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        吡蟲啉對蜜蜂不同發(fā)育期保護(hù)酶系活性的影響

        2018-09-21 07:46:12
        中國蜂業(yè) 2018年9期
        關(guān)鍵詞:蛹期吡蟲啉羽化

        (吉林省養(yǎng)蜂科學(xué)研究所,吉林 132108)

        隨著現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步,蜜蜂等傳粉昆蟲為農(nóng)作物授粉增產(chǎn)的作用日益突出。然而,為防止各種農(nóng)作物的病蟲害,人們使用殺蟲劑等農(nóng)藥的種類和劑量正逐年遞增,不可避免地威脅著蜜蜂等有益昆蟲類群的生存安全。

        新煙堿類殺蟲劑是世界范圍內(nèi)最有效、銷量最好的殺蟲劑,吡蟲啉則是此類殺蟲劑的典型代表,是第一個(gè)被合成的具有殺蟲活性的新煙堿類化合物[1]。吡蟲啉自引入市場以來發(fā)展迅速,在國內(nèi)被廣泛使用,有研究表明,它對蜜蜂的毒性屬于高毒級(jí)[2],會(huì)破壞蜜蜂的記憶系統(tǒng),使采集和學(xué)習(xí)能力下降[3,4],影響蜜蜂的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)以及尋找和辨別食物的能力[5,6],影響蜂群幼蟲的孵化率、化蛹率和羽化率[7,8],對蜂王的生殖力和雄蜂的精子形成存在亞致死效應(yīng)[9]。

        超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)合稱昆蟲的保護(hù)酶系統(tǒng)[10],這三者既有功能互補(bǔ)性又有定位互補(bǔ)性,共同構(gòu)成昆蟲有機(jī)體相互保護(hù)的防御系統(tǒng)[11],其功能是清除機(jī)體內(nèi)過剩的活性氧,保護(hù)機(jī)體免受環(huán)境脅迫的危害[12]。因此,當(dāng)蜜蜂處于受到殺蟲劑脅迫的逆境條件下,其體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)必然會(huì)對機(jī)體氧化應(yīng)激做出一定的反應(yīng),以適應(yīng)不良環(huán)境。本實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)室條件下的蜜蜂工蜂為研究對象,通過考察低劑量吡蟲啉對蜜蜂生長發(fā)育及各發(fā)育時(shí)期保護(hù)酶系活性的影響,以期揭示蜜蜂保護(hù)酶系統(tǒng)在吡蟲啉脅迫下的變化規(guī)律,為進(jìn)一步探討蜜蜂對新煙堿類殺蟲劑的抗性機(jī)制提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 供試蜜蜂

        供試蜜蜂為實(shí)驗(yàn)室人工飼育的本地意大利蜜蜂(Apis melliferaL.)。參考劉光楠和曾志將[13]蜜蜂幼蟲飼養(yǎng)配方,從1日齡幼蟲開始飼喂直至羽化出房,對照組(CK)飼喂基礎(chǔ)飼料,處理組1和處理組2進(jìn)行藥物的直接脅迫處理,分別在基礎(chǔ)飼料中添加LD10(0.01mg/ml)和LD50(0.1mg/ml)劑量殺蟲劑,每日觀察生長發(fā)育情況并記錄幼蟲成活率、化蛹率和羽化率。

        1.2 試劑與儀器

        總超氧化物氣化酶(T-SOD)試劑盒,南京建成生物工程研究所;過氧化氫酶(CAT)試劑盒,南京建成生物工程研究所;過氧化物酶(POD)試劑盒,南京建成生物工程研究所。Ultrospec 7000紫外可見分光光度計(jì),英國柏楉有限公司;MGC-H人工氣候箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司;CO2培養(yǎng)箱,日本三洋公司。

        1.3 樣品的制備

        按照蜜蜂的不同發(fā)育時(shí)期采集各組樣品,分別是幼蟲期(5日齡蟲)、蛹期(5日齡蛹)和出房期(羽化出房時(shí)),收集樣品體內(nèi)的血淋巴液,-80℃保存,備用。

        1.4 保護(hù)酶系活性測定

        嚴(yán)格按照試劑盒的說明操作,計(jì)算得出各組樣品的SOD酶、CAT酶和POD酶的活力值。測定時(shí)每組樣品做3個(gè)平行處理,取平均數(shù)為酶活力值,所有待測樣本為同一批次樣本。

        1.5 數(shù)據(jù)處理

        將獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用EXCEL軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,采用數(shù)據(jù)分析中的單因素方差分析進(jìn)行差異顯著性測定,以P<0.05作為差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 低劑量吡蟲啉對蜜蜂生長發(fā)育的影響

        吡蟲啉脅迫處理后,對蜜蜂幼蟲的成活率、化蛹率和羽化率的影響結(jié)果見圖1。結(jié)果表明,隨著藥物脅迫處理劑量的升高,幼蟲成活率、化蛹率和羽化率呈下降趨勢。

        圖1 吡蟲啉亞致死劑量對蜜蜂生長發(fā)育的影響

        2.2 超氧化物歧化酶活性測定

        低劑量吡蟲啉對蜜蜂各發(fā)育時(shí)期SOD酶活性的影響見圖2,結(jié)果可知,對照組(CK)與處理組均呈現(xiàn)先升高再降低的變化趨勢,飼喂吡蟲啉濃度越高,酶活力值越大,處理組2(LD50)中各發(fā)育期的酶活性明顯高于處理組1(LD10)和對照組(CK),其中蛹期SOD酶活性最高,其次是出房期和幼蟲期,且差異顯著(P<0.05)。

        圖2 吡蟲啉對蜜蜂各發(fā)育時(shí)期SOD酶活性的影響

        2.3 過氧化氫酶活性測定

        低劑量吡蟲啉對蜜蜂各發(fā)育時(shí)期CAT酶活性的影響見圖3,結(jié)果可知,對照組(CK)與處理組均呈現(xiàn)先升高再降低的變化趨勢,對照組(CK)與處理組1(LD10)的變化曲線基本一致,處理組2(LD50)中各發(fā)育期的酶活性明顯高于處理組1(LD10)和對照組(CK),其中蛹期CAT活性最高,明顯高于幼蟲期和出房期,且差異顯著(P<0.05)。

        圖3 吡蟲啉對蜜蜂各發(fā)育時(shí)期CAT酶活性的影響

        2.4 過氧化物酶活性測定

        低劑量吡蟲啉對蜜蜂各發(fā)育時(shí)期POD酶活性的影響見圖4,結(jié)果可知,對照組(CK)與處理組均呈現(xiàn)先升高再降低的變化趨勢,飼喂吡蟲啉濃度越高,酶活力值越大,處理組2(LD50)中各發(fā)育期的酶活性明顯高于處理組1(LD10)和對照組(CK),其中蛹期POD酶活性最高,其次是幼蟲期和出房期,且差異顯著(P<0.05)。

        圖4 吡蟲啉對蜜蜂各發(fā)育時(shí)期POD酶活性的影響

        3 討論

        超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶CAT、過氧化物酶POD是昆蟲體內(nèi)3種保護(hù)性酶系,三者協(xié)作調(diào)控增強(qiáng)機(jī)體的抗逆性,以應(yīng)對不良環(huán)境。對實(shí)驗(yàn)中保護(hù)酶系的酶活性測定表明,處理組中的SOD酶活性、CAT酶活性和POD酶活性均高于對照組的酶活性,且酶活力值與中毒程度呈正相關(guān),說明吡蟲啉的脅迫對蜜蜂體內(nèi)保護(hù)酶系的生成起到激活作用,即機(jī)體本身能夠提高其保護(hù)酶系活性,以適應(yīng)外源毒素的侵入,降解毒性,減少危害。

        低劑量吡蟲啉對蜜蜂生長發(fā)育的直接影響是出現(xiàn)了延緩滯育現(xiàn)象,我們在飼喂蜜蜂時(shí)觀察到處理組的化蛹日期與羽化日期較對照組延后1~2日,最多5日,表明吡蟲啉脅迫對蜜蜂幼蟲的正常發(fā)育存在抑制作用。從蜜蜂體內(nèi)保護(hù)酶系活性在不同生長發(fā)育時(shí)期的變化上看,經(jīng)吡蟲啉處理后體內(nèi)3種保護(hù)酶的酶活力變化均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,在蛹期時(shí)達(dá)到最大,幼蟲期和出房期的保護(hù)酶系酶活力因種類不同稍有差異。本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果說明,化蛹期是蜜蜂體內(nèi)保護(hù)酶系活性較高、解毒功能較強(qiáng)的階段,隨著日齡的增加,保護(hù)酶系活性逐漸降低。

        目前國內(nèi)外關(guān)于新煙堿類殺蟲劑誘導(dǎo)的蜜蜂氧化損傷方面的研究重點(diǎn)集中在少數(shù)幾個(gè)蜜蜂種類及單一殺蟲劑,多在室內(nèi)暴露的效應(yīng)關(guān)系互作方面,且作用時(shí)間短,這與自然狀態(tài)下復(fù)雜的污染狀況不同。由于蜜蜂在現(xiàn)實(shí)生態(tài)環(huán)境中往往暴露于多種途徑的綜合污染[14],因此怎樣有效的與野外實(shí)際相結(jié)合,研究不同殺蟲劑交互作用對保護(hù)酶系統(tǒng)協(xié)同作用的影響,科學(xué)的反應(yīng)保護(hù)酶系對蜜蜂的影響及抗性機(jī)理是今后應(yīng)深入開展的工作。

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