李時榮，葛朝虹，劉德廣，崔曉寧，黃賢亮，王 達

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 植物保護學(xué)院，陜西楊凌 712100)

植物與植食性昆蟲在長期的協(xié)同進化中形成關(guān)系密切的相互適應(yīng)和防御機制[1]。一方面，植物次生物質(zhì)(總酚、單寧酸和香豆素等)對昆蟲取食行為、生長發(fā)育及繁殖可產(chǎn)生不利影響[2-3]，甚至對昆蟲產(chǎn)生毒殺作用，如蘆竹堿對麥長管蚜[Sitobionavenae(Fabricius)]的毒殺作用隨著濃度升高而增強[4]。另一方面，昆蟲可通過忌避取食方式來應(yīng)對植物防御，也可通過解毒代謝產(chǎn)物對植物產(chǎn)生一定適應(yīng)性[2，5-6]。例如，麥長管蚜通過增強其體內(nèi)羧酸酯酶 (Carboxylesterase，CarE)活性來提高對高含量吲哚生物堿小麥品種的適應(yīng)性[7]。桃蚜[Myzuspersicae(Sulzer)]體內(nèi)谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶 (Glutathione-S-transferase，GST)有助于其適應(yīng)含不同次生物質(zhì)的寄主植物[8]。CarE和GST是昆蟲體內(nèi)較重要的解毒酶系，對很多有毒次生物質(zhì)及具有殺蟲活性的植物提取物都具有解毒活性,在昆蟲應(yīng)對植物次生防御中起關(guān)鍵作用[9-13]。昆蟲體內(nèi)另一種關(guān)鍵酶是乙酰膽堿酯酶 (Acetylcholinesterase，AChE)，在昆蟲解毒代謝中同樣起重要作用[14-15]。一些具有殺蟲活性的植物次生物質(zhì)能誘導(dǎo)昆蟲體內(nèi)AChE活性改變，如酚類物質(zhì)能改變麥長管蚜體內(nèi)AChE活性[16]。不同寄主植物次生代謝物質(zhì)組成有很大差異，會通過昆蟲取食對昆蟲體內(nèi)解毒酶活性產(chǎn)生不同的誘導(dǎo)效果，進而影響昆蟲的寄主適應(yīng)性[17]。有研究表明棉蚜[Aphisgossypii(Glover)]在棉花上的酯酶活力是花椒上的2.4倍，在石榴和木槿上的酯酶活力是花椒上的1.3～1.5倍[18]。蘋果黃蚜(AphiscitricolaVander Goot) 的GST、AChE和CarE活性在不同寄主植物上強弱順序均表現(xiàn)為蘋果>梨樹 > 李子 > 杏樹[19]。此外，次生物質(zhì)在不同植物中的含量也是影響昆蟲解毒酶活性的重要因子。例如，單寧酸對麥長管蚜和棉鈴蟲[Helicoverpaarmigera(Hubner) ]的GST誘導(dǎo)作用具有明顯的劑量效應(yīng)[20],2-十三烷酮對棉蚜GST及槲皮素對棉蚜CarE的誘導(dǎo)作用也具有顯著劑量效應(yīng)[21]。

麥長管蚜是一種世界性谷物害蟲，也是中國麥類作物上的優(yōu)勢種，主要為害小麥(TriticumaestivumL.)穗部和旗葉，導(dǎo)致小麥灌漿不足，給小麥生產(chǎn)造成嚴重危害[22-24]。麥長管蚜寄主范圍廣泛，主要危害小麥、大麥(HordeumvulgareL.)和燕麥(AvenasativaL.)等麥類作物，還取食黑麥草(LoliummultiflorumLam.)、鴨茅等多種禾本科雜草[25]。研究表明，寄主植物所含次生物質(zhì)能顯著影響麥長管蚜解毒酶活性，如丁布能降低麥長管蚜GST活性[26]；麥長管蚜CarE活性隨著吲哚生物堿含量升高而增強，呈正相關(guān)[27]。不同基因型麥長管蚜在小麥、大麥、燕麥和黑麥草上的生物學(xué)特性、寄主適應(yīng)性均存在差異，甚至?xí)a(chǎn)生一定程度的寄主?；訹28-29]。植食性昆蟲對寄主植物的適應(yīng)性，在一定程度上取決于其對寄主植物次生防御的克服力[30]。目前，不同基因型麥長管蚜在多個寄主植物上的適應(yīng)性與解毒代謝的關(guān)系仍不清晰。本研究測試 4 種寄主植物對 8 種基因型麥長管蚜體內(nèi) 3 種解毒酶的誘導(dǎo)作用，對探討蚜蟲的寄主適應(yīng)性及發(fā)展科學(xué)的生態(tài)調(diào)控策略有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試蟲源：2014年4月采自陜西楊凌周邊小麥田的麥長管蚜，分單克隆系在小麥‘矮抗58’上飼養(yǎng)。小麥幼苗培育在塑料杯中，用圓筒形透明塑膠片(d=6 cm，h=15 cm)罩住，圓筒頂部粘有60目的紗網(wǎng)。飼養(yǎng)溫度為(20±1) ℃，光周期為L∶D =16 h∶8 h。試驗中通過6個微衛(wèi)星位點對所采蚜蟲基因型進行檢測[31](表1)，選取其中8個不同基因型蚜蟲用于試驗。

表1 8個麥長管蚜基因型各微衛(wèi)星位點的等位基因長度Table 1 Allele sizes of microsatellite loci for eight genotypes of Sitobion avenae

注：“*”表示該位點等位基因缺失。

Note: “*” indicates the loss of microsatellite alleles.

供試植物：小麥(‘矮抗58’)、大麥(‘西安91-2’)、 燕麥(‘sandle’)和黑麥草(LoliummultiflorumLam. )。

主要儀器：紫外可見分光光度計(UV-1100型，上海美譜達儀器有限公司)、高速冷凍離心機(TGL16型，上海安亭科學(xué)儀器廠)。

主要試劑：α-醋酸萘酯(α-NA) 和碘化硫代乙酰膽堿(Asch)(分析純級，試劑一廠，上海)；二硫雙對硝基苯甲酸 (DTNB)(化學(xué)純級，試劑三廠，上海)；1-氯-2,4-二硝基苯(CDNB) 和毒扁豆堿(Eserine)(分析純級，Sigma 公司，美國)。

1.2 方 法

1.2.1 酶原液的提取及蛋白質(zhì)量濃度測定 選取分別在小麥、大麥、燕麥和黑麥草幼苗上飼養(yǎng)的1代和3代無翅成蚜作為供試蚜蟲。每處理設(shè)3～6個重復(fù)，每個重復(fù)3 mg麥長管蚜。把蚜蟲放入1 mL磷酸緩沖液中，在冰浴條件下勻漿處理，勻漿液4 ℃ 離心，取上清液作為酶原液。根據(jù)所測酶的種類選用不同濃度磷酸緩沖液及離心條件[32]：CarE(磷酸緩沖液，0.04 mol·L-1、pH 7.0；10 000 r·min-1離心10 min)；GST(磷酸緩沖液，66 mmol·L-1、pH 7.0；9 000 r·min-1離心20 min)；AChE(磷酸緩沖液，0.1 mol·L-1、pH 7.4； 9 000 r·min-1離心20 min)。酶原液的蛋白質(zhì)質(zhì)量濃度根據(jù) Bradford[33]的方法測定，取0.1 mL 酶原液加入5 mL考馬斯亮藍溶液，充分混勻后，靜置2 min，測定OD595 nm值。以牛血清白蛋白為標準蛋白，通過標準曲線計算酶原液中蛋白質(zhì)的質(zhì)量濃度。

1.2.2 酶活性測定 參照呂朝軍等[19]的方法優(yōu)化后測定CarE活性。反應(yīng)總體積6 mL，其中包括5 mL 濃度為3×10-4mol·L-1的α-醋酸萘酯(內(nèi)含10-4mol·L-1毒扁豆堿)、0.5 mL磷酸緩沖液(0.04 mol·L-1，pH 7.0)和0.5 mL酶液。充分混勻后，在30 ℃ 水浴條件下放置30 min。隨后，立即加入1 mL顯色劑(堅固藍B鹽與SDS按體積比2∶5配制)，混勻后室溫靜置30 min，用紫外分光光度計測定OD600 nm值。以不同濃度的α-萘酚制作標準曲線，根據(jù)制作的標準曲線和酶原蛋白質(zhì)量濃度，以每分鐘每毫克蛋白與底物反應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)物的摩爾數(shù)表示酶活性。計算公式： 酶活力(μmol·mg-1·min-1) = 產(chǎn)物生成量(μmol)/ [ 反應(yīng)酶液量(mL)× 酶源蛋白質(zhì)量濃度(mg·mL-1)× 反應(yīng)時間(min)]，下同。

參照劉玉坤等[34]的方法優(yōu)化后測定GST活性。反應(yīng)總體積為3 mL，其中包括2.1 mL的磷酸緩沖液(66 mmol·L-1，pH 7.0)、0.3 mL的谷胱甘肽(50 mmol·L-1)、0.1 mL的CDNB(0.03 mol·L-1)及0.5 mL酶液。充分混勻后，在340 nm下測定2 min內(nèi)OD的變化值。

參照Wu等[32]的方法優(yōu)化后測定AChE活性。在玻璃試管中依次加入1.8 mL的磷酸緩沖液(0.1 mol·L-1，pH 7.4)、0.1 mL碘化硫代乙酰膽堿(Asch)與二硫雙對硝基苯甲酸(DTNB)的混合溶液(按體積比1∶2配制)和0.8 mL酶液。將上述試管中的溶液充分混勻后，在27 ℃ 水浴條件下放置15 min后，立即加入0.5 mL毒扁堿溶液(1×10-3mol·L-1)，充分混勻后，用紫外分光光度計測定OD412 nm值。以不同濃度的谷胱甘肽制作標準曲線。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 所有數(shù)據(jù)均用分析軟件SAS (ver. 8.0)進行分析，若數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布和方差齊性，對其進行對數(shù)轉(zhuǎn)換，符合檢驗條件后進行后續(xù)分析。麥長管蚜解毒酶活性的方差來源分析采用嵌套方差分析。同種寄主不同代數(shù)之間CarE和GST差異分析采用Student’st-test進行比較。同種基因型麥長管蚜在不同寄主上的酶活性和同種寄主上不同基因型麥長管蚜的酶活性數(shù)據(jù)采用單因素方差分析，然后用Tukey檢驗進行多重比較，數(shù)據(jù)用“平均值±標準誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 麥長管蚜解毒酶活性誘導(dǎo)的方差來源分析

寄主植物(簡稱寄主)、繁衍世代數(shù)(簡稱世代)和蚜蟲基因型(簡稱基因型)對麥長管蚜AChE、 CarE和 GST酶活力都有影響(表2)。寄主對各解毒酶比活力總方差的貢獻率較小，但其作用達到顯著水平。世代或寄主與世代的交互作用對CarE和GST酶活力的影響達到極顯著水平。世代對CarE酶活力總方差的貢獻率為4.43%。寄主與世代的交互作用對GST酶比活力總方差的貢獻率為10.24%?；蛐蛯ChE、CarE和GST酶比活力總方差的貢獻率在各因子中最高，分別是65.08%、60.81%和46.45%。

表2 麥長管蚜AChE、 CarE和 GST活性的方差來源Table 2 Sources of variance for AChE,CarE,GST activities in S.avenae

2.2 寄主和世代對解毒酶活性的影響

麥長管蚜在各供試寄主植物上取食1代后，大麥上蚜蟲的AChE活性較高(圖1)，且與燕麥、黑麥草差異極顯著(F=6.65；df=3, 92；P<0.001)，但小麥、燕麥和黑麥草的AChE活性差異不顯著。

麥長管蚜羧酸酯酶 (CarE)(圖2-A) 和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶 (GST) (圖2-B) 的活性在不同寄主之間和世代之間都存在差異。分別比較一代和三代麥長管蚜CarE活性在四種供試寄主植物之間差異不顯著。從一代試蟲GST的活性來看，取食大麥的試蟲較高，取食黑麥草的較低，且兩者之間存在極顯著差異(F=4.23；df=3,92；P<0.001)。從三代麥長管蚜GST的活性來看， 黑麥草的誘導(dǎo)效果顯著高于大麥和小麥(F=7.54；df=3,136；P<0.001)。

柱上不同字母表示差異顯著(P<0.05) Different letters above bars indicate significant differences(P<0.05)

圖1不同寄主植物上1代麥長管蚜AChE的活性
Fig.1AChEactivitiesoffirstgenerationofS.avenaeondifferenthosts

不同小寫字母表示1代的差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示3代的差異顯著(P<0.05)；“***”表示不同世代間差異極顯著(P<0.001) 。

Different lower and lowercase letters indicate significant differences for first and third generation(P<0.05),respectively; “***”indicates significant differences(P<0.001) between generations.

圖2不同寄主植物上1代和3代麥長管蚜CarE(A)、GST(B)的活性
Fig.2CarEandGSTactivitiesoffirstandthirdgenerationsofS.avenaeondifferenthostplants

四種供試寄主植物上，一代試蟲CarE的活性高于三代試蟲，但只有大麥對該酶活性的誘導(dǎo)效果在一代和三代之間存在顯著差異(t= 4.17，P<0.001)。黑麥草對三代試蟲GST的活性的誘導(dǎo)效果顯著高于一代試蟲(t=5.90，P<0.001), 其它寄主對該酶活性的誘導(dǎo)效果在一代和三代之間差異不顯著。

2.3 寄主和基因型對AChE活性的影響

同一基因型麥長管蚜取食不同寄主植物后，其體內(nèi)AChE活性在各寄主間存在顯著差異(表3)。基因型1(F=70.52；df=3,8；P<0.001)、2(F=114.35；df=3,8；P<0.001)、3(F=179.59；df=3,8；P<0.001)和8(F=50.51；df=3,8；P<0.001)在大麥上的活性都顯著高于其他供試寄主；基因型4在黑麥草上的活性顯著高于小麥(F=4.09；df=3,8；P=0.049 5)；基因型5在大麥或小麥上的活性顯著高于黑麥草(F=13.31；df=3,8；P=0.001 8)；基因型6在小麥上的活性最高(F=63.79；df=3,8；P<0.001)；基因型7在大麥、燕麥和黑麥草上的活性都顯著高于小麥(F=31.07；df=3,8；P<0.001)。

不同基因型麥長管蚜取食同種寄主植物后，其體內(nèi)AChE活性在各基因型間存在明顯差異(表3)。取食小麥后，基因型3蚜蟲體內(nèi)的活性較高，基因型4和7較低，其他基因型居中(F=39.09；df=7,16；P<0.001)；取食大麥后，基因型3體內(nèi)的活性最高(F=99.77；df=7,16；P<0.001)；燕麥對基因型3、4、5、6、7體內(nèi)該酶活性的誘導(dǎo)效果較好(F=7.20；df=7,16；P<0.001)。取食黑麥草后，基因型7體內(nèi)的活性最高(F=29.43；df=7,16；P<0.001)。

表3 4種寄主植物上不同基因型麥長管蚜AChE的活性Table 3 AChE activities among different genotypic aphids(S.avenae) on four kinds of hosts

注：同列數(shù)據(jù)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)；同行數(shù)據(jù)不同大寫字母表示差異顯著(P<0.05)；下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences in the same column(P<0.05); different uppercase letters indicate significant differences in the same row(P<0.05);the same below.

2.4 寄主和基因型對CarE活性的影響

同一基因型麥長管蚜在各供試寄主上取食1代后，其體內(nèi)CarE活性的差異如表4 所示?；蛐?在燕麥上的活性顯著低于其他供試寄主(F=64.11；df=3,8；P<0.001)；基因型3在燕麥上的活性顯著高于其他供試寄主(F=274.02；df=3,8；P<0.001)；基因型2(F=150.86；df=3,8；P<0.001)、4(F=4.76；df=3,8；P=0.034 5)、5(F=25.88；df=3,8；P<0.001)、6(F=24.52；df=3,8；P<0.001)和8(F=5.83；df=3,8；P=0.02)體內(nèi)CarE活性都是大麥誘導(dǎo)效果較為顯著；基因型3和5在大麥和黑麥草上的活性顯著高于小麥；基因型7的活性在小麥上顯著高于黑麥草(F=7.39；df=3,8；P=0.01)，其他供試寄主間差異不顯著。

同一基因型麥長管蚜在各供試寄主上取食3代后，其體內(nèi)CarE活性在各寄主間存在明顯差異(表4)?；蛐?(F=4.16；df=3,19；P=0.02)、2(F=35.10；df=3,15；P<0.001)、5(F=38.06；df=3,14；P<0.001)、7(F=31.77；df=3,8；P<0.001)和8(F=1 117.33；df=3,8；P<0.001)在燕麥上的活性顯著高于黑麥草，基因型3(F=52.51；df=3,20；P<0.001)和6(F=4.27；df=3,16；P=0.02)的活性與之相反；基因型2和3在小麥上的活性顯著高于燕麥和黑麥草；基因型4的活性在各供試寄主間無顯著差異； 基因型5和8在燕麥上的活性顯著高于小麥和黑麥草。

不同基因型麥長管蚜取食同種寄主植物1代或3代后，其體內(nèi)CarE活性的差異如表4所示。不同基因型麥長管蚜取食同種寄主1代后，大麥(F=43.10；df=7,16；P<0.001)和黑麥草(F=167.98；df=7,16；P<0.001)對基因型3體內(nèi)該酶活性的誘導(dǎo)效果最為顯著，燕麥(F=5.96；df=7,16；P=0.001 5)次之；小麥對基因型1和6的誘導(dǎo)效果最好(F=115.36；df=7,16；P<0.001)。麥長管蚜在各供試寄主取食3代后，小麥(F=155.11；df=7,31；P<0.001)和大麥(F=98.70；df=7,29；P<0.001)對基因型3體內(nèi)該酶活性的誘導(dǎo)效果最為顯著；燕麥對基因型1和8的誘導(dǎo)效果顯著(F=46.72；df=7,21；P<0.001)；黑麥草對基因型1、3、6和8的誘導(dǎo)效果顯著(F=141.09；df=7,27；P<0.001)。

表4 4 種寄主植物上1 代和3 代麥長管蚜CarE活性在不同基因型之間的比較Table 4 Comparison of CarE activities among different genotypic S.avenae on four kinds of hosts

2.5 寄主和基因型對GST活性的影響

同一基因型麥長管蚜在各供試寄主上取食1代后，其體內(nèi)GST活性在各寄主間的差異如表5所示?；蛐?(F=173.61；df=3,8；P<0.001)和5(F=145.83；df=3,8；P<0.001)在大麥上的活性顯著高于其他供試寄主；基因型2在黑麥草上的活性顯著低于其他供試寄主(F=12.20；df=3,8；P=0.002 4)；基因型3(F=52.29；df=3,8；P<0.001)和6(F=31.27；df=3,8；P<0.001)在大麥和小麥上的活性較高；基因型7在燕麥上的活性最高(F=249.65；df=3,8；P<0.001)；基因型8在小麥上的活性較高(F=12.43；df=3,8；P=0.002)；基因型4的活性在各供試寄主間差異不顯著。

同一基因型麥長管蚜在各供試寄主上取食3代后，其體內(nèi)GST活性在各寄主間存在顯著差異(表5)?；蛐?(F=86.02；df=3,8；P<0.001)、7(F=43.12；df=3,8；P<0.001)、8(F=47.76；df=3,8；P<0.001)在大麥上的活性顯著高于其他供試寄主；基因型1(F=168.24；df=3,20；P<0.001)、5(F=51.50；df=3,13；P<0.001)和6(F=23.75；df=3,16；P<0.001)在黑麥草上的活性最高；基因型2(F=424.65；df=3,15；P<0.001)和3(F=3.85；df=3,20；P=0.025)在燕麥上的活性較高。

不同基因型麥長管蚜取食同種寄主植物1代或3代后，其體內(nèi)該酶活性的差異如表5所示。不同基因型麥長管蚜取食同種寄主1代后，小麥對基因型3體內(nèi)酶活性的誘導(dǎo)效果較好(F=23.32；df=7,16；P<0.001)；大麥對基因型1的誘導(dǎo)效果最好(F=140.47；df=7,16；P<0.001)；燕麥對基因型7的誘導(dǎo)效果最強(F=96.63；df=7,16；P<0.001)；黑麥草對基因型1和7的誘導(dǎo)效果顯著(F=118.50；df=7,16；P<0.001)。麥長管蚜取食同種寄主3代后，小麥對基因型1、3和4的誘導(dǎo)效果顯著(F=147.69；df=7,31；P<0.001)；大麥對基因型1、4和8的誘導(dǎo)效果顯著(F=75.60；df=7,30；P<0.001)；燕麥對基因型2的誘導(dǎo)效果最好(F=74.93；df=7,20；P<0.001)；黑麥草對基因型1和2的誘導(dǎo)效果顯著(F=129.38；df=7,27；P<0.001)。

表5 4 種寄主植物上1代和3代麥長管蚜GST在不同基因型之間的比較Table 5 Comparison of GST activities among different genotypic S.avenae on four kinds of hosts

3 討 論

麥類作物含有酚類、生物堿、氧肟酸和非蛋白氨基酸等多種植物次生化合物[35]，它們在這些作物抵御各種害蟲的過程中能發(fā)揮重要作用。如抗蚜小麥品種中單寧、(甲氧基)酚酸類、阿魏酸等酚類化合物的含量明顯高于感蚜品種[36-37]。本研究中，大麥上的 1 代麥長管蚜AChE活性高于其他寄主。1 代試蟲CarE活性在燕麥上較高，在小麥上較低；而 GST的活性在大麥上較高，在黑麥草上較低。已有研究表明，同取食低抗小麥品種相比，取食中度抗蚜小麥品種的麥長管蚜表現(xiàn)出較高的GST活性[38]。取食抗性小麥品種的蚜蟲體內(nèi)CarE活性高于取食感性品種[39-40]。麥長管蚜取食含不同濃度氧肟酸的寄主植物后，其GST 的活性隨著氧肟酸濃度的增加而增加，但其他解毒酶系如CarE等并沒有被誘導(dǎo)[41-42]，表明CarE和GST參與麥長管蚜應(yīng)對特定寄主植物的次生防御。本研究中，除GST和CarE外，AChE也參與該蚜蟲應(yīng)對寄主植物的防御反應(yīng)，但它們的功能可能存在一定區(qū)別。因此，這三大酶系在麥長管蚜適應(yīng)各種寄主植物的過程中能發(fā)揮關(guān)鍵作用，但各個酶系應(yīng)對特定寄主植物次生物質(zhì)的具體功能需進一步探討。

昆蟲解毒酶活性誘導(dǎo)表達不僅受寄主植物的影響，還可能受到昆蟲遺傳背景的影響。本研究結(jié)果表明，黑麥草對基因型7蚜蟲體內(nèi)AChE活性的誘導(dǎo)效果顯著高于其他基因型；大麥或黑麥草對 1 代基因型3蚜蟲體內(nèi)CarE活性的誘導(dǎo)作用顯著強于其他基因型，而小麥對基因型1和6的誘導(dǎo)效果較顯著；小麥上1代基因型1、3和6的GST活性較高，大麥上基因型1的活性最高，燕麥對基因型7的誘導(dǎo)作用最強，黑麥草上基因型1和7 的活性較高。因此，同種寄主植物對不同基因型蚜蟲體內(nèi)AChE、CarE或GST的誘導(dǎo)作用存在顯著差異。一些基因型在特定寄主上CarE或GST的活性很低，這可能是由于該寄主植物對這些基因型蚜蟲取食產(chǎn)生一定的忌避作用[43]。但有研究[44]顯示，麥長管蚜取食含不同氧肟酸濃度的寄主植物后，蚜蟲的遺傳背景對其體內(nèi)GST活性沒有影響，其原因可能是該研究中采用的蚜蟲基因型數(shù)量較少，且采樣地蚜蟲種群分化程度較低。本研究結(jié)果表明，基因型和寄主植物間的互作也會影響麥長管蚜體內(nèi)解毒酶活性，增加更多基因型蚜蟲，有助于進一步探討遺傳背景對麥長管蚜解毒酶活性的影響。

本研究結(jié)果表明，麥長管蚜CarE(圖2-A) 和GST)(圖2-B) 的活性在世代間存在一定差異。Loayza-Muro 等[45]通過研究小麥(含氧肟酸)和燕麥(不含氧肟酸)上不同世代麥長管蚜GST活性，發(fā)現(xiàn)該酶活性隨著世代數(shù)增加而增加，這與本研究結(jié)果一致。說明麥長管蚜可能通過一些解毒酶(如GST)活性的增加來提高對特定寄主植物(如黑麥草)的適應(yīng)性，但該蚜蟲GST對大麥作用較小。本研究中CarE和GST的差異反映不同酶系在具體功能和可塑性等方面存在差異，并且這些酶系間可能發(fā)生一定交互作用。

綜上所述，寄主植物、蚜蟲世代和基因型都能對麥長管蚜體內(nèi)解毒酶(如CarE和GST等)活性變化有極顯著的影響，而且寄主植物與蚜蟲世代之間的交互作用也達到極顯著水平。麥長管蚜在抵御植物次生物質(zhì)和適應(yīng)各種寄主植物的過程中，其體內(nèi)解毒酶能發(fā)揮重要作用。深入探討各解毒酶系對特定植物次生物質(zhì)的代謝作用，并弄清酶系相關(guān)基因的功能，將有助于采用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段來保持和提高害蟲對寄主次生物質(zhì)的敏感性，探明次生物質(zhì)對昆蟲解毒酶系的誘導(dǎo)調(diào)控機制，進而揭示昆蟲與植物的協(xié)同進化關(guān)系。

Reference：

[1] 郝 婭,婁永根.蟲害誘導(dǎo)植物揮發(fā)物的研究進展[J].長江大學(xué)學(xué)報,2013,10(11):12-15.

HAO Y,LOU Y G.The research progress of pest inducing plant volatiles[J].JournalofYangtzeUniversity,2013,10(11):12-15.

[2] 陳澄宇,康志嬌,史雪巖,等.昆蟲對植物次生物質(zhì)的代謝適應(yīng)機制及其對昆蟲抗藥性的意義[J].昆蟲學(xué)報,2015,58(10):1126-1139.

CHEN CH Y,KANG ZH J,SHI X Y,etal.Metabolic adaptation mechanisms of insects to plant secondary metabolites and their implications for insecticide resistance of insects[J].ActaEntomologicaSinica,2015,58(10):1126-1139.

[3] 陳巨蓮,倪漢祥,孫京瑞,等.小麥幾種主要次生物質(zhì)對麥長管蚜幾種酶活力的影響[J].昆蟲學(xué)報,2003,46(2):144-149.

CHEN J L,NI H X,SUN J R,etal.Effects of major secondary chemicals of wheat plants on enzyme activity inSitobionavenae[J].ActaEntomologicaSinica,2003,46(2):144-149.

[4] CAI Q N,HAN Y,CAO Y Z,etal.Detoxification of gramine by the cereal aphidSitobionavenae[J].JournalofChemicalEcology,2009,35:320-325.

[5] 董鈞鋒,張繼紅,王琛柱.植物次生物質(zhì)對煙青蟲和棉鈴蟲食物利用及中腸解毒酶活性的影響[J].昆蟲學(xué)報,2002,45(3):296-300.

DONG J F,ZHANG J H,WANG CH ZH.Effects of plant allelochemicals on nutritional utilization and detoxication enzyme activities in twoHelicoverpaspecies[J].ActaEntomologicaSinica,2002,45(3):296-300.

[6] LINDROTH R L.Chemical ecology of the luna moth:effects of host plant on detoxification enzyme activity[J].JournalofChemicalEcology,1989,15(7):2019-2029.

[7] CAI Q N,ZHANG Q W,CHEO M.Contribution of indole alkaloids toSitobionavenae(F.) resistance in wheat[J].JournalofAppliedEntomology,2004,128(8):517-521.

[8] FRANCIS F,VANHAELEN N,HAUBRUGE E.Glutathione S-transferases in the adaptation to plant secondary metabolites in theMyzuspersicaeaphid[J].ArchivesofInsectBiochemicalandPhysiology,2005,58(3):166-174.

[9] 汪英英,胡兆農(nóng).杠柳新苷P和E對粘蟲和小地老虎中腸3種解毒酶的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2016,25(6):939-944.

WANG Y Y,HU ZH N.Effects of periplocoside P and E fromPeriplocasepiumon activities of three detoxification enzymes in midgut ofMythimnaseparateandAgrotisypsilon(Lepidoptera:Noctuidae) [J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2016,25(6):939-944.

[10] 尹顯慧,吳青君,李學(xué)鋒,等.多殺菌素亞致死濃度對小菜蛾解毒酶系活力的影響[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報,2008,10(1):28-34.

YIN X H,WU Q J,LI X F,etal.Effect of sublethal concentrations of spinosad on the activities of detoxifying enzymes in the larvae of diamondback mothPlutellaxylostell[J].ChineseJournalofPesticideScience,2008,10(1):28-34.

[11] DESPRES L,DAVID J,GALLET C.The evolutionary ecology of insect resistance to plant chemicals[J].TrendsinEcologyandEvolution,2007,22(6):298-307.

[12] LEON C T.Induction of detoxication enzymes in insects[J].AnnualReviewofEntomology,1984,29(1):71-88.

[13] PETRE H.Insect cytochromes P450:topology of structural elements predicted to govern catalytic versatility[J].JournalofInorganicBiochemistry,2011,105(10):1354-1364.

[14] 王瑞龍,孫玉林,梁笑婷,等.6 種植物次生物質(zhì)對斜紋夜蛾解毒酶活性的影響[J].生態(tài)學(xué)報,2012,32(16) :5191-5198.

WANG R L,SUN Y L,LIANG X T,etal.Effects of 6 kinds of plant secondary metabolites on detoxification enzyme activity ofSpodopteralitura[J].ActaEcologicaSinica,2012,32(16):5191-5198.

[15] 燕賽英,杜孟芳,尹新明,等.煙蚜繭蜂寄生對麥二叉蚜體內(nèi)解毒酶和保護酶活性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,49(4):488-493.

YAN S Y,DU M F,YIN X M,etal.Effect of parasitism byAphidiusgifuensison the activity of protective and detoxification enzymes inSchizaphisgraminum[J].JournalofHenanAgriculturalUniversity,2015,49(4):488-493.

[16] 李賢慶,郭線茹,曹雅忠.不同小麥品種對麥蚜抗性機制研究進展[C]∥成卓敏.農(nóng)業(yè)生物災(zāi)害預(yù)防與控制研究.北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2006:394-398.

LI X Q,GUO X R,CAO Y ZH.Development of mechanism of resistance of grain aphids to various wheat[C]∥CHENG ZH M.Agricultural Biological Disaster Prevention and Control Research.Beijing:China Agricultural Science and Technology Press,2006:394-398.

[17] 尹 飛,陳煥瑜,李振宇,等.取食不同寄主植物小菜蛾對氯蟲苯甲酰胺敏感性及體內(nèi)解毒酶活性的變化[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報,2013,50(5):1335-1340.

YIN F,CHEN H Y,LI ZH Y,etal.Changes in susceptibility to chlorantraniliprole and detoxification enzymes ofPlutellaxylostellafeeding on different host plants[J].ChineseJournalofAppliedEntomology,2013,50(5):1335-1340.

[18] 馮國蕾,趙章武,李 梅,等.不同寄主植物與棉蚜酯酶活性的關(guān)系[J].昆蟲學(xué)報,2001,44(3):304-310.

FENG G L,ZHAO ZH W,LI M,etal.Relationship between esterase activities of the cotton aphid(Aphisgossypii) and overwintering host plants[J].ActaEntomologicaSinica,2001,44(3):304-310.

[19] 呂朝軍,韓巨才,劉慧平,等.寄主植物對蘋果黃蚜藥劑敏感性及解毒酶活性的影響[J].植物保護學(xué)報,2007,34(5):534-538.

Lü CH J,HAN J C,LIU H P,etal.Influence of host plants to detoxification enzymes and susceptibilities to insecticides onAphiscitricoiavon der Goot[J].ActaPhytophylacicaSinica,2007,34(5):534-538.

[20] 陳鳳菊,高希武,雷明慶,等.單寧酸對棉鈴蟲谷胱甘肽 S-轉(zhuǎn)移酶的影響[J].2003,46(6):684-690.

CHEN F J,GAO X W,LEI M Q,etal.Effect of tannic acid on glutathione-S-transferases inHelicoverpaarmigera(Hubner) [J].ActaEntomologicaSinica,2003,46(6):684-690.

[21] 湯 方,梁 沛,高希武.2-十三烷酮和槲皮素誘導(dǎo)棉鈴蟲谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶組織特異性表達[J].自然科學(xué)進展,2005,15(7):805-810.

TANG F,LIANG P,GAO X W.2-tridecane ketone and quercetin induce tissue specific expression of glutathione S-transferase inHelicoverpaarmigera(Hubner)[J].ExhibitionofNaturalScience,2005,15(7):805-810.

[22] GAO S X ,LIU D G.Differential performance ofSitobionavenae(Hemiptera:Aphididae) clones from wheat and barley with implications for its management through alternative cultural practices[J].JournalofEconomicEntomology,2013,106(3):1294-1301.

[23] 張方梅,李祥瑞,張云慧,等.麥長管蚜有翅型與無翅型外部形態(tài)比較研究[J].植物保護,2015,41(4):56-62.

ZHANG F M,LI X R,ZHANG Y H,etal.Morphological examination of winged and wingless forms of the grain aphidSitobionavenae[J].PlantProtection,2015,41(4):56-62.

[24] MULLER C B,WILLIAMS I S,HARDIE J.The role of nutrition,crowding and interspecific interactions in the development of winged aphids[J].EcologicalEntomology,2001,26(3):330-340.

[25] 胡國強,李曉鳳,王長娜.麥長管蚜的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(18):9748-9750.

HU G Q,LI X F,WANG CH N.The study of grain aphid [J].JournalofAnhuiAgriculture,2012,40(18):9748-9750.

[26] LESZCZYNAKI B,DIXO A F G.Resistance of cereals to aphids:the interaction between hydroxamic acids and glutathione S-transferase in the grain AphidSitobionavenae(F.)(Hom.Aphididae) [J].JournalApplication,Entomology,1992,113(1/5):61-67.

[27] 蔡青年,張青文,高希武,等.小麥體內(nèi)次生物質(zhì)對麥蚜的抗性作用研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2003,36(8):910-915.

CAI Q N,ZHANG Q W,GAO X W,etal.Effect of the secondary substances on wheat resistance toSitobionavenae(F.) [J].ScientiaAgriculturaSinica,2003,36(8):910-915.

[28] 高素霞,黃賢亮,劉德廣,等.不同寄主植物上麥長管蚜生活史的比較[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,42(10):45-50.

GAO S X,HUANG X L,LIU D G,etal.Life-history comparison ofSitobionavenaeon different host plants[J].JournalofNorthwestA&FUniversity(NaturalScienceEdition),2014,42(10):45-50.

[29] GAO S X,LIU D G,CHEN H,etal.Fitness traits and underlying genetic variation related to host plant specialization in the aphidSitobionavenae[J].InsectScience,2014,21(3):352-362.

[30] 高希武,董向麗,趙 穎,等.槲皮素對棉鈴蟲體內(nèi)一些解毒酶系和靶標酶的誘導(dǎo)作用[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報,1999,1(3):56-60.

GAO X W,DONG X L,ZHAO Y,etal.Induction of carboxylesterase,glutathione S-transferase and acetylcholinesterase by quercetin inHelicoverpaarmigera[J].ChineseJournalofPesticideScience,1999,1(3):56-60.

[31] HUANG X L,LIU D G,WANG D,etal.Molecular and quantitative genetic differentiation inSitobionavenaepopulations from both sides of the Qinling mountains[J].PlosOne,2015,10(3):1-15.

[32] WU G,MIYATA T.Susceptibilities to methamidophos and enzymatic characteristics in 18 species of pest insects and their natural enemies in crucifer vegetable crops[J].PesticideBiochemistryandPhysiology,2005,82(1):79-93.

[33] BRADFORD M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J].AnalyticalBiochemistry,1976,72(1/2):248-254.

[34] 劉玉坤,王渭霞,傅 強,等.寄主植物對3種稻飛虱解毒酶和保護酶活性的影響[J].中國水稻科學(xué),2011,25(6):659-666.

LIU Y K,WANG W X,FU Q,etal.Effects of host plants on activities of detoxification and protection enzymes in three rice plant hoppers[J].ChineseJournalofRiceScience,2011,25(6):659-666.

[35] 蔡青年,張青文,周明牂.小麥旗葉和穗部吲哚生物堿含量與抗麥長管蚜關(guān)系研究[J].植物保護,2002,28(2):11-13.

CAI Q N,ZHANG Q W,ZHOU M Z.Correlation between indole alkaloid content in flag leaves and ears of wheat and its resistance toSitobionavenae(F.) [J].PlantProtection,2002,28(2):11-13.

[36] 陳巨蓮,孫京瑞,丁紅建,等.主要抗蚜小麥品種(系)的抗性類型及其生化抗性機制[J].昆蟲學(xué)報,1997,40(增刊):190-195.

CHEN J L,SUN J R,DING H J,etal.The resistant patterns and mechanism of biochemical resistance in various wheat cultivars(lines) [J].ActaEntomologicaSinica,1997,40(Suppl.):190-195.

[37] 胡 遠,韓 穎,趙 欣,等.小麥不同抗蚜品種中3種酚酸類化合物的含量變化及其作用評價[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報,2008,14(6):753-756.

HU Y,HAN Y,ZHAO X,etal.Dynamics and effect evaluation of three phenolic compound contents in wheat varieties with different resistances toSitobionavenae[J].ChineseJournalofAppliedandEnvironmentalBiology,2008,14(6):753-756.

[38] LESZCYNSKI B,MATOK H,DIXON A F G.Detoxification of cereal plant allelochemicals by aphids:activity and molecular weight of glutathione-S-transferase in three species of cereal aphids[J].JournalofChemicalEcology,1994,20(2):387-394.

[39] 陳建新,宋敦倫,采長群,等.小麥抗禾谷縊管蚜的生化研究[J].昆蟲學(xué)報,1997,40(1):186-189.

CHEN J X,SONG D L,CAI CH Q,etal.Biochemical studies on wheat resistance to the grain aphid,Rhopalosiphumpadi(lines) [J].ActaEntomologicaSinica,1997,40(1):186-189.

[40] CAI Q N,ZHANG Q W,CHEN M.Contribution of indole alkaloids toSitobionavenae(F.) resistance in wheat[J].JournalofAppliedEntomology,2004,128(8):517-521.

[41] CASTANEDA L E,FIGUEROA C C,NESPOLO R F.Do insect pests perform better on highly defended plants costs and benefits of induced detoxification defences in the aphidSitobionavenae[J].JournalofEvolutionaryBiology,2010,23(11):2474-2483.

[42] CASTANEDA L E,FIGUEROA C C,FUENTES-CONTRERAS E,etal.Energetic costs of detoxification systems in herbivores feeding on chemically defended host plants:a correlational study in the grain aphid,Sitobionavenae[J].JournalofExperimentalBiology,2009,212(8):1185-1190.

[43] FIGUEROA C C,SIMON J C,LE G,etal.Genetic structure and clonal diversity of and introduced pest in Chile,the cereal aphidSitobionavenae[J].Heredity,2005,95(1):24-33.

[44] FIGUEROA C C,SIMON J C,LE G ,etal.Effect of host defense chemicals on clonal distribution and performance of different genotypes of the cereal aphidSitobionavenae[J].JournalofChemicalEcology,2004,30(12):2515-2525.

[45] LOAYZA-MURO R,FIGUEROA C C,NIEMEYER H M.Effect of two wheat cultivars differing in hydroxamic acid concentration on detoxification metabolism in the aphidSitobionavenae[J].JournalofChemicalEcology,2000,26(12):2725-2736.