潘忠玉, 莫夏娜, 孟 香, 陳 敏

(北京林業(yè)大學(xué)林木有害生物防治北京市重點實驗室, 北京 100083)

昆蟲與植物在長期協(xié)同進化中形成了相對穩(wěn)定的生態(tài)關(guān)系。植物為植食性昆蟲提供營養(yǎng)物質(zhì)的同時，也進化出一系列物理和化學(xué)防御機制來抵抗昆蟲的取食。其中，植物次生代謝物在抵御昆蟲的取食中發(fā)揮著重要作用(欽俊德和王琛柱, 2001; Rani and Jyothsna, 2010; Gong and Zhang, 2014)。植物次生代謝物質(zhì)種類多樣，而酚類是植物重要的次生代謝物質(zhì)之一(徐正浩等, 2004)。不少研究證明，一些植物酚類次生代謝物質(zhì)如綠原酸、單寧酸等會對昆蟲的取食、生長、發(fā)育以及繁殖等活動產(chǎn)生不利影響，有的甚至具有直接毒殺作用(張時妙等, 2005; 王曉麗等, 2014)。

在長期的協(xié)同進化過程中，昆蟲也形成了行為、生理生化等機制來應(yīng)對植物次生代謝產(chǎn)物的脅迫，如不少昆蟲在代謝過程中就能夠以不同的解毒機制對抗寄主植物中的有毒物質(zhì)(Felton and Tumlinson, 2008; 朱香鎮(zhèn)等, 2018)。已有的研究表明，昆蟲解毒相關(guān)蛋白主要有細(xì)胞色素P450酶(cytochrome P450 monooxygenase, CYP450)、羧酸酯酶(carboxylesterase, CarE)、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione S-transferases, GSTs)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucuronosyltransferase, UGT)、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白(ATP-binding cassette transporters)[簡稱ABC轉(zhuǎn)運蛋白(ABC transporters)]等(Francisetal., 2005; Winde and Wittstock, 2011; Jinetal., 2018)，這些解毒相關(guān)蛋白通過參與外源有毒物質(zhì)的分解和代謝，從而使昆蟲產(chǎn)生適應(yīng)性(Zhangetal., 2012)。

美國白蛾Hyphantriacunea，屬鱗翅目(Lepidoptera)燈蛾科(Arctiidae)，是我國重要的檢疫性害蟲。該蟲原產(chǎn)北美洲(Gomi, 2007; Sullivanetal., 2011)，自1979年在遼寧省丹東市首次被發(fā)現(xiàn)后，目前已經(jīng)擴散至我國13個省(區(qū)、市)共計598個縣級行政區(qū)(國家林業(yè)局2020年第3號公告)。美國白蛾寄主廣泛，多達630余種(Sullivan and Ozman-Sullivan, 2012)。我們前期研究發(fā)現(xiàn)，不同寄主植物對美國白蛾有明顯的影響，該蟲對桑Morusalba、金銀木Loniceramaackii等不同寄主植物的取食量、選擇率和營養(yǎng)效應(yīng)不同，取食不同寄主植物的美國白蛾幼蟲體內(nèi)的AchE, GSTs, CarE和 CYP450 的活性也存在顯著差異(李路莎等, 2018)。我們認(rèn)為，寄主植物的次生代謝物可能在其中發(fā)揮重要作用，然而，不同寄主植物所含次生代謝物質(zhì)的種類組成及含量各異，逐一研究明確各種次生代謝物的影響往往存在較大困難。

綠原酸(chlorogenic acid, C16H18O9, 分子量354.31)屬正雙羥基酚類化合物，是植物中常見的一種次生代謝物，從高等雙子葉植物到蕨類植物均有報道(高錦明等, 1999)。綠原酸在美國白蛾的喜食寄主桑中的含量較低(0.39%～1.02%)(孫蓮等, 2003; 郝靜怡等, 2019)，在其非喜食的寄主植物金銀木中含量則較高(3.366%)(朱成姣等, 2016)，在非寄主植物杜仲Eucommiaulmoides中含量可高達4.07%(張康健等, 1999)，這寓示綠原酸在影響美國白蛾對寄主植物的取食策略中可能發(fā)揮著重要作用。目前已有研究表明綠原酸對昆蟲的生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響，甚至可在昆蟲體內(nèi)可被氧化為毒性更高的醌類物質(zhì)，對昆蟲產(chǎn)生直接毒殺作用(胡增輝等, 2009; Kundu and Vadassery, 2019)。王曉麗(2014)發(fā)現(xiàn)舞毒蛾Lymantriadispar幼蟲取食含有單寧酸、綠原酸的人工飼料后不能完成正常的生長發(fā)育，幼蟲體重比對照低約67.2%～75.0%，幼蟲歷期延長2～4倍，蛻皮受阻，至4齡時全部死亡。谷實夜蛾Helicoverpazea在攝取含綠原酸和咖啡酸人工飼料后，發(fā)育歷期明顯延長(Summers and Felton, 1994)。舞毒蛾幼蟲取食含綠原酸人工飼料后羧酸酯酶CarE活性隨著時間呈現(xiàn)遞減趨勢，但始終比取食正常人工飼料的酶活性強(劉海晶, 2016)。然而，有關(guān)綠原酸對美國白蛾生長發(fā)育和生理代謝的影響尚不得而知。有鑒于此，本研究通過在人工飼料中添加不同濃度的綠原酸飼養(yǎng)美國白蛾幼蟲，比較和分析綠原酸對該蟲營養(yǎng)效應(yīng)、生長發(fā)育和解毒相關(guān)蛋白活性的影響，以期為深入探究美國白蛾的寄主適應(yīng)機制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試蟲及飼養(yǎng)條件

研究中所用的美國白蛾試蟲為實驗室人工飼養(yǎng)種群。將美國白蛾初孵幼蟲轉(zhuǎn)入含有人工飼料的養(yǎng)蟲杯中，置于昆蟲培養(yǎng)箱內(nèi)(溫度25±1℃，相對濕度73%，光周期16L∶8D)飼養(yǎng)。美國白蛾人工飼料配制以及飼養(yǎng)條件采用曹利軍等(2014)。

1.2 人工飼料及綠原酸濃度處理設(shè)置

根據(jù)文獻報道中美國白蛾不同寄主植物中的綠原酸濃度，其喜食寄主植物桑中濃度為0.39%～1.02%，非喜食寄主金銀木中濃度為3.366%(孫蓮等, 2003; 朱成姣等, 2016; 郝靜怡等, 2019)，則研究中設(shè)置人工飼料中綠原酸的濃度梯度(m/m)分別為0.125%, 0.250%, 0.500%, 1.000%和2.000%。制作人工飼料期間，將所有主要材料在液態(tài)條件下混合(約65℃)，將0.4 g綠原酸(上海源葉生物科技有限公司，純度≥98%)用5 mL 10%二甲基亞砜(DMSO)于室溫下溶解后，加入15 g人工飼料中配置成2.000%綠原酸人工飼料，相同方法配制其余濃度綠原酸飼料，以添加5 mL 10% DMSO的人工飼料為對照組。

1.3 不同濃度綠原酸處理美國白蛾幼蟲的死亡率測定

根據(jù)美國白蛾特性，5齡幼蟲食量大，生長發(fā)育旺盛，且腸道易于解剖，適宜進行試驗測定。選取生長發(fā)育一致的5齡健康幼蟲，饑餓12 h后轉(zhuǎn)入不同濃度(0.125%, 0.250%, 0.500%, 1.000%和2.000%)的綠原酸人工飼料飼養(yǎng)。以10% DMSO人工飼料飼養(yǎng)的5齡健康幼蟲為對照。每個養(yǎng)蟲杯接蟲10頭幼蟲為一個重復(fù)，每濃度處理設(shè)4個重復(fù)(即4個養(yǎng)蟲杯)。飼養(yǎng)條件同1.2節(jié)。每天觀察飼料是否新鮮，不新鮮的及時更換，并記錄幼蟲死亡情況，為避免老熟幼蟲出現(xiàn)預(yù)化蛹狀態(tài)影響試驗結(jié)果，于處理6 d后終止觀察并統(tǒng)計數(shù)據(jù)。以毛筆輕觸美國白蛾幼蟲蟲體兩次，無反應(yīng)者視為死亡。死亡率(%)=(死亡幼蟲個體數(shù)/供試幼蟲總數(shù))×100%。

1.4 不同濃度綠原酸處理美國白蛾的營養(yǎng)效應(yīng)測定

選取生長發(fā)育一致的5齡健康幼蟲，饑餓12 h后，轉(zhuǎn)入不同濃度的綠原酸人工飼料(0.125%, 0.250%, 0.500%, 1.000%和2.000%)飼養(yǎng)，以10%DMSO人工飼料飼養(yǎng)的5齡健康幼蟲為對照。飼養(yǎng)條件同1.2節(jié)。每個培養(yǎng)杯接蟲5頭為一個重復(fù)，每濃度處理設(shè)3個重復(fù)。

幼蟲取食前稱取人工飼料重量，48 h后取出剩余飼料，饑餓12 h后使幼蟲排出糞便，稱取取食后幼蟲的鮮重。然后將幼蟲、糞便、剩余飼料放入烘箱，80℃下烘干至恒重，分別稱量其干重。此外，在相同環(huán)境下，另外采集取食前人工飼料和剛饑餓處理后的5齡幼蟲，稱取鮮重，進行烘干，記作取食前飼料干重和取食前幼蟲干重。根據(jù)飼料含水量和幼蟲含水量推算取食前幼蟲以及投喂飼料干重。依照下列公式計算各營養(yǎng)指標(biāo)(Waldbauer, 1968)：

近似消化率(AD)(%)=(I-F)/I×100%；

食物利用率(ECI)(%)=G/I×100%；

食物轉(zhuǎn)化率(ECD)(%)=G/(I-F)×100%；

相對生長速率(RGR)(g/g·d)=G/(B×T)；

相對取食量(RCR)(g/gd)=I/(B×T)。

式中，G: 蟲體增重(G=取食后幼蟲干重-取食前幼蟲干重);B: 試驗期間幼蟲平均體重[B=(取食前幼蟲干重+取食后幼蟲干重)/2];I: 取食量(I=取食前飼料干重-取食后飼料干重);F: 糞便干重;T: 試驗天數(shù)。

1.5 0.500%綠原酸處理美國白蛾幼蟲的生長發(fā)育指標(biāo)測定

參照王曉麗等(2014)的方法，以及預(yù)試驗結(jié)果，美國白蛾低齡(1和2齡)幼蟲對綠原酸非常敏感，即使采用較低濃度的綠原酸(0.250%)，試蟲均很快死亡，無法完成各項生長發(fā)育指標(biāo)的數(shù)據(jù)采集，所以將生長發(fā)育一致的3齡健康幼蟲饑餓12 h后，轉(zhuǎn)入含0.500%綠原酸的人工飼料飼養(yǎng)，同時設(shè)置含10% DMSO的人工飼料飼養(yǎng)的3齡幼蟲作對照組。每30頭幼蟲(飼養(yǎng)于一個養(yǎng)蟲杯)為一個重復(fù)，每處理設(shè)3個重復(fù)，處理前稱量每個處理的幼蟲平均體重，第一次蛻皮后，將幼蟲轉(zhuǎn)移到新的養(yǎng)蟲杯內(nèi)，一杯1蟲，單頭飼養(yǎng)。飼養(yǎng)條件同1.2節(jié)。每天觀察并記錄幼蟲的發(fā)育情況，包括蛻皮、化蛹、死亡等。羽化后，將雌雄成蟲轉(zhuǎn)移到紗網(wǎng)籠內(nèi)進行自由交配、產(chǎn)卵，對卵塊進行計數(shù)。

1.6 不同濃度綠原酸處理美國白蛾的解毒相關(guān)蛋白活性測定

選取生長發(fā)育一致的5齡健康幼蟲，饑餓12 h后，轉(zhuǎn)入含0.125%, 0.250%, 0.500%, 1.000%和2.000%的綠原酸人工飼料飼養(yǎng)(飼養(yǎng)條件同1.2節(jié))，以含10% DMSO人工飼料飼養(yǎng)的5齡幼蟲為對照。每個養(yǎng)蟲杯接蟲5頭為一個重復(fù)，每個處理設(shè)3個重復(fù)。飼養(yǎng)36 h后，隨機挑選試蟲進行解剖，取出腸道，用預(yù)冷的磷酸緩沖液(pH 7.0)，按中腸質(zhì)量(g)∶磷酸緩沖液體積(mL)=1∶9(m/v)的比例進行冰浴勻漿，4℃ 8 000 r/min離心10 min后，取上清即為酶原液4℃保存，用于分析食料中不同濃度的綠原酸對美國白蛾幼蟲各解毒相關(guān)蛋白活性的影響。

用谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GSTs)測定試劑盒(YX-W-A204，上海優(yōu)選生物科技有限公司)、羧酸酯酶(CarE)測定試劑盒(ml036265，上海酶聯(lián)生物科技有限公司)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UGT)測定試劑盒(ml062849)、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白(ABC轉(zhuǎn)運蛋白)測定試劑盒(ml341674)、細(xì)胞色素P450酶測定試劑盒(JL22832，上海將來實業(yè)有限公司)測定腸道酶源液5種解毒相關(guān)蛋白活性；用蛋白濃度測定試劑盒(PW0103, BIOMIGA, 美國)測定腸道酶源液蛋白濃度。各解毒相關(guān)蛋白活性和蛋白定量測定的具體方法均按照相應(yīng)試劑盒說明書進行。

1.7 數(shù)據(jù)分析

運用SPSS21.0軟件計算美國白蛾幼蟲在綠原酸處理下的死亡率、營養(yǎng)效應(yīng)指標(biāo)、生長發(fā)育各項指標(biāo)、解毒相關(guān)蛋白活性的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤，采用獨立樣本t檢驗和單因素方差分析(one-way ANOVA)進行分析，以Tukey氏檢測法比較不同處理間的差異顯著性(P<0.05)，運用Origin8.0軟件繪圖。

2 結(jié)果

2.1 綠原酸對美國白蛾5齡幼蟲死亡率的影響

用含不同濃度綠原酸的人工飼料飼喂美國白蛾5齡幼蟲6 d后的死亡率結(jié)果見圖1。結(jié)果表明，含不同濃度綠原酸的人工飼料飼養(yǎng)美國白蛾5齡幼蟲，3 d后開始出現(xiàn)死亡個體，死亡高峰期出現(xiàn)在第3-5天之間；6 d后不同濃度綠原酸處理的美國白蛾幼蟲死亡率有顯著差異(F=48.634,P<0.05)，且綠原酸濃度越高，幼蟲的死亡率越高，0.125%綠原酸處理組死亡率為10.00%±4.08%，而2.000%綠原酸處理組死亡率達到67.50%±4.79%。

圖1 取食含不同濃度綠原酸的人工飼料后美國白蛾5齡幼蟲的死亡率

2.2 綠原酸對美國白蛾5齡幼蟲營養(yǎng)效應(yīng)的影響

不同濃度綠原酸處理48 h后的美國白蛾5齡幼蟲的營養(yǎng)效應(yīng)指標(biāo)見表1。結(jié)果顯示，不同濃度綠原酸處理的美國白蛾5齡幼蟲的相對取食量(RCR)和近似消化率(AD)顯著高于對照組(P<0.05)，食物轉(zhuǎn)化率(ECD)顯著低于對照組(P<0.05);除0.125%綠原酸處理組外，其余濃度處理組幼蟲的食物利用率(ECI)和相對生長速率(RGR)也顯著低于對照組(P<0.05)。

表1 取食含不同濃度綠原酸的人工飼料48 h后美國白蛾5齡幼蟲的營養(yǎng)效應(yīng)指標(biāo)

2.3 綠原酸對美國白蛾幼蟲生長發(fā)育的影響

用含0.500%綠原酸的人工飼料飼養(yǎng)美國白蛾幼蟲(從3齡幼蟲開始)，各齡期發(fā)育歷期情況如表2。結(jié)果表明，與對照組相比，0.500%綠原酸處理使3-5齡幼蟲的發(fā)育歷期顯著延長28.24%(3.7 d)(P<0.05)，但6和7齡幼蟲的發(fā)育歷期縮短8.97%(0.7 d)，整體延長3-7齡幼蟲的發(fā)育歷期約3.0 d。

表2 0.500%綠原酸對美國白蛾幼蟲發(fā)育歷期的影響

0.500%綠原酸處理后美國白蛾的其他各項生長發(fā)育指標(biāo)如表3所示。結(jié)果顯示，綠原酸處理組的幼蟲總存活率(66.67%)、化蛹率(90.00%)、成蟲羽化率(81.49%)和雌雄性比(0.29)均明顯低于對照組，且平均單雌產(chǎn)卵量(429.60±65.35粒)比對照(707.33±26.78粒)顯著減少(P<0.05)。由此可知，綠原酸對美國白蛾的生長發(fā)育和繁殖具有負(fù)面影響。

表3 0.500%綠原酸對美國白蛾5項生長發(fā)育指標(biāo)的影響

2.4 綠原酸對美國白蛾5齡幼蟲解毒相關(guān)蛋白活性的影響

用含5種不同濃度(0.125%, 0.250%, 0.500%, 1.000%和2.000%)綠原酸的人工飼料分別飼養(yǎng)美國白蛾5齡幼蟲36 h后，腸道內(nèi)5種解毒相關(guān)蛋白的活性如圖2所示。結(jié)果表明，不同濃度的綠原酸對美國白蛾GSTs(F=97.577,P<0.001)、UGT(F=6.421,P=0.004)、CYP450(F=2.471,P<0.001)和ABC轉(zhuǎn)運蛋白(F=5.761,P=0.006)的活性均有顯著影響。由圖2(A, D, E)可知，綠原酸對美國白蛾中腸的ABC轉(zhuǎn)運蛋白, CYP450和GSTs活性均有不同程度的誘導(dǎo)作用且誘導(dǎo)趨勢相似。隨著綠原酸濃度的升高，ABC轉(zhuǎn)運蛋白、CYP450和GSTs 3種解毒相關(guān)蛋白的活性也逐漸升高，然后略微降低。當(dāng)綠原酸濃度低于0.250%時，CYP450酶活性與對照組無顯著差異(P>0.05)；綠原酸濃度為0.500%～2.000%時，CYP450酶的活性被顯著誘導(dǎo)，在1.000%時活性達到最大(12.46 U/L)。在試驗濃度范圍內(nèi)GSTs活性均被顯著誘導(dǎo)，在綠原酸濃度為1.000%時GSTs活性達到最大(34.21 U/mg pro)。在試驗濃度內(nèi)ABC轉(zhuǎn)運蛋白活性也被不同程度誘導(dǎo)且與對照組差異顯著，當(dāng)綠原酸濃度為0.500%時，對ABC轉(zhuǎn)運蛋白的活性誘導(dǎo)能力達到最大。0.125%的綠原酸對美國白蛾UGT的活性具有顯著誘導(dǎo)作用(P<0.05)，而其余濃度處理的UGT活性與對照相比均無顯著差異(P>0.05)(圖2: B)。而由圖2(C)可知，各濃度綠原酸對美國白蛾幼蟲CarE活性均未見顯著影響(F=0.166,P=0.970)。

圖2 取食含不同濃度綠原酸的人工飼料36 h后美國白蛾5齡幼蟲腸道中5種解毒相關(guān)蛋白的活性

3 討論

本研究通過在美國白蛾人工飼料中添加不同濃度的綠原酸，調(diào)查了綠原酸對美國白蛾幼蟲死亡率、營養(yǎng)效應(yīng)指標(biāo)和多項生長發(fā)育指標(biāo)的影響，以及不同濃度綠原酸對美國白蛾5齡幼蟲5種解毒相關(guān)蛋白活性的影響。綠原酸處理組美國白蛾幼蟲3 d后才開始有個體死亡，死亡高峰期在第3-5天之間(圖1)，說明綠原酸在本研究的試驗濃度范圍內(nèi)對美國白蛾不具有急性殺蟲作用，但隨著取食時間延長，綠原酸可能在幼蟲體內(nèi)積累而發(fā)揮殺蟲作用。王曉麗等(2014)用0.3%綠原酸處理舞毒蛾2齡幼蟲也得到類似結(jié)果，處理20 d后幼蟲死亡率從20%迅速上升到50%，到34 d時死亡率達到100%；其他酚類如50 μg/mL山奈酚處理72 h后致倦庫蚊Culexquinquefasciatus4齡幼蟲死亡率達到82%(黃繼光等, 2014)。

本研究結(jié)果表明，綠原酸處理對幼蟲的營養(yǎng)效應(yīng)指標(biāo)具有顯著影響，處理組5齡幼蟲的相對取食量和近似消化率顯著高于對照組，但是食物轉(zhuǎn)化率、食物利用率和相對生長速率顯著低于對照組(表1)?？赡苡捎诰G原酸的存在致使美國白蛾對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率降低，從而影響其生長發(fā)育。Barbenhenn等(2003)也提出，綠原酸在許多鱗翅目幼蟲中腸的堿性、氧化的環(huán)境內(nèi)，可對其生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響，可能是由于綠原酸被昆蟲的過氧化物酶氧化成氯醌后與氨基酸(組氨酸、半胱氨酸等)結(jié)合，降低氨基酸的生物利用度，從而抑制昆蟲的生長(Kundu and Vadassery, 2019)。研究表明，酚酸物質(zhì)與營養(yǎng)素或酶結(jié)合時，對蟲體消化吸收有不利影響(Appel, 1993)。如谷實夜蛾在攝取定量香豆酸后，相對生長速率顯著降低(Summers and Felton, 1994)。斜紋夜蛾Spodopteralitura取食1%沒食子酸后，食物利用率顯著降低(黃敏燕和李雪峰, 2018)。本研究中綠原酸處理使美國白蛾幼蟲的相對取食量和近似消化率上升(表1)，表明美國白蛾可通過提高取食量和食物的消化率來補償對食物營養(yǎng)利用率低的影響，滿足其生長發(fā)育的營養(yǎng)需求，從而對食物中一定濃度綠原酸產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)。

本研究中用0.500%綠原酸處理的飼料喂食美國白蛾3齡幼蟲，使該蟲化蛹率、羽化率、雌雄性比以及單雌產(chǎn)卵量降低(表3)，表明食物中的綠原酸可對美國白蛾的生長發(fā)育及繁殖造成負(fù)面影響。綠原酸導(dǎo)致美國白蛾幼蟲(3-5齡)齡期延長，可能是因為美國白蛾在抵御綠原酸的過程中產(chǎn)生了適合度代價，攝入的能量一部分用于生長發(fā)育，而另一部分則消耗用于綠原酸的解毒代謝，而老熟幼蟲(6-7齡)的發(fā)育歷期縮短，可能與美國白蛾傾向于以蛹度過不良環(huán)境，綠原酸處理導(dǎo)致老熟幼蟲提前化蛹等有關(guān)(鄧煜, 2018)。本研究綠原酸降低美國白蛾生長發(fā)育和繁殖力結(jié)果與Osier等(2000)研究舞毒蛾的產(chǎn)卵量與其食料的含酚酸量成反比的結(jié)論相一致，這為Awmack和Leather(2002)提出的昆蟲在長期進化的過程中可通過調(diào)節(jié)自身的繁殖能力來適應(yīng)不同適合度的食物的推測提供了新的證據(jù)。

植物次生代謝產(chǎn)物可以誘導(dǎo)植食性昆蟲解毒相關(guān)蛋白活性發(fā)生變化，從而可能提高這類昆蟲的適應(yīng)能力(Hlavica, 2011; 陳澄宇等, 2015)。本研究結(jié)果表明，綠原酸在供試濃度范圍內(nèi)能夠誘導(dǎo)美國白蛾幼蟲的細(xì)胞色素P450酶的活性(圖2)。已有研究證實CYP450酶能在昆蟲消化道等組織內(nèi)為有毒次生代謝物質(zhì)引入羥基、羧基和氨基等化學(xué)基團，提高有毒次生代謝物質(zhì)的水溶性和反應(yīng)活性，降解為毒性更低的形式(Chungetal., 2006; Cuietal., 2016)。供試濃度范圍內(nèi)的綠原酸能夠一定程度上誘導(dǎo)美國白蛾GSTs活性。GSTs通過催化還原性谷胱甘肽(GSH)與有毒的疏水親電物質(zhì)發(fā)生軛和反應(yīng)，使之毒性降低，可溶性增強而排出體外，從而達到解毒的目的(Firidinetal., 2008)。羧酸酯酶具有廣泛的底物特異性，可以水解羧酸酯鍵、酰胺鍵和硫酯鍵，在對含酯鍵外源毒物的水解方面起重要作用，也可以作為結(jié)合蛋白與外源毒物不可逆結(jié)合，使其不能達到靶標(biāo)，從而起到對外源毒物的隔離作用(Hemingway, 2000)。綠原酸對舞毒蛾幼蟲體內(nèi)羧酸酯酶CarE活性起誘導(dǎo)作用(劉海晶, 2016)，但本研究結(jié)果表明綠原酸對美國白蛾CarE活性沒有顯著影響(圖2)，表明不同昆蟲對綠原酸的解毒響應(yīng)機制不同，美國白蛾通過誘導(dǎo)其他解毒相關(guān)蛋白的活性來抵御綠原酸危害。本研究中低濃度的綠原酸對UGT活性有誘導(dǎo)作用，但相對高濃度綠原酸對UGT活性沒有顯著影響；綠原酸對美國白蛾ABC轉(zhuǎn)運蛋白生物活性的影響是隨著濃度的增加而呈現(xiàn)先升高后略微降低趨勢(圖2)。ABC轉(zhuǎn)運蛋白主要在解毒過程第3階段起作用，排出由CYP450和GSTs等解毒相關(guān)蛋白活化共軛連接的毒素復(fù)合物(Jinetal., 2018)。這些結(jié)果表明，綠原酸對美國白蛾幼蟲體內(nèi)不同解毒相關(guān)蛋白生物活性的影響存在差異，綠原酸的解毒代謝可能需要不同解毒相關(guān)蛋白的協(xié)調(diào)作用才能完成。

本研究針對綠原酸對美國白蛾死亡率、營養(yǎng)效應(yīng)指標(biāo)、生長發(fā)育的影響以及解毒相關(guān)蛋白活性的影響進行研究，發(fā)現(xiàn)綠原酸可影響美國白蛾幼蟲利用食物營養(yǎng)的效率以及解毒相關(guān)蛋白的活性，同時也對美國白蛾幼蟲的生長發(fā)育、行為、繁殖等生命活動以及子代種群數(shù)量產(chǎn)生不利影響，而美國白蛾幼蟲可以通過調(diào)節(jié)食物的取食量和消化率以及誘導(dǎo)活化解毒相關(guān)蛋白的活性，增強對綠原酸的代謝能力，從而對寄主植物中一定含量的綠原酸產(chǎn)生適應(yīng)。本研究將有助于揭示綠原酸的抗蟲作用機制，以及美國白蛾對含綠原酸的寄主植物的選擇和適應(yīng)策略，對于制定和完善美國白蛾的防治策略具有重要的指導(dǎo)作用。