亚洲玉米螟耐受甲醇毒性的机制研究

摘要

亚洲玉米螟在我国是玉米和棉花的重要害虫之一。在玉米上，亚洲玉米螟幼虫喜好取食初生嫩芽，尤其是在抽穗时节。在此时为害可导致某些地区减产20％到80％。 甲醇主要由新鲜和腐烂植物释放，介导昆虫-寄主植物的相互关系。本文研究亚洲玉米螟解毒甲醇及其氧化代谢产物的机制，评估甲醇在亚洲玉米螟-玉米互作系统中的作用。 1.亚洲玉米螟幼虫对甲醇及其氧化产物的耐受能力 测定了亚洲玉米螟3龄幼虫对甲醇、甲醛和甲酸的致死中浓度。在接虫后24h、48h和72h后，对甲醇的LC50分别为0.035g/g、0.030g/g和0.028g/g，相对毒力为1:1.17:1.25，3者间差异不大。对甲醛的LC50在接虫后24h、48h和72h后，分别为1.488g/g、0.104g/g和0.040g/g，相对毒力为1:14.31:37.20，亚洲玉米螟在最初24h对甲醛的抵抗能力极强，以后陡降。对甲酸的LC50在接虫后24h、48h和72h后，分别为0.079g/g、0.040g/g和0.029g/g，相对毒力为1:1.98:2.72，亚洲玉米螟对甲酸的抵抗能力随作用时间的增加而逐渐下降。此外，甲醇的存在加快了亚洲玉米螟的发育而不加快亚洲玉米螟的生长和干物质的积累，使得取食甲醇的幼虫蛹小。 2.亚洲玉米螟幼虫对甲醇氧化代谢途径的研究 测定了4种酶抑制剂对亚洲玉米螟3龄幼虫解毒甲醇和甲醛的抑制作用，结果表明：(1)增效醚、顺丁烯二酸二乙酯、3-甲基-1，2，4-三氮唑和4-甲基吡唑显著降低了取食含甲醇饲料的亚洲玉米螟幼虫的存活率，表明多功能氧化酶、谷胱甘肽-S-转移酶、过氧化氢酶和醇脱氢酶均参与了甲醇在亚洲玉米螟幼虫体内的氧化代谢；(2)增效醚、3-甲基-1，2，4-三氮唑显著降低了取食含甲醛饲料的亚洲玉米螟幼虫的存活率，表明多功能氧化酶和过氧化氢酶参与了甲醛在幼虫体内的氧化代谢。我们据此推测甲醇在亚洲玉米螟3龄幼虫体内的氧化代谢途径为：(1)甲醇在醇脱氢酶(可能还有过氧化氢酶和多功能氧化酶)的作用下，生成甲醛；(2)甲醛在过氧化氢酶和多功能氧化酶的作用.下，生成甲酸；(3)甲酸在过氧化氢酶的作用下，生成CO2和H2O。 3.亚洲玉米螟幼虫对甲醇非氧化代谢途径的研究 分析了亚洲玉米螟幼虫对甲醇非氧化代谢的途径。(1)取食含有甲醇食物的个体，中肠全酯酶的活力显著高于取食正常饲料的个体，推测酯酶可能参与了甲醇解毒的非氧化代谢；(2)磷酸三苯酯预处理并不显著增加取食含甲醇和甲醛饲料后的亚洲玉米螟幼虫的死亡，表明非氧化代谢途径可能不是亚洲玉米螟解毒甲醇的主要途径。 4.亚洲玉米螟对甲醇及其代谢产物的感受 亚洲玉米螟成虫对甲醇及其代谢产物均具有明显的EAG反应。(1)甲醇激发的EAG反应随幼虫期食物差异和成虫性别差异而不同。(2)在室内，切除了两只触角的交配雌蛾不能够辨别对照滤纸和滴加抑卵脂肪酸混合物的滤纸，而具有完整触角和切除一只触角的雌蛾能辨别。(3)交配雌蛾的产卵行为表现出明显的昼夜节律性，所有的卵都产于暗期并且午夜前的卵块数占很大的比例。(4)在产卵高峰期和低谷期，雌蛾对肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸及其甲酯，雄蛾对大部分被测化合物表现出显著高于空白对照的EAG反应。在两个测定时段内，雌蛾对肉豆寇酸甲酯，雄蛾对肉豆寇酸，硬脂酸及硬脂酸甲酯表现出显著的EAG差异。以上结果表明，亚洲玉米螟成虫在进化过程中均获得了感受甲醇及其非氧化代谢产物以调节自身行为的能力。据此推测非氧化代谢途径应在亚洲玉米螟解毒甲醇的过程中发挥了一定的作用。 5.亚洲玉米螟初孵幼虫对甲醇的定位反应 甲醇介导亚洲玉米螟初孵幼虫的定位.(1)亚洲玉米螟初孵幼虫可能通过嗅觉感受器检测甲醇，在Y型嗅觉仪内，当测定浓度为100％、50％、25％时，初孵幼虫对甲醇表现出负趋性。(2)在滤纸上，饲料中的甲醇加快亚洲玉米螟初孵幼虫发现饲料的速率，但对最终的引诱率无显著影响。以上结果表明，在自然条件下，植物释放的甲醇可能影响亚洲玉米螟初孵幼虫对寄主幼嫩部位的定位。

目录

文摘

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声明

第一章文献综述

1甲醇的产生

1.1植物产生大量甲醇

1.2微生物分解植物产生甲醇

2昆虫与甲醇的关系

2.1昆虫取食引起寄主植物甲醇释放量的增加

2.2诱导甲醇释放量增加的因子

2.3甲醇释放量增加对植食者的影响

2.4植食性昆虫反胃液的碱性物质

3果蝇对甲醇及乙醇的耐受能力及耐受机制

3.1果蝇对甲醇的耐受能力及耐受机制

3.2果蝇对乙醇的耐受能力及耐受机制

4高等动物对甲醇的代谢

4.1小鼠对甲醇的代谢研究

4.2人类代谢醇类的研究

4.3短链醇类的细胞毒性

5本文的研究目的

第二章亚洲玉米螟幼虫对甲醇及其氧化产物的耐受能力

1材料和方法

1.1供试昆虫及饲养

1.2化学物质

1.3生测饲料的配制

1.4毒力生物测定方法

2结果与分析

2.1甲醇及其氧化产物对亚洲玉米螟幼虫的毒力

2.2亚洲玉米螟3龄幼虫取食含有甲醇饲料后的生理变化

3讨论

第三章亚洲玉米螟幼虫对甲醇的氧化代谢途径

1材料和方法

1.1供试昆虫

1.2化学物质

1.3实验方法

2结果与分析

2.1酶抑制剂对取食含甲醇饲料的幼虫存活率的影响

2.2酶抑制剂对取食甲醛饲料幼虫的存活率的影响

3讨论

第四章亚洲玉米螟幼虫对甲醇非氧化代谢的途径

1材料与方法

1.1供试昆虫

1.2供试试剂

1.3供试仪器

1.4酯酶活力测定

1.5蛋白含量测定

1.6数据分析

1.7酶抑制剂磷酸三苯酯对幼虫死亡率的影响

2结果与分析

2.1酯酶活力结果

2.2酯酶抑制剂磷酸三苯酯对幼虫耐受甲醇的影响

3讨论

第五章亚洲玉米螟对甲醇及其代谢产物的感受

1材料和方法

1.1供试昆虫

1.2化学物质

1.3待测物质准备

1.4选择实验的方法

1.5日产卵实验方法

1.6 EAG分析

1.7 EAG数据分析

2结果和分析

2.1亚洲玉米螟成虫对甲醇的EAG活性

2.2亚洲玉米螟成虫对甲醇代谢产物的感受

3讨论

第六章亚洲玉米螟初孵幼虫对甲醇的定位反应

1材料和方法

1.1供试昆虫

1.2实验用具和材料

1.3实验方法

1.4数据统计与分析

2结果和分析

2.1亚洲玉米螟初孵幼虫对甲醇及甲醇饲料的嗅觉反应

2.2亚洲玉米螟初孵幼虫对甲醇饲料的趋向

3讨论

全文总结

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的论文

致谢