CO2气调对烟草甲的毒力作用及其能源物质的含量和利用率

曹 宇，杨文佳，孟永禄，刘 燕，熊正利，曾 力，李 灿

(贵阳学院 生物与环境工程学院，有害生物控制与资源利用贵州省高校特色重点实验室，贵州 贵阳 550005)

CO2气调对烟草甲的毒力作用及其能源物质的含量和利用率

曹 宇，杨文佳，孟永禄，刘 燕，熊正利，曾 力，李 灿

(贵阳学院 生物与环境工程学院，有害生物控制与资源利用贵州省高校特色重点实验室，贵州 贵阳 550005)

【目的】 研究CO2气调对烟草甲的毒力作用，以及在CO2致死作用下烟草甲体内能源物质的含量和利用情况，为从生理生化角度探讨CO2气调的作用机制提供参考。【方法】 试验在温度(25±1) ℃、湿度(70±5)%的条件下进行。CO2气调水平设置10%，30%，50%，70%和90% 5个梯度，每隔3 h观察其对烟草甲的致死情况。另外，不同气调致死后，采用相关的化学方法测定烟草甲体内多糖、可溶性蛋白质及脂肪的含量，计算其利用率。【结果】 随着CO2水平的升高，其对烟草甲的毒力增强，10% CO2水平下，LT50和LT99(50%、99%烟草甲死亡所需时间)分别为23.21和128.06 h；90% CO2水平下，分别为7.26和19.25 h。随着CO2气调水平的升高，烟草甲体内多糖、可溶性蛋白质和脂肪等能源物质的含量显著增加，但均显著低于对照，且对3种能源物质的利用率均显著降低；同一CO2水平下，烟草甲对3种能源物质的利用率均具有显著差异，其大小顺序为脂肪>多糖>可溶性蛋白质。【结论】 CO2水平越高，对烟草甲的毒力作用越强；高CO2水平致死作用下，烟草甲对能源物质的利用率显著降低，脂肪是烟草甲应对气调胁迫的主要能源物质。

CO2气调；烟草甲；能源物质；多糖；可溶性蛋白质；脂肪

烟草甲(Lasiodermaserricorne(Fabricius))是世界性分布的储藏物害虫，在许多国家和地区暴发危害[1-3]，对许多经济储藏物造成重大损失，引起人们高度重视[4]。目前主要以化学药剂熏蒸防治烟草甲，但由于化学药剂对环境、储藏物和人畜安全等的危害及害虫抗性等问题日益突出[5-6]，迫切需要研发新的储藏害虫防治措施[7]。CO2气调技术被公认为一种有效、安全、无残留的储藏物害虫防治措施，在许多仓储害虫防治上有过报道[2]。低氧气调对烟草甲敏感性的研究也有过报道[8-9]，Gunasekaran等[10]研究了不同CO2浓度胁迫一定时间对烟草甲的致死情况。但目前并无CO2对烟草甲毒力作用的系统研究。

昆虫体内的能源物质对于其克服逆境胁迫有重要作用，如嗜卷书虱(Liposcelisbostrychophilus)和嗜虫书虱(Liposcelisentomophila)体内多糖、可溶性蛋白质及甘油三酯的不同代谢，可助其应对不同的化学药剂胁迫[11]；嗜卷书虱对甘油三酯的消耗与其对CO2的抗性密切相关[12]；而蛋白质、总糖及脂肪等能源物质的变化对于烟蚜茧蜂(Aphidiusgifuensis)抵抗低温有积极作用[13]。但目前尚未见关于CO2对烟草甲生理生化特性影响的研究报道。因此，本试验研究了CO2气调对烟草甲的毒力作用，并研究其致死作用下烟草甲体内能源物质含量和利用的影响，以期在一定程度上探讨CO2气调的控害机制，为烟草甲的绿色可持续治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

烟草甲采自贵阳市药材公司药材上，在人工气候箱内，于温度(25±1) ℃、相对湿度(75±5)%、光照L/D=14 h/10 h、光照强度4 000 lx的条件下饲养，以中药材甘遂(Euphorbiakansui)(购自贵阳市药材公司)为饲料。人工饲养5代以上，以羽化2～3 d的成虫为试虫。

1.2 主要试剂与仪器设备

气体CO2(纯度高于99%)购于贵阳当地气体供应站；蒽酮(Anthrone)为天津市科密欧化学试剂有限公司产品；考马斯亮蓝G-250(Coomassie brilliantblue G-250)、牛血清白蛋白(ABS，Albumin bovine serum)均为Sigma公司产品。

高速冷冻离心机(Allegra X-30 Series Centrifuges)，Beckman Coulter公司生产；754PC紫外-可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司生产；自动双纯水系统(KL-RO-20)，唐氏康宁科技发展有限公司生产；BSA124S电子天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司生产；气调混配器QT-MIX，长沙长锦科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 CO2气调对烟草甲的毒力作用 采用课题组前期气调处理方法[2]，取烟草甲成虫60头放入培养盒，加入30 g甘遂作为饲料，加盖密闭，通过气调混配器，用导管通入设定浓度的CO2气体，待CO2浓度配比达到要求后停止通气。将培养盒的进出气口导管对接后放入人工气候箱培养观察，相对湿度(70±5)%，温度(25±1) ℃，每隔3 h观察记录试虫存活情况。昆虫死亡确定标准：将试虫移出处理环境5 h后，以毛笔刺激，不动视为死亡。CO2气调设置为10%，30%，50%，70%，90% 5个处理，相同条件下空气处理作为对照，重复3次，以Abbott公式校正死亡率。

1.3.2 多糖含量的测定 参考程伟霞等[11]的蒽酮比色法，分别挑取不同CO2气调水平下致死的烟草甲30头，充分匀浆后，于15 000 r/min、25 ℃下离心10 min，取其上清液加入质量分数0.2%蒽酮试剂，混合均匀后沸水浴10 min，于620 nm处测定其OD值。根据葡萄糖标准曲线[11]，将测定结果换算成μg/头。试验重复3次。相同条件下自然生长的活体烟草甲体内多糖含量作为对照，计算不同CO2水平致死情况下，烟草甲对多糖的利用率[12]。多糖利用率=(对照含量-气调致死下含量)/对照含量×100%。

1.3.3 可溶性蛋白质含量的测定 采取Bradford[14]、程伟霞等[11]的考马斯亮蓝G-250法，分别挑取不同CO2气调水平作用致死的烟草甲30头，加入pH 7.0、0.04 mol/L的磷酸缓冲液3 mL于冰水浴中匀浆，匀浆液于10 000g、4 ℃离心15 min，取其上清液加入质量分数1%考马斯亮蓝G-250反应，在595 nm处测定其OD值。以牛血清白蛋白标准曲线[11]，将测定结果转换成μg/头，试验重复3次，以相同条件下自然生长的活体烟草甲体内可溶性蛋白质含量作为对照，计算不同CO2水平致死情况下，烟草甲对可溶性蛋白质的利用率。可溶性蛋白质的利用率=(对照含量-气调致死下含量)/对照含量×100%。

1.3.4 脂肪含量的测定 参照Colinet等[15]的昆虫脂肪测定方法，分别将不同CO2气调处理后的烟草甲30头置于 60 ℃恒温培养箱中，干燥 48 h后称虫体干质量(dry mass,DM)。取干燥后的成虫于玻璃匀浆器中加入6 mL氯仿和甲醇提取液(V(氯仿)∶V(甲醇)=2∶1)研磨匀浆，转移至离心管中4 ℃下以4 500 r/min离心20 min。转移上清液, 沉淀中再加入氯仿和甲醇提取液, 再次离心。转移上清后剩余沉淀在 60 ℃恒温培养箱中干燥24 h至恒质量(lean dry mass,LDM)。则脂肪含量(lipid content,LC)=DM-LDM。试验重复3次，以自然条件下的烟草甲脂肪含量作为对照，计算不同CO2水平致死情况下，烟草甲对脂肪的利用率。脂肪利用率=(对照含量-气调致死下含量)/对照含量×100%。

1.4 数据统计与分析

利用SPSS 18.0软件处理所测数据，采用Duncan氏新复极差检测法比较各处理下烟草甲多糖、可溶性蛋白质、脂肪含量及利用率的差异情况。

2 结果与分析

2.1 不同CO2气调对烟草甲的毒力作用

随着CO2气调水平的升高，烟草甲毒力回归曲线的斜率逐渐增大，表明高水平的CO2对烟草甲的毒力较强(表1)。在10%，30%，50%，70%，90%的CO2作用下，其LT50分别为23.21，9.96，7.90，7.71和7.26 h；LT99分别为128.06，39.60，31.86，28.58和19.25 h。说明随着CO2气调水平升高，烟草甲的LT50、LT99都逐渐缩短，对烟草甲的控制效果越来越好。

表1 不同CO2气调对烟草甲的毒力作用Table 1 Toxicity of different CO2 concentrations to Lasioderma serricorne

注：*LT50、LT99分别表示CO2气调作用下，50%、99%烟草甲死亡所需时间。

Note:LT50and LT99were the hours needed for 50% and 99%Lasiodermaserricornedied under CO2exposure.

2.2 CO2气调对烟草甲能源物质含量的影响

CO2气调对烟草甲体内多糖、可溶性蛋白及脂肪含量的影响见表2。

表2 不同CO2气调作用下烟草甲体内的能源物质含量 Table 2 Contents of energy substances in Lasioderma serricorne under different CO2 exposures μg/头

注：*表中数据为“平均数±标准误”，同列数据后标不同小写字母表示不同处理之间差异达到显著水平(P<0.05)。

Note:Data are “mean±SE”.Different lowercase letters in each column indicate significant difference(P<0.05).

由表2可知，自然条件下，烟草甲体内多糖、可溶性蛋白质及脂肪含量分别为15.67，139.51和44.74 μg/头。不同CO2气调致死后，烟草甲体内能源物质的含量较对照均显著下降(P<0.05)。CO2气调各处理之间相比，随着CO2水平的升高，其含量显著增加。10% CO2作用下，烟草甲体内多糖、可溶性蛋白质及脂肪含量分别为5.79，74.80和14.89 μg/头，分别为对照的36.95%，53.62%和33.28%；而90% CO2作用后，其含量分别为9.56，95.88和23.57 μg/头，为对照的61.01%，68.73%和52.68%。

2.3 CO2气调对烟草甲能源物质利用率的影响

2.3.1 烟草甲对同一能源物质的利用率 不同CO2气调致死后，烟草甲对多糖、可溶性蛋白质及脂肪3种能源物质具有相似的利用规律(图1)，即均随着CO2气调水平升高，利用率逐渐降低，且不同水平之间差异显著。

图1 不同CO2气调作用下烟草甲对多糖、可溶性蛋白质和脂肪的利用率柱上不同小写字母表示不同CO2处理之间差异显著(P<0.05)

2.3.2 相同CO2气调水平对烟草甲不同能源物质利用率的影响 尽管烟草甲对多糖、可溶性蛋白质和脂肪3种能源物质的利用率均随CO2气调水平的升高而显著降低，但其对三者的利用程度不同。比较分析表明，所有气调处理下，烟草甲对三者的利用率均表现为脂肪>多糖>可溶性蛋白质，且三者之间差异显著(图2)。说明脂肪是烟草甲应对气调胁迫的主要能源物质，其次为多糖、可溶性蛋白质。

3 讨 论

CO2气调对粉斑螟蛾(Ephestiacautella)、谷象(Sitophilusgranarius)、米象(Sitophilusoryzae)和谷斑皮蠹(Trogodermagranarium)的控制研究均有报道[16]。Bailey等[17]提出，当CO2浓度达到60%时，能较好地控制仓储害虫的危害；Jay等[18]进一步补充，60% CO2处理48 h能杀死大部分害虫及其子代。本研究表明，随着CO2水平的升高，烟草甲LT50、LT99值越小，表明CO2水平越高对烟草甲的控制效果越好。其中70%CO2水平胁迫28.58 h后，可引起99%的烟草甲死亡，相关报道表明70% CO2胁迫48 h后，可导致全部供试烟草甲死亡[10]。

图2 CO2气调作用后烟草甲对不同能源物质利用率的比较不同小写字母表示同一CO2水平处理下差异显著(P<0.05)

昆虫体内的能源物质在其应对逆境胁迫中发挥积极作用[12,19]，本研究中，与对照相比，CO2气调致死作用下，烟草甲体内多糖、可溶性蛋白质及脂肪3种能源物质均显著下降，CO2气调胁迫导致烟草甲能源物质的大量消耗，可能是引起其死亡的重要因素，这与对嗜卷书虱等害虫的报道结果[12]类似；随着CO2气调水平的升高，烟草甲对能源物质的利用率则显著降低，这可能是因为，在较高的CO2水平作用下，烟草甲过早昏迷或死亡，进而减少了其对能源物质的消耗。相同CO2水平下，烟草甲对三者的利用率具有显著差异，利用率大小顺序为脂肪>多糖>可溶性蛋白质，说明脂肪是烟草甲应对气调胁迫的主要能源物质。研究表明，脂类化合物在赤拟谷盗(Triboliumcastaneum)抗气性品系应对气调胁迫中起着重要作用[19]，因此，推测烟草甲对脂肪的高利用率，可能与其抗气性的形成密切相关。

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Toxicity of CO2toOryzaephilussurinamensisand content and utilization of its energy substances

CAO Yu,YANG Wen-jia,MENG Yong-lu,LIU Yan,XIONG Zheng-li,ZENG Li,LI Can

(Key&SpecialLaboratoryofGuizhouHighCollegeforPestControlandResourceUtilization,CollegeofBiologyandEngineeringofEnvironment,GuiyangUniversity,Guiyang,Guizhou550005,China)

【Objective】 This paper discussed the toxicity of different CO2concentrations toLasiodermaserricorneand the content and utilization of energy substances (polysaccharides,soluble protein and lipid) inL.serricorneto explore the control mechanism of CO2toL.serricorneat physiological and biochemical level.【Method】 The experiment was conducted at constant temperature of (25±1) ℃ and relative humidity of (75±5)%.L.serricornewere exposed to different CO2concentrations (10%,30%,50%,70% and 90%) to observe its mortality every 3 hours until all the insects were dead.In addition,the contents of polysaccharide,soluble protein and lipid inL.serricornewere determined by related biochemistry methods after death and their utilization rates were calculated.【Result】 The toxicity toL.serricorneincreased as the increase of CO2concentration.The LT50and LT99were 23.21 h and 128.06 h under 10% CO2and they decreased to 7.26 and 19.25 h under 90% CO2.The contents of energy substances inL.serricorneincreased significantly with the increase of CO2concentration,but all were significantly lower than in control.There were significant differences in the utilization of the three energy substances under the same CO2concentration,the utilization rates were in a decreasing order of lipid>polysaccharide>soluble protein.【Conclusion】 The toxicity toL.serricorneincreased as the increase of CO2concentration.The utilization rates of energy substances were significantly decreased by high CO2concentration,and lipid was the main energy source in response to CO2exposure.

CO2control atmosphere;Lasiodermaserricorne;energy substance;polysaccharides;soluble protein;lipid

时间:2015-10-13 08:46

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.11.018

2015-04-15

贵州省国际合作项目(黔科合外G字[2013]7047号)；贵州省高校特色重点实验室建设项目(黔教合KY字[2012]013)；贵州省重点学科项目(黔学位合字ZDXK[2013]08)

曹 宇(1984-)，男，四川自贡人，实验师，在读博士，主要从事昆虫生态与综合治理研究。 E-mail：yucaosuccess@126.com

李 灿(1979-)，男，贵州盘县人，教授，博士，主要从事有害生物控制与资源利用研究。E-mail：lican790108@163.com

S433.5

A

1671-9387(2015)11-0123-06

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151013.0846.036.html