4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗的毒力和對ATPase活性的抑制

李海平，張海珠，龐保平，常 靜

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，呼和浩特 010019)

4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗的毒力和對ATPase活性的抑制

李海平，張海珠，龐保平*，常 靜

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，呼和浩特 010019)

化學(xué)防治是草原蝗蟲防治的主要應(yīng)急措施，亞洲小車蝗是內(nèi)蒙古草原的優(yōu)勢種。采用點滴法測定了4種菊酯類殺蟲劑聯(lián)苯菊酯、高效氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和甲氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力。結(jié)果表明，聯(lián)苯菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力最強，LD50值為0.004 8 μg/頭，高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯和甲氰菊酯的LD50值分別為：0.022 7、0.012 2和0.005 1 μg/頭。同時明確了4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻離體ATPase活性都有一定程度的抑制作用。當(dāng)藥劑濃度為1×10-4mol/L時，高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、聯(lián)苯菊酯和甲氰菊酯對Na+-K+-ATPase的抑制分別為：57.62%、55.34%、45.70%和20.94%，對Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制分別為：58.30%、58.05%、41.80%和19.35%。在濃度范圍為1×10-4～1×10-8mol/L，4種殺蟲劑對亞洲小車蝗ATPase活性的抑制存在明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。

亞洲小車蝗； 菊酯類殺蟲劑； 毒力； ATPase； 抑制

內(nèi)蒙古自治區(qū)有各類草原7 880萬hm2，可利用面積6 359萬hm2，約占全國天然草原面積的1/4，占全區(qū)土地總面積的67.49%，是我國最重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地之一。20世紀(jì)末，由于無序開墾、超強度放牧以及氣候變化等因素，致使草場退化，蝗蟲發(fā)生嚴(yán)重，而蝗蟲的猖獗危害又加劇了草原的退化，由此形成了惡性循環(huán)[1-2]。 亞洲小車蝗(OedaleusasiaticusB.-Bienko) 是我國北方草原的優(yōu)勢害蟲，以禾本科植物為食。同時亞洲小車蝗也是內(nèi)蒙古草原的主要成災(zāi)種，一般占整個蝗蟲種群的50%～60%，嚴(yán)重發(fā)生時可達(dá)到90%以上[3-4]。亞洲小車蝗不但在草原為害，由于其具有遷飛的習(xí)性，經(jīng)常侵入城市，給人們生活也帶來不便[5-6]。

對于草原蝗蟲的治理一般采用綜合治理的方法，化學(xué)防治是蝗蟲綜合治理的重要措施之一，也是在蝗蟲大暴發(fā)時采取的主要應(yīng)急方法，其滅蝗率高達(dá)90%?；瘜W(xué)農(nóng)藥治蝗具有經(jīng)濟、簡便、快速、高效、效果穩(wěn)定等特點，特別是應(yīng)用飛機噴灑農(nóng)藥，速度快、效率高，對于大面積、高密度猖獗發(fā)生的蝗蟲是必不可少的手段[6-7]?；瘜W(xué)防治蝗蟲采用的藥劑近年來一般以有機磷和菊酯類殺蟲劑為主[5,8-10]。有機磷主要以馬拉硫磷為主，由于馬拉硫磷毒性強、殺蟲譜廣，對周圍環(huán)境有很大的影響，因此馬拉硫磷的使用逐年減少[11-12]。菊酯類藥劑則包括溴氰菊酯、高效氯氰菊酯、氰戊菊酯和聯(lián)苯菊酯等[13]。菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗的防治效果較好，且由于其對環(huán)境的污染較小，近年來使用廣泛。ATPase是菊酯類殺蟲劑的主要靶標(biāo)之一，研究已經(jīng)證實不同的菊酯類殺蟲劑對昆蟲ATPase有一定的抑制作用[14]。但關(guān)于菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗ATPase的抑制卻未見報道。本文選取了幾種常用的菊酯類殺蟲劑，研究了其對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力及其對體內(nèi)ATPase活性的抑制，試圖從毒力和作用機制兩方面來篩選對亞洲小車蝗有很好防治效果的菊酯類殺蟲劑，為亞洲小車蝗的應(yīng)急化學(xué)防治用藥提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

亞洲小車蝗蝗蝻采自內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗。采集回來在實驗室飼養(yǎng)5 d后，挑選大小、發(fā)育相似的3齡蝗蝻進(jìn)行試驗。四子王旗在近年的蝗蟲防治中，主要使用高效氯氰菊酯，4.5%高效氯氰菊酯乳油用量為525～600 mL/hm2，采用大型動力機械噴霧，每年大約使用一次。

1.2 供試藥劑

95%高效氯氟氰菊酯(lambda-cyhalothrin)原藥、96%聯(lián)苯菊酯(bifenthrin)原藥、27%高效氯氰菊酯(beta-cypermethrin)原藥、40%甲氰菊酯(fenpropathrin)原藥(由江蘇揚農(nóng)化工股份有限公司提供)；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.3 生物活性測定

將不同菊酯類藥劑原藥溶于丙酮中，制成100 mg/L的母液。根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果，稀釋成6個不同的等比濃度梯度。然后用微量點滴器將2 μL藥液點滴于亞洲小車蝗3齡蝗蝻的前胸背板處。每個處理10頭蝗蝻， 3次重復(fù)。48 h后觀察其死亡情況。檢查時用鑷子輕觸蝗蝻，不能活動為死亡。

1.4 ATPase的提取

將10頭亞洲小車蝗蝗蝻置于玻璃勻漿器中，加入2 mL Tris-HCl 緩沖液(pH7.4，含0.05% TritonX-100)，在冰浴條件下勻漿。勻漿液在4 ℃ 3 000×g下離心10 min,取上清液，再在10 000×g下離心30 min，棄去上清液，沉淀用上述緩沖液再溶解作為酶源備用。

1.5 ATPase活性測定

本試驗ATPase活性測定均依照ATP酶測試盒(南京建成生物工程研究所第一分所產(chǎn)品)說明進(jìn)行。

1.6 菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗蝗蝻ATPase活性的抑制

將供試藥劑用丙酮配成一定濃度的母液，然后再用緩沖液稀釋至所需濃度(現(xiàn)配現(xiàn)用)，在反應(yīng)體系中加入酶液和藥劑，其他步驟和ATPase 的活力測定方法相同。抑制率的計算公式為：

抑制率(%)=(對照ATPase活性—藥劑處理后ATPase 活性)/對照ATPase 活性× 100。

1.7 蛋白質(zhì)含量的測定

參照Bradford考馬斯亮藍(lán)G-250法[15]。用牛血清蛋白(BSA)測定蛋白含量，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，由標(biāo)準(zhǔn)曲線計算酶液中的蛋白含量。去污劑(如TritonX-100)等干擾測定，但少量的去污劑可通過用適當(dāng)?shù)膶φ障?。試驗所制備的酶液中含有TritonX-100，但在測定酶液蛋白含量前要對此酶液進(jìn)行高倍稀釋，并在測定時通過在對照中加入等量的TritonX-100以消除誤差。

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

數(shù)據(jù)用POLO軟件處理，計算出LD50值和斜率(b)。對抑制率進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換后進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力

4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力測定結(jié)果見表1。96%的聯(lián)苯菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力最強，LD50值為0.004 8 μg/頭，而高效氯氟氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力相對最弱，LD50值為0.022 7 μg/頭。高效氯氰菊酯和甲氰菊酯介于兩者之間。

表14種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力

Table1Toxicitiesoffourpyrethroidstothethird-instarlarvaeofO.asiaticus

農(nóng)藥名稱Insecticide致死中量/μg·頭-1LD5095%置信限/μg·頭-195%Fiduciallimit(upper?lower)斜率Slope±SE高效氯氟氰菊酯lambda?Cyhalothrin0．02270．0128～0．05551．303±0．422高效氯氰菊酯beta?Cypermethrin0．01220．0074～0．01822．000±0．536甲氰菊酯Fenpropathrin0．00510．0023～0．02040．849±0．274聯(lián)苯菊酯Bifenthrin0．00480．0023～0．00623．561±1．150

2.2 4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻體內(nèi)ATPase活性的抑制作用

當(dāng)藥劑濃度為1×10-8mol/L和1×10-4mol/L時，4種藥劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻離體ATPase活性的抑制作用見表2。 4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻離體ATPase活性都有抑制作用。當(dāng)濃度為1×10-4mol/L時，高效氯氟氰菊酯和高效氯氰菊酯對Ca2+-Mg2+-ATPase 的抑制程度略高于Na+-K+-ATPase，聯(lián)苯菊酯和甲氰菊酯對Na+-K+-ATPase的抑制略高于Ca2+-Mg2+-ATPase。當(dāng)濃度為1×10-8mol/L，4種藥劑對Na+-K+-ATPase的抑制都高于對Ca2+-Mg2+-ATPase。

表24種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻體內(nèi)ATPase的抑制作用1)

Table2InhibitionofATPasefromO.asiaticusbyfourpyrethroids

藥劑Insecticide抑制率/%InhibitionrateNa+-K+-ATPase1×10-4mol/L1×10-8mol/LCa2+-Mg2+-ATPase1×10-4mol/L1×10-8mol/L高效氯氟氰菊酯lambda?Cyhalothrin(57．62±8．40)a(15．91±3．12)a(58．30±5．60)a(10．42±1．22)a高效氯氰菊酯beta?Cypermethrin(55．34±5．23)a(20．02±3．21)a(58．05±6．24)a(17．51±2．11)a聯(lián)苯菊酯Bifenthrin(52．59±1．36)a(16．93±0．56)a(46．61±4．30)b(9．23±0．01)a甲氰菊酯Fenpropathrin(20．94±2．11)b(7．00±1．23)b(19．35±3．21)c(6．13±0．12)b

1) 每一個藥劑的抑制率都是3次重復(fù)的結(jié)果,同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著。 Inhibition rate of each insecticide was the results of 3 replicates.Data within a column followed by different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05).

2.3 4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻體內(nèi)ATPase抑制的劑量效應(yīng)關(guān)系

圖1顯示了4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻體內(nèi)ATPase活性抑制的劑量效應(yīng)關(guān)系。由圖1可以看出，4種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗3齡幼蟲體內(nèi)ATPase活性抑制都呈一定的劑量效應(yīng)關(guān)系。隨抑制劑濃度的升高，抑制程度加強。高效氯氟氰菊酯和高效氯氰菊酯對Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制相似，而聯(lián)苯菊酯和甲氰菊酯在試驗的所有濃度范圍內(nèi)，對Na+-K+-ATPase的抑制都明顯高于對Ca2+-Mg2+-ATPase的抑制。

3 討論

擬除蟲菊酯類殺蟲劑主要具有觸殺作用，可以用來防治鱗翅目、直翅目等害蟲。楊新華等研究發(fā)現(xiàn)， 高效氯氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力LC50為0.009 84 mg/mL[16]，本試驗中，高效氯氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力LD50為0.012 2 μg/頭。紀(jì)明山等研究也發(fā)現(xiàn)，高效氯氰菊酯、聯(lián)苯菊酯、高效氯氟氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力都較高[17]，表明這幾種菊酯類殺蟲劑對亞洲小車蝗蝗蝻都有較強的毒力。

菊酯類殺蟲劑的作用靶標(biāo)很多，ATPase是其主要的作用位點之一。很多研究已經(jīng)證實，菊酯類殺蟲劑可以抑制昆蟲體內(nèi)ATPase活性[14, 18-19]。李海平等研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)苯菊酯、高效氯氟氰菊酯等菊酯類殺蟲劑對二化螟Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有一定程度的抑制作用[14]。Li et al.在研究溫度對菊酯類殺蟲劑對二化螟毒力影響時也發(fā)現(xiàn)，聯(lián)苯菊酯在供試的溫度范圍內(nèi)，對二化螟Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有抑制作用[18]。但抑制作用沒有本試驗中對亞洲小車蝗的抑制作用強。何運轉(zhuǎn)等的研究也有類似的結(jié)論[19]。何恒果等研究發(fā)現(xiàn)，甲氰菊酯對柑橘全爪螨抗性和敏感品系的Na+-K+-ATPase都有一定程度的抑制作用[20]。本試驗也發(fā)現(xiàn)，甲氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase都有抑制作用。

圖1 不同藥劑對亞洲小車蝗3齡蝗蝻ATPase抑制的劑量-效應(yīng)關(guān)系Fig.1 Inhibition of ATPase activity by pyrethroids at different concentrations

目前全國草原蟲害面積約0.198億hm2，嚴(yán)重受害面積0.084億hm2，蝗蟲是主要的害蟲之一，內(nèi)蒙古草原是主要的受危害地區(qū)之一，對蝗蟲的化學(xué)防治以菊酯類藥劑為主。蒙進(jìn)軍等通過田間試驗發(fā)現(xiàn)，5%高效氯氰菊酯油劑在有效用量為18.75～22.5 g/hm2時, 防效在80%以上[10]。陳景蓮等在內(nèi)蒙古包頭市達(dá)茂旗的試驗也證實，4.5%高效氯氰菊酯乳油在525 mL/hm2時，防效在96.6%以上[9]。筆者的研究同時證明，高效氯氰菊酯和聯(lián)苯菊酯對對亞洲小車蝗3齡蝗蝻有很強的毒力，在毒理機制上對亞洲小車蝗3齡蝗蝻ATPase也有很強的抑制作用，未來在蝗蟲大暴發(fā)時，可以作為應(yīng)急措施，作為化學(xué)防治亞洲小車蝗的應(yīng)急備選藥劑。

高效氯氟氰菊酯和甲氰菊酯對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的作用比較復(fù)雜。高效氯氟氰菊酯對亞洲小車蝗的LD50值很大，說明毒力作用較小，但對亞洲小車蝗3齡蝗蝻ATPase的抑制作用卻比較強。甲氰菊酯則正好相反，其對亞洲小車蝗3齡蝗蝻的毒力是供試的4種藥劑中最強的，但對亞洲小車蝗3齡蝗蝻ATPase的抑制作用卻最弱，提示這兩種藥劑對亞洲小車蝗的作用比較復(fù)雜，應(yīng)繼續(xù)深入研究其作用機理。

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ToxicitiesoffourpyrethroidsandtheirinhibitiontoATPaseinOedaleusasiaticus

Li Haiping，Zhang Haizhu，Pang Baoping，Chang Jing

(CollegeofAgronomy,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot010019,China)

The toxicities of four pyrethroid insecticides to third-instar larvae ofOedaleusasiaticusB.-Bienko were measured through the micro-topical application technique.The results showed that the larvae were most sensitive to bifenthrin among the four insecticides tested, and its LD50was 0.004 8 μg/larva.The LD50values oflambda-cyhalothrin,beta-cypermethrin and fenpropathrin were 0.022 7 μg/larva, 0.012 2 μg/larva and 0.005 1 μg/larva, respectively.It was showed that the four pyrethroids tested could inhibit the activity of ATPase in the larvae.When the final concentration of pyrethroids was 1×10-4mol/L, the percentages of inhibition to Na+-K+-ATPase by the four pyrethroids insecticides were 57.62% (lambda-cyhalothrin), 55.34% (beta-cypermethrin), 45.70% (bifenthrin) and 20.94% (fenpropathrin), respectively, and the percentages of inhibition to Ca2+-Mg2+-ATPase were 58.30% (lambda-cyhalothrin), 58.05% (beta-cypermethrin), 41.80% (bifenthrin) and 19.35% (fenpropathrin), respectively.The inhibition to ATPase activity by the four pyrethroids was increased with the increasing of pyrethroid concentration from 1×10-4to 1×10-8mol/L.

Oedaleusasiaticus; pyrethroid; toxicity; ATPase; inhibition

2013-05-23

： 2013-06-25

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(200903021)

Q 965.9

： ADOI： 10.3969/j.issn.0529-1542.2014.01.015

* 通信作者 Tel:0471-4318472; E-mail:pangbp@imau.edu.cn