不同寄主对光肩星天牛成虫消化酶的影响

摘要：为了解释光肩星天牛（Anoplophora glabripennis Motschulsky）成虫寄主选择的生理生化机制，制定科学的综合管理措施，测定了取食复叶槭（Acer negundo）、漳河柳（Salix matsudana）、新疆杨（Populus alba）、白蜡（Fraxinus chinensis）的光肩星天牛消化道淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶和类胰蛋白酶活性。结果表明，取食复叶槭的光肩星天牛消化道的淀粉酶活性最高，取食白蜡的淀粉酶活性最低，取食复叶槭、漳河柳的淀粉酶活性显著高于取食新疆杨、白蜡的（P＜0．05）。果胶酶和胃蛋白酶检测也得到了相同的结果。说明寄主对光肩星天牛成虫的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性有明显影响。取食4种寄主的类胰蛋白酶活性差异不显著（P＞0．05），说明寄主植物对光肩星天牛类胰蛋白酶活性影响不大。

关键词：光肩星天牛；寄主植物；消化酶；活性

中图分类号：S763．301 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2012）18－4010-04

Effect of Different Host Plants on the Activitiy of Digestive Enzyme in

Anoplophora glabripennis Motschulsky Adults

YAN Xiong-fei，LIU Juan，LIU Yong-hua

（College of Life and Science，Yulin University，Yulin 719000，Shaanxi，China）

Abstract： In order to clarify the physiological and biochemical mechanisms of Anoplophora glabripennis adults host selection and made scientific management measures， the activities of amylase， pectinase， pepsin and tryptase of adults fed on Acer negundo（AN）， Salix matsudana （SM）， Populus alba（PA）， and Fraxinus chinensis （FC） were determined． The results showed that the amylase activity of adults fed on AN was the highest， whereas that on FC was the lowest． The amylase activities of adults fed on AN and SM were significantly higher than those on PA and FC（P＜0．05）． The similar results were found on pectinase and pepsin． These datas showed that the host plants had significant effect on the activities of amylase， pectinase and pepsin． The difference of tryptase activities of adults fed on the four host plants was not significant （P＞0．05）， which indicated that the host plants had little effect on tryptase activities．

Key words： Anoplophora glabripennis； host plant； digestive enzyme； activity

光肩星天牛（Anoplophora glabripennis Motschulsky）是我国阔叶树林木的主要蛀干害虫，广泛分布于北京、黑龙江、辽宁、陕西、山西、宁夏、甘肃、、河北、河南、山东等20多个省（市、自治区），主要危害以杨树为主体的速生用材林和防护林，给林业带来了巨大的损失［1－5］。20世纪90年代以前，光肩星天牛国外分布仅见于日本、朝鲜和韩国，随着国际贸易的广泛，目前该虫已在美国的纽约、芝加哥、新泽西等地的园林树木中定殖并造成严重危害［6］，在奥地利、法国、加拿大、德国、荷兰等国也发现光肩星天牛定殖和危害［7，8］。光肩星天牛从仅被国内关注演变成为国际性的重要有害生物。

光肩星天牛的成虫羽化出孔后，并未性成熟，需要通过取食寄主植物来补充营养，因此，成虫期寄主植物的质量直接影响光肩星天牛种群［9－12］。光肩星天牛成虫主要利用消化道内的消化酶来分解利用取食的寄主组织，以获得生长发育、交尾、产卵等生命活动所需要的营养［13］。目前对光肩星天牛成虫消化酶的研究主要集中在纤维素酶方面，已有研究［13，14］表明，光肩星天牛幼虫和成虫消化道内具有完整纤维素酶系――内切－β－1，4－葡聚糖酶（Cx酶）、外切－β－1，4－葡聚糖酶（C1酶）和β－1，4－葡萄糖苷酶（β－葡萄糖苷酶），并对内切－β－1，4－葡聚糖酶的性质进行专门研究。但是对成虫消化道内淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶和类胰蛋白酶的研究鲜见报道。

试验以漳河柳（Salix matsudana f． lobato－glandulosa Fauget Liu）上羽化的光肩星天牛为研究对象，选择北方城市常见的4种绿化树种为饲养材料，研究光肩星天牛取食不同寄主后体内淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶和类胰蛋白酶的活性变化，力求从生理生化角度来解析光肩星天牛的寄主选择机制，以有助于筛选出抗光肩星天牛成虫的树种，也有利于研究针对光肩星天牛成虫体内消化酶的新型农药。

1 材料与方法

1．1 供试昆虫

2011年5月，采集有光肩星天牛虫害的漳河柳树干，将其锯成长60～70 cm的木段，锯口用石蜡封好，外部罩60目的铁丝网，自然条件下待其羽化，收集刚羽化的光肩星天牛成虫，选择14～16 g／头的供试。

1．2 供试昆虫的饲养

饲料（寄主）为采自榆林市北郊苗圃5年生复叶槭（Acer negundo Linn．）、漳河柳、新疆杨（Populus alba var． pyramidalis Bunge）、白蜡（Fraxinus chinensis Roxb．）的1～2年生枝条。取活性、大小相似的健康光肩星天牛于铁丝网笼（20 cm×30 cm×20 cm）内分别用上述4种枝条饲养，12 h和24 h后冷冻杀死。5对天牛为1处理组，重复4次。饲养温度27～30 ℃，湿度40％～60％，光照14 h／d。

1．3 酶的提取

酶的提取分雌雄进行。室温条件下用电子天平称重光肩星天牛。冰浴条件解剖天牛取出完整消化道，立即放入盛有预冷的NaCl溶液（pH 7，0．02 mol／L）的灭菌研钵中，NaCl溶液按照每头试虫2 mL加入，迅速研磨成匀浆，将匀浆液置于－4 ℃冷冻离心机15 000 r／min离心15 min，取上清液用于淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶和类胰蛋白酶的活性检测。

1．4 消化酶活性测定

淀粉酶和果胶酶采用DNS比色法测定［15］。对应的底物为用0．2 mol／L、pH 4．6的乙酸－乙酸钠缓冲液配制的10 mg/mL可溶性淀粉和10 mg/mL果胶。以试验条件下单位虫体质量（g）单位时间（h）由底物经酶促反应生成1 μmol对应还原糖所需的酶量为一个酶活单位（U）。

胃蛋白酶活性测定用Folin－酚法［16］。底物为pH 3．0、0．2 mol／L的柠檬酸－磷酸氢二钠缓冲液配制的5 mg/mL酪素。以试验条件下单位虫体质量（g）单位时间（h）由底物经酶促反应生成1 μmol酪氨酸所需的酶量为一个酶活单位（U）。

类胰蛋白酶的活性测定用pH 7．5、0．02 moL／L的磷酸缓冲液配制的5 mg/mL酪素作为底物，其他同胃蛋白酶活性测定。

葡萄糖、半乳糖醛酸和酪氨酸标准溶液、标准曲线参照参考文献［17］操作。葡萄糖标准曲线用于淀粉酶活性测定，半乳糖醛酸标准曲线用于果胶酶活性测定，酪氨酸标准曲线用于胃蛋白酶和类胰蛋白酶活性测定。

1．5 数据处理

数据采用Excel 软件做图、SPSS软件分析。各重复数据计算平均值和标准差，差异显著性分析采用Duncan’s新复极差法。

2 结果与分析

2．1 寄主对光肩星天牛成虫淀粉酶和果胶酶的影响

由光肩星天牛成虫淀粉酶活性测定结果（图1）可见，光肩星天牛成虫消化道淀粉酶活性和寄主关系密切。酶活性由高到低依次为取食复叶槭的、取食漳河柳的、取食新疆杨的、取食白蜡的，其中取食复叶槭的淀粉酶活性最高（雌133．03 U，雄119．75 U），取食白蜡的淀粉酶活性最低（雌83．00 U，雄71．83 U）。取食复叶槭和漳河柳的淀粉酶活性显著高于取食新疆杨和白蜡的（P＜0．05），取食复叶槭的和取食漳河柳的淀粉酶活性差异不显著（P＞0．05）。

由光肩星天牛成虫果胶酶活性测定结果（图2）可见，寄主植物影响光肩星天牛成虫消化道果胶酶活性。取食复叶槭的果胶酶活性最高（雌354．38 U，雄340．83 U），其次为取食漳河柳的（雌305．55 U，雄286．04 U），取食新疆杨的（雌240．75 U，雄218．00 U）和取食白蜡的（雌231．25 U，雄220．10 U）果胶酶活性差别不大。取食复叶槭的雄虫消化道果胶酶活性显著高于取食其他3种寄主的（P＜0．05），取食复叶槭和漳河柳的光肩星天牛成虫消化道果胶酶活性显著高于取食新疆杨和白蜡的（P＜0．05）。

2．2 寄主对光肩星天牛成虫胃蛋白酶和类胰蛋白酶的影响

由光肩星天牛成虫胃蛋白酶活性测定结果（图3）可见，寄主对光肩星天牛成虫的胃蛋白酶活性有明显影响。取食4种寄主的光肩星天牛成虫消化道胃蛋白酶活性为0．33～1．43 U，同一性别中酶活性由高到低依次为取食复叶槭的、取食漳河柳的、取食新疆杨的、取食白蜡的，其中取食复叶槭的光肩星天牛成虫消化道的胃蛋白酶活性最高（雌1．43 U，雄1．06 U），取食白蜡的胃蛋白酶活性最低（雌0．41 U，雄0．33 U）。取食复叶槭的光肩星天牛成虫胃蛋白酶活性约是取食白蜡的光肩星天牛的3倍，取食复叶槭和漳河柳的光肩星天牛成虫胃蛋白酶活性显著高于取食新疆杨和白蜡的（P＜0．05）。

由光肩星天牛成虫类胰蛋白酶活性检测结果（图4）可见，寄主对光肩星天牛成虫消化道的类胰蛋白酶活性影响不大。光肩星天牛成虫类胰蛋白酶活性为1．20～1．45 U，取食4种寄主的光肩星天牛成虫消化道类胰蛋白酶活性没有显著差异。

3 小结与讨论

同一性别中，取食复叶槭的光肩星天牛成虫消化道的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性最高，取食白蜡的光肩星天牛成虫这3种酶活性最低，取食复叶槭和漳河柳的光肩星天牛这3种酶的活性均显著高于取食新疆杨和白蜡的，说明寄主对光肩星天牛成虫消化道的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性有明显影响。取食不同寄主的光肩星天牛成虫类胰蛋白酶活性差异不显著，说明寄主植物对类胰蛋白酶活性影响不大。

一般来说，昆虫的消化酶情况在一定程度上体现出昆虫所需营养的种类和寄主中各类营养物质被昆虫利用的状况［11，15］。取食复叶槭和漳河柳的光肩星天牛成虫消化道的淀粉酶、果胶酶和胃蛋白酶活性高，取食新疆杨和白蜡的这3种消化酶的活性较低。推测可能是复叶槭和漳河柳所含的淀粉、果胶和蛋白质等能被光肩星天牛利用的营养物质含量较高，新疆杨和白蜡含这些营养物质较少，还有可能是新疆杨和白蜡含有抑制淀粉酶、果胶酶、胃蛋白酶的物质，抑制了酶活性。