磷化氢对黑腹果蝇耙标酶的影响及其分子机制研究

摘要

磷化氢（phosphine，PH3）是世界范围内广泛接受的溴甲烷替代熏蒸剂，已被广泛应用于农业生产、储存保鲜和植物检疫等领域。然而，由于长期不恰当的使用，导致磷化氢抗性昆虫普遍发生，给世界各国的生物安全带来严重威胁，为此，加强磷化氢毒理机制的研究已成为国际社会的普遍共识。然而，由于不同的研究方法以及不同的研究深度，国内外有关专家对磷化氢抗性机理和磷化氢的毒理的许多研究成果存在差异尚未达成共识，仍有待作进一步深入研究。
　　为阐明磷化氢的作用机制，本研究以黑腹果蝇为试虫，测定了磷化氢熏蒸对黑腹果蝇的毒力，采用实时荧光定量PCR技术，比较了磷化氢处理前后黑腹果蝇中细胞色素C氧化酶、过氧化氢酶和乙酰胆碱酯酶基因表达的差异。结果显示：(1)随着熏蒸时间的增加，彻底杀灭黑腹果蝇3龄幼虫所需剂量逐渐降低，并且暴露时间的长短是影响试虫死亡率的关键因素，熏蒸浓度的变化对试虫死亡率的影响较小。(2)磷化氢熏蒸抑制了黑腹果蝇的有氧呼吸；(3)随熏蒸时间延长和熏蒸浓度的增大，黑腹果蝇体内的细胞色素 C氧化酶活性降低，0.152 mg/L磷化氢熏蒸2 h，酶活力降低了84.12％，线粒体编码的细胞色素C氧化酶核心亚基的基因表达量明显受到抑制；(4)随熏蒸时间的延长和熏蒸浓度的增大，黑腹果蝇体内的过氧化氢含量不断上升，熏蒸2 h，浓度为0.152 mg/L时，果蝇体内的过氧化氢含量增加了189%；磷化氢熏蒸抑制了过氧化氢酶活力，推测过氧化氢酶活力降低是上述过氧化氢积累量增加的主要原因；编码过氧化氢酶基因的表达量在0.038 mg/L磷化氢熏蒸2 h后显著降低；(5)在磷化氢的熏蒸下，果蝇体内的乙酰胆碱含量均比对照低，乙酰胆碱酯酶编码基因表达量受到抑制，但乙酰胆碱酯酶活性没有变化。
　　以上结果表明，磷化氢熏蒸抑制了果蝇体内的细胞色素C氧化酶和过氧化氢酶的活力，说明细胞色素 C氧化酶和过氧化氢酶与磷化氢的毒性机理有密切关系，是磷化氢的重要靶点，磷化氢对它们的抑制作用在转录水平发生；磷化氢抑制了乙酰胆碱酯酶基因的表达量，说明磷化氢在转录水平也能抑制乙酰胆碱酯酶基因，但是其活性变化不大，表明可能存在转录后的调控机制。本文在果蝇体系内确认了磷化氢可以抑制靶标酶活性，并首次确认了磷化氢通过转录调控靶标酶编码基因的表达发挥作用，揭示了磷化氢与其他传统农药的截然不同的作用机制，即磷化氢可以作为一种生物体的信号分子发挥作用，但其信号转导通路还有待进一步研究。

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1 前言

1.1 磷化氢物理化学性质

1.2 磷化氢熏蒸应用现状

1.3 磷化氢继续使用面临的问题

1.4 磷化氢的毒理机制

2 磷化氢熏蒸对果蝇的毒力

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 结果与分析

3 磷化氢熏蒸对果蝇细胞色素C氧化酶的影响

3.1 实验材料

3.2 试验方法

3.3 结果与分析

4 磷化氢熏蒸对果蝇过氧化氢酶的影响

4.1 实验材料

4.2 试验方法

5 磷化氢熏蒸对果蝇乙酰胆碱酯酶的影响

5.1 实验材料

5.2 实验方法

6 结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论

参考文献

致谢