辛硫磷对天敌昆虫白蛾周氏啮小蜂的安全性研究

再努热?吐尔孙 金欣 郭美琪 李敏 潘丽娜

摘要 为评估辛硫磷对天敌昆虫白蛾周氏啮小蜂的安全性，在室内条件下，通过药膜法测定辛硫磷对小蜂的安全性，并检测亚致死浓度胁迫下，小蜂乙酰胆碱酯酶、羧酸酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶的活性变化。药膜法进行毒力分析表明，辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂具有明显的触杀毒性，属高风险性农药。亚致死浓度辛硫磷即可明显抑制小蜂乙酰胆碱酯酶活性，同时提高其羧酸酯酶与GST酶活性。辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂毒性极高，在生物防治区域需慎用。

关键词 白蛾周氏啮小蜂;辛硫磷;乙酰胆碱酯酶;羧酸酯酶;谷胱甘肽-S-转移酶

中图分类号 Q 965.9;S 43  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2021）16-0162-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.043   开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Safety of  Phoxim against Natural Enemy Insect  Chouioiacunea  （Yang）

Zainure Tuersun1，2， JIN Xin1，2， GUO Mei-qi1，2 et al

（1. Tianjin Key Laboratory of Animal and Plant Resistance，Tianjin Normal University，Tianjin 300387;2. Tianjin Key Laboratory of Animal Diversity Protection and Utilization，Tianjin 300387）

Abstract To evaluate the safety of phoxim on  Chouioiacunea （Yang）， the safety of phoxim to  C.cunea  was determined by toxic film method， and the acetylcholine esterase， carboxyesterase and glutathione-S-transferase activities of  C. cunea  were detected under the stress of sublethal concentration.The results showed that phoxim had obvious cytotoxicity to  C. cunea ， which was a high-risk pesticide. The AchEactivity of  C. cunea  was inhibited and the CarE and GST activity of  C. cunea  was increased at the sublethal concentration. Toxicity of phoxim in  C. cunea  was extremely high， and it should be used with caution in biocontrol areas.

Key words  Chouioiacunea （Yang）; Phoxim;Acetylcholinesterase;Carboxyesterase;Glutathione-S-transferase

美国白蛾（鳞翅目灯蛾科）[ Hyphantriacunea （Drury）]是国际性检疫害虫，食性杂、繁殖量大、适应性强，自1979年首次在辽宁丹东发现以来，呈逐步蔓延趋势，现已扩散至13个省级行政区，给我国的农业、林业、园艺生产带来巨大损失[1]。近年来，美国白蛾疫情高发区采用“航空施药为主，地面防治为辅”的综合防治策略，已取得巨大成效，但施药方法、施药剂量、药剂毒性及药剂在林间降解慢等带来一系列的环境问题、食品安全问题。而以生物防治为主的综合治理技术将在保护我国林业和农业生产中起到越来越重要的作用，其中，白蛾周氏啮小蜂（膜翅目姬小蜂科）[ Chouioiacunea （Yang）]是杨忠岐[2]在美国白蛾蛹中发现的一种优势寄生蜂，防治效果显著，寄生率可达92.2%以上。目前，农药对天敌昆虫的安全性越来越引起人们的重视，但杀虫剂对白蛾周氏啮小蜂的风险评价甚少。

辛硫磷（phoxim）是一种高效的有机磷农药，作为一种广谱杀虫剂广泛应用于农业和林业生产[3-4]。室内毒力测定结果表明，辛硫磷对美国白蛾3龄和5龄幼虫均表现出较高毒力，LC 50分别为2.39和23.47 mg/L[5]。农林生产实践中，40%辛硫磷乳油稀释1 000倍喷雾常用于杨树、桑园等美国白蛾（4龄前）防治工作，残毒期3～5 d[6-10]。辛硫磷主要抑制乙酰胆碱酯酶的活性，造成乙酰膽碱在突触后膜的积累而导致害虫的最终死亡[11]。昆虫主要从2个方面获得对有机磷农药的抗药性：降低乙酰胆碱酯酶（AChE）对有机磷杀虫剂的敏感性;提高解毒酶如酯酶（esterase，EST）、细胞色素P450单加氧酶（cytochromeP450 monooxygenases）和谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione-S-transferases）的活性以水解、分离有机磷农药[3]。据报道，辛硫磷处理可引起家蚕解毒酶相关基因CYP6AB、CYP306A、CarE2、GST1、GSTd1的转录水平提高，同时CYP450酶活性、CarE酶活性、GST酶活性均随时间增加而增强[12]。此外，亚致死剂量辛硫磷处理可提高斑痣悬茧蜂（一种可防治多种鳞翅目害虫的内寄生蜂）GST基因（MpulGSTs）表达水平[13]。

笔者采用药膜法，通过不同浓度、不同挥发时间辛硫磷处理检测其对美国白蛾寄生性天敌周氏啮小蜂的安全性，并以亚致死浓度辛硫磷胁迫刺激白蛾周氏啮小蜂，测定其乙酰胆碱酯酶活性及2种主要解毒酶羧酸酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶的活性，旨在为科学组配、综合防控美国白蛾提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试昆虫：白蛾周氏啮小蜂由漯河市豫中南林业有害生物天敌繁育研究中心惠赠，并在天津师范大学天津市动植物抗性重点实验室内传代培养。培养条件：置于人工气候箱（PQX-350H）中，温度25 ℃，相对湿度75%，光周期13L：11D。自接种于柞蚕（ Antheraeapernyi ）（Lepidoptera：Saturniidae）蛹后，培养14 d获得老熟幼虫，培养20 d获得成虫。

药剂及仪器：辛硫磷颗粒剂（有效成分含量3%），西安亚森化工有限公司。辛硫磷40%乳油，天津华宇农药有限公司（田间使用浓度200～400 mg/L）。乙酰胆碱酯酶（AchE）活性测定试剂盒（货号：BC2025）、谷胱甘肽-S-转移酶（GST）活性检测试剂盒（货号：BC0355）、羧酸酯酶（CarE）活性检测试剂盒（货号：BC0840），北京索莱宝科技有限公司。手持式电动组织研磨器，上海净信实业发展有限责任公司。多功能酶标仪（Infinite 200），瑞士帝肯（Tecan）。

1.2 方法

1.2.1

室内毒力评估。将辛硫磷40%乳油分别稀释至有效浓度0、4、8、12、16、20 mg/L，在50 mL广口锥形瓶中倒满药液，静置5 min，倒出管内药液，使药液在管壁上均匀形成药膜，室内通风条件下自然挥发，分别于1、2和3 d后，接入羽化后12 h内的成蜂50头，瓶口用120目网布封口，分别于1、2、4和6 h后检查统计瓶中小蜂死亡数量。评估辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂的毒力，并计算辛硫磷使白蛾周氏啮小蜂死亡10%、20%、30%、50%的剂量（LC 10、LC 20、LC 30、LC 50）。

1.2.2

乙酰胆碱酯酶、羧酸酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶活性检测。根据室内毒力评估数据，分别应用清水，LC 10、 LC 20、 LC 30、LC 50浓度辛硫磷制备药膜，自然挥发2 h，接入羽化后12 h内的成蜂200头，瓶口用120目网布封口;2 h后，取1.5 mL离心管，称重，加入110只活体小蜂，再次称重，计算出小蜂重量，按照每0.01 g小蜂加入100 μL提取液，加入提取液（约150 μL）;冰浴匀浆后，15 000 r/min、4 ℃离心10 min，取上清液，转至新离心管待测（冰上放置）;分别依据试剂盒说明书操作并计算酶活。

1.2.3

辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂的安全性等级。农药对白蛾周氏啮小蜂的毒性评价目前国内外尚无统一的标准，根据《化学农药环境安全评价试验准则》（GB##—2004），可用安全系数评价农药使用对赤眼蜂（膜翅目，卵寄生蜂）的安全性：极高风险性（安全系数≤0.05）;高风险性（0.05<安全系数≤0.5）;中风险性（0.5<安全系数≤5）;低风险性（安全系数>5）。白蛾周氏啮小蜂与赤眼蜂同为寄生性天敌昆虫，因此其安全性评价可参照赤眼蜂，安全系数为白蛾周氏啮小蜂的半致死浓度LC 50与该药的田间推荐施用浓度的比值，可用下列公式表示：安全系数=毒性LC 50（mg/L）/田間实际使用浓度（mg/L）。

1.3 数据分析

应用Excel软件计算平均值及标准差，采用SPSS 17.0软件对试验数据进行分析统计，Duncan氏新复极差法进行差异显著性检验，Probit程序用于计算毒力回归方程、LC 50及其95%置信区间。

2 结果与分析

2.1 辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂的毒性评估

为检测错时施药与放蜂过程中，辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂的安全性，在室内通风条件下让药物自然挥发，分别于1、2和3 d后，接入小蜂，并评估辛硫磷对小蜂的毒力。由表1可知，随着药物浓度的提高，辛硫磷对小蜂的毒杀作用增强，但药物挥发2～3 d后，其对小蜂的毒杀作用明显降低。触杀毒力分析表明，药物挥发1～2 d后接入小蜂2 h后，依据田间使用浓度200 mg/L计算，其安全系数均小于0.05，为极高风险性农药;药物挥发3 d后接入小蜂2 h后，其安全系数为0.079，仍属于高风险性农药（表2）。说明田间常用有机磷农药辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂有极高风险，即使施药3 d后放蜂，对小蜂仍有极高毒性，不推荐在生物防治区域使用。

2.2 辛硫磷胁迫对白蛾周氏啮小蜂AchE活性的影响

辛硫磷作为一种有机磷杀虫剂，是丝氨酸蛋白酶不可逆抑制剂，对乙酰胆碱酯酶（AchE）具有强烈抑制作用，造成乙酰胆碱在突触后膜的累积，引起神经兴奋异常，导致虫体振颤、痉挛并最终死亡[11]。LC 10浓度（依据表2，施药后2 h，使小蜂死亡10%的药物剂量）辛硫磷胁迫即可引起小蜂乙酰胆碱酯酶活性降至对照的20%以下（图1），说明白蛾周氏啮小蜂对辛硫磷的敏感性与其乙酰胆碱酯酶活性受抑密切相关。

2.3 辛硫磷胁迫对白蛾周氏啮小蜂GST、CarE活性的影响

为进一步研究辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂的毒性机理，应用亚致死浓度辛硫磷制备药膜，检测小蜂2种解毒酶谷胱甘肽-S-转移酶（GST）及羧酸酯酶（CarE）活性变化。结果发现，低浓度（LC 10与LC 20）辛硫磷胁迫处理，小蜂的GST酶活

无明显变化，仅在辛硫磷胁迫浓度达LC 50时（半致死浓度），GST活性才提升到对照的2.5倍（图2A）。亚致死浓度辛硫磷刺激可引起CarE活性提高，但LC 10～LC 30浓度辛硫磷胁迫引起CarE活性差异不显著（图2B）。说明白蛾周氏啮小蜂对有机磷农药缺乏抗性，其酯酶与GST酶活性难以有效水解、分离辛硫磷，且其乙酰胆碱酯酶对辛硫磷高度敏感。

3 讨论

评价杀虫剂与特定天敌昆虫的可配伍性，可为保护天敌的防治决策提供依据，虽然大部分杀虫剂均能有效控制害虫，但对天敌的选择性不强[14-15]。该研究评估了农林生产中常用的有机磷杀虫剂辛硫磷对天敌昆虫白蛾周氏啮小蜂的安全性，结果发现，辛硫磷对小蜂有较高毒性，即使施药后自然挥发1～2 d后，仍对白蛾周氏啮小蜂有极高风险性。

杀虫剂对天敌昆虫的影响不仅是杀死成虫。当天敌昆虫受到药剂胁迫时，可能出现营养、代谢失调，疾病易感性增强等现象，甚至影响天敌寿命，产卵、发育及定位寄主等[16-18]。辛硫磷对天敌昆虫的影响尚鲜见报道，但有证据表明暴露于亚致死剂量的辛硫磷后，家蚕对阴沟肠杆菌 Enterobacter cloacae  sp.（ E.cloacae ）的敏感性提高，即容易受到病原体感染[19]。亚致死剂量的辛硫磷通过降低蚕丝腺和神经系统的摄食率和消化率，诱导活性氧应激（ROS）的产生，从而影响蚕的生长、繁殖和氧化应激反应[20]，且辛硫磷会导致家蚕中肠营养代谢的失调[21]。因此，为进一步全面评估辛硫磷对白蛾周氏啮小蜂的安全性，以后应继续研究该药物对小蜂的亚致死效应，如辛硫磷是否影响小蜂定位寄主，是否影响寄生成功率，是否影响发育历程及营养代谢、免疫等。

随着绿色、环保、可持续发展理念日益深入人心，充分发挥天敌昆虫自然控害能力，同时减少化学农药对天敌的杀伤作用，是未来农林虫害管理发展的重要方向。

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