活性差异显著。2.3中华稻蝗SO D活性方差分析2.3.1雌性中华稻蝗SO D活性方差分析将雌性中华稻蝗SO D活性数据进行方差分析,结果见表3。表1不同浓度溴氰菊酯处理后中华稻蝗SO D活性(m ean±SD)Table1E ffects of various concentrations of deltam uthrin on super-oxide dism utase(SO D)activity in O xya chinensis(m ean±SD)溴氰菊酯浓度雄性SO D活性雌性SO D活性/μg·μL-1/U·m g-1蛋白/U·m g-1蛋白048.39±10.6541.25±8.430.0267.35±12.8243.63±6.530.1452.02±8.0834.22±5.020.2658.12±11.5936.99±5.45注:P<0.05,n=4。溴氰菊酯浓度雄性G SH-Px活性雌性G SH-Px活性/μg·μL-1/U·m g-1蛋白/U·m g-1蛋白04.6923±0.63563.3719±1.49980.025.6735±1.13662.7912±0.69050.144.4644±0.17452.7489±1.05760.264.5819±1.16573.1223±0.9095注:P<0.05。229第24卷第2期农业环境科学学报表3雌性中华稻蝗SO D活性方差分析Table3A N O V A for the activity ofsuperoxide dism utase(SO D)in O xya chinensis(Fem ale adults)表6雄性中华稻蝗G SH-Px活性影响的方差分析Table6A N O V A for the activity of glutathione peroxidase(G SH-Px)in O xya chinensis(M ale adults)从表3可知,不同浓度的雌性中华稻蝗胸部SO D活性差异不显著(P>0.05)。D uncan的多重比较显示,在试验范围内,各处理间差异不显著。2.3.2雄性中华稻蝗SO D活性方差分析将雄性中华稻蝗SO D活性数据进行方差分析,结果见表4。从表4可知,不同浓度处理的雄性中华稻蝗胸部SO D活性差异不显著(P>0.05)。D uncan的多重比较显示,处理1与处理2间差异显著;而处理1、3、4间差异不显著。2.4中华稻蝗G SH-Px活性方差分析2.4.1雌性中华稻蝗G SH-Px活性方差分析将雌性中华稻蝗G SH-Px活性数据分别进行方差分析,结果见表5。从表5可知,不同浓度雌性中华稻蝗胸部G SH-Px活性差异不显著(P>0.05)。D uncan多重比较显示,各处理间差异不显著。2.4.2雄性中华稻蝗G SH-Px活性方差分析将雄性中华稻蝗G SH-Px活性数据分别进行方差分析,结果见表6。从表6可知,不同浓度处理的雄性中华稻蝗胸部G SH-Px活性差异不显著。D uncan多重比较显示,各处理间差异不显著。3讨论中华稻蝗与其他生物一样,体内也存在一个清除自由基的保护体系,如由SO D、CA T、PO D、G SH-Px等酶构成的抗氧化系统。溴氰菊酯作用于中华稻蝗时,其机体由于受到外界的刺激会产生氧自由基及其衍生物,例如,超氧阴离子自由基O2-和有机过氧化自由基R O O-,从而导致机体发生一系列非特异性防御反应[11]。从本研究结果来看,溴氰菊酯对中华稻蝗体内SO D及G SH-Px活性具有影响。具体表现为:低浓度的溴氰菊酯可激活SO D的活性,高浓度则抑制SO D的活性,这一结果与其他有毒物质对生物体SO D活性的影响结果一致[14~16]。这说明溴氰菊酯浓度为0.02μg·μL-1时,其在中华稻蝗体内经代谢转化,产生超氧阴离子自由基,从而使SO D被激活,导致保护酶活性提高,减少自由基浓度,清除其对机体的损害作用,保护其不受溴氰菊酯的损害,因此SO D活性较高,这是中华稻蝗对外界刺激作用的应激适应;随着溴氰菊酯浓度的提高,其体内产生大量超氧阴离子自由基,这时中华稻蝗严重受到溴氰菊酯对其产生的损害,无力及时清除体内的O2-,SO D活性逐渐降低,中华稻蝗的应激适应则转变为应激损伤。当溴氰菊酯浓度为0.02μg·μL-1时,雄性中华稻蝗G SH-Px的活性为最大值,而后随着溴氰菊酯浓度的增大G SH-Px的活性减小;对于雌性中华稻蝗,G SH-Px的活性随溴氰菊酯浓度的增大而提高。说明在0.02μg·μL-1时雄性中华稻蝗对溴氰菊酯反应较雌性敏感,即R O O-的浓度在雄性体内较雌性高,因此雄性中华稻蝗需要启动体内的抗氧化系统清除R O O-。但随着溴氰菊酯浓度的提高,G SH-Px的活性降低,说明其活性中心巯基被结合或是其底物G SH被大量消耗[21]。如果溴氰菊酯的浓度继续增大,中华稻蝗体内的抗氧化系统有可能受到严重伤害,最后导致中华稻蝗死亡。从表1和表2可以看出,雄性中华稻蝗的SO D和G PH-Px活性均高于雌性中华变差来源平方和自由度均方F P处理间213.350371.1171.6680.226误差511.5511242.347总项724.90015变差来源平方和自由度均方F P处理间3.69531.2321.3820.296误差10.696120.891总项14.39015表4雄性中华稻蝗SO D活性的方差分析Table4A N O V A for the activity ofsuperoxide dism utase(SO D)in O xya chinensis(M ale adults)变差来源平方和自由度均方F P处理间824.7283274.9092.3030.129误差1432.16412119.347总项2256.89315表5雌性中华稻蝗G SH-Px活性影响的方差分析Table5A N O V A for the activity ofglutathione peroxidase(G SH-Px)in O xya chinensis(Fem ale adults)变差来源平方和自由度均方F P处理间1.03830.3460.2960.827误差14.016121.168总项15.05415稻蝗,即雄性中华稻蝗对溴氰菊酯敏感性大于雌性中华稻蝗。但随着溴氰菊酯浓度的增大,其对中华稻蝗的损害在不断提高。这一结果与G SH-Px在机体内变化规律一致[17~20]。溴氰菊酯对雌、雄中华稻蝗SO D、G SH-Px活性影响不同,说明它们对溴氰菊酯的耐受程度是不同的,即抗氧化系统起作用的程度可能是不同的。溴氰菊酯对中华稻蝗(Oxya chinensis)SOD及GSH-Px活性的影响@李丽君$山西大学生命科学与技术学院!太原030006;山西省农业科学院土壤与肥料研究所,太原030031 @刘雪梅$山西大学生命科学与技术学院!太原030006 @马恩波$山西大学生命科学与技术学院!太原030006 @解一平$山西大学生命科学与技术学院!太原030006中华稻蝗;;溴氰菊酯;;SOD;;GSH-Px;;活性采用酶活性分析法研究了溴氰菊酯对中华稻蝗SO D及G SH-Px活性的影响。结果表明,溴氰菊酯作用于中华稻蝗时,其体内SO D及G SH-Px活性发生变化。随着溴氰菊酯浓度的提高,SO D活性变化的趋势表现为先增大后减小。当浓度为0.02、0.14、0.26μg·μL-1时,浓度相同、不同性别的中华稻蝗SO D活性差异显著。随着溴氰菊酯浓度的提高,雄性中华稻蝗G S

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