Resistance and metabolic pathway of Spodoptera frugiperda population to beta cypermethrin in Sichuan
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摘要:目的
探究四川地区草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda种群对高效氯氰菊酯的抗药性及代谢途径。
方法采用点滴法测定四川地区草地贪夜蛾米易(MY)、德昌(DC)、苍溪(CX)、会东(HD)和仁和(RH)种群对高效氯氰菊酯的抗药性水平，采用光电比色法和RT-qPCR测定细胞色素P450酶(Cytochrome P450 enzymes，P450s)、羧酸酯酶(Carboxylesterases，CarE)、谷胱甘肽转移酶(Glutathione S-transferase，GST) 3种解毒代谢酶的活性及基因表达量，采用皮尔逊相关性系数分析高效氯氰菊酯抗药性与酶活性、基因表达的相关性，并通过液相色谱−质谱(High performance liquid chromatography-mass spectrometry，HPLC-MS)分析经LD50高效氯氰菊酯处理的MY种群(试验组)和未经处理的MY种群(对照组)的高效氯氰菊酯代谢产物差异。
结果MY种群对高效氯氰菊酯的抗性倍数(Resistance ratio, RR)最高，为4.02倍，其LD50为84.201 μg/g。CarE、GST、P450s活性均随抗性升高而升高，CES12、GST epsilon9、CYP6B50基因表达量显著上调且与高效氯氰菊酯抗药性显著相关。对照组和试验组代谢差异产物有3−苯氧基苯甲酸(3-PBA)、邻苯二酚、癸酸、甲基−2, 3−二氢−3, 5−二羟基−2−氧代−3−吲哚乙酸。其中，3-PBA只在试验组中检出，在对照组中未被检出，推断高效氯氰菊酯通过草地贪夜蛾体内酶将高效氯氰菊酯代谢为3-PBA，3-PBA在单加氧酶催化下，在苯环上引入2个羟基，生成邻苯二酚。[结论]草地贪夜蛾可能通过上调解毒代谢酶相关基因的表达，提高酶活性，从而增强对高效氯氰菊酯的解毒代谢能力，降低农药的毒效。
Abstract:ObjectiveTo investigate the resistance and metabolic pathways of beta cypermethrin in fall armyworm (Spodoptera frugiperda) populations in Sichuan.
MethodThe resistance levels of fall armyworm to beta cypermethrin in MY, DC, CX, HD and RH populations in Sichuan were determined by drip method. The activities and gene expressions of three kinds of detoxification metabolic enzymes, such as cytochrome P450 enzymes (P450s), carboxylesterases (CarE) and glutathione S-transferase (GST), were determined by photoelectric colorimetric method and RT-qPCR. The Pearson correlation coefficient was used to analyze the correlation of beta cypermethrin resistance with enzyme activity and gene expressions. The differences in beta cypermethrin metabolic products between the MY population treated with LD50 beta cypermethrin (the experimental group) and the untreated MY population (the control group) were analyzed by high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS).
ResultThe MY population showed the highest resistance ratio (RR) to beta cypermethrin, the RR was 4.02 times and the LD50 was 84.201 μg/g. The activities of CarE, GST and P450s increased with the increase of beta cypermethrin resistance, and the expression levels of CES12, GST epsilon9 and CYP6B50 genes were significantly up-regulated and significantly correlated with beta cypermethrin resistance. The metabolism differential products in the control group and the experimental group were 3-phenoxybenzoic acid (3-PBA), pyrocatechol, capric acid, methyl-2, 3-dihydro-3, 5-dihydroxy-2-oxo-3-indoleacetic acid. Among them, 3-PBA was only detected in the experimental group and not in the control group. It was inferred that beta cypermethrin was metabolized into 3-PBA through the enzyme activity of fall armyworm, 3-PBA was catalyzed by monooxygenase, two hydroxyl groups were introduced into benzene ring, and then pyrocatechol was finally generated.
ConclusionSpodoptera frugiperda may up-regulate the expression of genes associated with detoxification enzymes, leading to increased enzyme activities. This enhanced detoxification capacity accelerates the metabolic degradation of beta cypermethrin, thereby reducing the pesticide’s efficacy.
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Keywords:
- Spodoptera frugiperda /
- Beta cypermethrin /
- Detoxification enzyme /
- HPLC-MS /
- Metabolic pathway
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木本植物的生长通常可分为营养生长和生殖生长2大部分，两者之间相互依存、相互制约，且可相互转换[1]。在农林生产实践中，由于经营目的不同，通常需要对营养生长和生殖生长进行调控，以达到最佳的经济效益。常用的方法主要有密度控制、养分管理、水分调节、植物生长调节剂应用等[2-5]。在众多方法中，施用生长调节剂是一种简单有效的方法，具有成本低、见效快、效果明显等多个优点。如土施多效唑可有效抑制小桐子Jatropha curcas 的营养生长，降低株高[6]；叶面喷施多效唑可促进柠檬树Citrus limon的生殖生长[7]；叶面喷施赤霉素可降低茶树Camellia sinensis的花芽分化率，抑制生殖生长[8]。然而，这些研究多集中在经济林树种，鲜见用材林的研究报道。降香黄檀Dalbergia odorifera，又名海南黄花梨，系蝶形花科黄檀属植物，为我国海南特有种，是极珍贵的红木用材树种，亦是名贵的中药材之一[9]。一般孤立木5年左右开花结果，而在林内往往要8~10年才开始开花结果[10]。有研究发现，引种至广西来宾的降香黄檀植株3年生开花株数达12%，4年生达46%[11]。我们在种植实践中亦发现部分降香黄檀植株2~3年即开始开花结实。众所周知，生殖生长会大量消耗树体养分，影响树体的营养生长[1]。降香黄檀作为珍贵的用材树种，过早的开花结实严重消耗了树体养分，不利于其营养生长乃至木材的生产。然而，在种子生产林中，优良种质材料的产量远远满足不了林业生产的巨大需求，促进其开花结实有利于优良种质资源的推广应用。因此，开展降香黄檀营养生长和生殖生长相互转化的调控研究，对于加快树木生长、增加木材产量和推广优良种质资源等具有重要实践意义。本文以10 年生降香黄檀为研究对象，选用3种生长调节剂，通过设置系列浓度梯度进行叶面喷施试验，观测其新梢、花、叶生长的变化，拟筛选出控制其营养和生殖生长相互转化的有效方法，为降香黄檀的高效培育和良种壮苗生产提供技术支撑。
1. 材料与方法
1.1 试验点概况
试验基地位于广东省肇庆市高要金龙水库(112°36′E，22°50′N)，属南亚热带季风气候，年平均温度22.1 ℃，年降雨量1 612 mm，土壤类型为赤红壤。基地内降香黄檀的种植时间为2005年4月，种植间距为3 m×3 m，种植后每年抚育1~2次。
1.2 试验设计
2015年9月，从基地内随机选取60株生长良好、无病虫害的10年生降香黄檀用于试验，林分的平均树高、胸径和冠幅依次为6.7 m、9.3 cm和3.8 m。试验选用赤霉素(GA3)、多效唑(PP333)和6–苄氨基嘌呤(6-BA)3种生长调节剂，每种设置3个浓度梯度，其中GA3质量浓度梯度为50(G1)、100(G2)和200 mg·L–1(G3)，PP333质量浓度梯度为1 000(P1)、1 500(P2)和2 000 mg·L–1(P3)，6-BA质量浓度梯度为50(B1)、500(B2)和1 000 mg·L–1(B3)，以蒸馏水作为对照(CK)，共10个处理。采用随机区组试验设计，单株小区，6次重复。降香黄檀花芽和叶芽的分化期为每年的10—11月[12]，考虑到每年分化的时差变化，本试验于2015年10、11、12月上旬选择连续晴朗且无风的天气对参试植株进行叶面喷施，喷施量以喷湿全部植株叶片正面和背面且无液体下滴为宜。为了增加生长调节剂的黏着度，各处理均添加φ为0.5%的吐温-20作为表面展开剂。
1.2.1 营养枝率的测定 于2016年5月盛花期(50%的花瓣泛白)，每个试验植株剪取向阳面的一条标准枝[13-14]，统计一年生开花枝与未开花枝的数量，并计算营养枝率：营养枝率=当年生未开花枝数量/(当年生未开花枝数量+当年生已开花枝数量)×100%。
1.2.2 一年生新梢生长的测定 从标准枝上随机选取一年生营养枝和生殖枝各5条，分别测定其枝长度、枝基部直径、复叶数量和花序数量，选取基部以上第3、4片复叶的第3、4片小叶，测定叶片长度等叶面积指标，同时选取基部以上第3、4朵花序测定花序长度和花序直径[15-16]。
1.2.3 一年生新梢花、叶质量的测定 将1.2.2中选取的叶片和花序分别装入信封，于105 ℃烘箱中杀青15 min，再于80 ℃条件下烘干48 h至恒质量，称质量并计算单叶干质量和单花序干质量[17]。
1.3 数据处理
采用SPSS 21.0通用分析软件包对上述数据进行方差分析(α<0.05)和均值的多重比较(Duncan’s 法)，其中花序数值经对数函数转化，营养枝率经反正弦转化，以满足方差齐性。
2. 结果与分析
2.1 生长调节剂对降香黄檀一年生新梢的影响
方差分析结果表明，不同生长调节剂处理间营养枝率的差异达显著水平(F=2.638, P=0.014<0.05)，营养枝长度(F=4.383, P=0.000<0.01)和直径(F=4.396, P=0.000<0.01)的差异达极显著水平，而生殖枝长度(F=1.474, P=0.185>0.05)和直径(F=1.755, P=0.102>0.05)的差异则不显著。各处理的均值及多重比较分析结果见表1。
表 1 不同生长调节剂对降香黄檀一年生新梢的影响1)Table 1. Effects of different plant growth regulators on 1-year-old branch of Dalbergia odorifera处理 营养枝率/% 枝长度/cm 枝直径/mm 营养枝 生殖枝 营养枝 生殖枝 G1 22.73±0.166cd 1.16±1.012cd 9.55±2.725a 0.98±0.624c 2.86±0.624a G2 67.52±0.165ab 8.53±2.632a 4.65±2.192a 3.56±0.404a 1.71±0.766a G3 76.25±0.097a 4.38±0.872bc 6.50±2.322a 2.86±0.168ab 2.15±0.689a P1 23.75±0.107cd 2.06±0.919cd 10.25±1.332a 1.83±0.608bc 3.80±0.229a P2 31.64±0.167bc 1.14±0.478cd 8.92±2.352a 1.45±0.488bc 2.99±0.608a P3 8.39±0.050d 0.15±0.146d 13.28±1.717a 0.37±0.368c 3.65±0.199a B1 17.22±0.142d 0.58±0.577cd 9.03±1.403a 0.49±0.489c 3.49±0.136a B2 66.42±0.129ab 6.29±2.213ab 7.58±2.150a 3.06±0.194ab 3.18±0.108a B3 40.47±0.200bc 2.23±1.237cd 6.83±2.243a 1.49±0.678bc 2.39±0.760a CK 31.65±0.131bc 2.68±1.179bcd 10.83±1.615a 1.61±0.601bc 3.33±0.149a 1) 表中数据为平均值±标准误，同列数据后凡有一个相同小写字母者，表示处理间差异不显著(P>0.05，Duncan’s 法)。 由表1可知，GA3处理中，G3处理的营养枝率最高，并且显著高于对照，是对照处理的2.41倍；G2处理能显著促进营养枝长度和直径的增加，平均枝长度比对照增加了5.85 cm，平均枝直径比对照增加了1.95 mm。PP333处理中，P3处理的营养枝率比对照处理降低了73.50%，且达显著水平，其营养枝的长度和直径随着PP333使用浓度的增加而降低。6-BA处理中，B1处理的营养枝率比对照显著降低45.59%，但其营养枝长度和直径的生长随着使用浓度的增加表现为先增加后降低的趋势。
2.2 不同生长调节剂对降香黄檀叶生长的影响
不同生长调节剂处理对降香黄檀营养枝的复叶数量(F=4.485，P=0.000<0.01)、小叶长度(F=3.391，P=0.004<0.01)、小叶宽度(F=3.089，P=0.007<0.01)以及单叶干质量(F=2.586，P=0.022<0.05)的影响差异达显著或极显著水平，而对生殖枝的复叶数量(F=1.342, P=0.241>0.05)、小叶长度(F=1.327, P=0.252>0.05)、小叶宽度(F=1.321, P=0.255>0.05)、单叶干质量(F=1.088, P= 0.398>0.05)的影响差异则均不显著。各处理的叶片生长指标均值多重比较结果见表2。
表 2 不同生长调节剂处理对降香黄檀叶片生长的影响1)Table 2. Effects of different plant growth regulators on leaf growth of Dalbergia odorifera处理 复叶数/片 小叶长/cm 小叶宽/cm 单叶干质量/mg 营养枝 生殖枝 营养枝 生殖枝 营养枝 生殖枝 营养枝 生殖枝 G1 0.90±0.622c 4.33±1.033a 2.24±1.304bc 3.10±1.042a 1.56±0.920bc 1.96±0.656a 16.6±11.06bc 15.1±7.83a G2 4.34±0.806a 2.21±1.069a 5.20±0.086a 1.77±1.107a 3.21±0.110a 1.12±0.700a 47.6±4.23a 19.2±9.34a G3 3.48±0.467ab 3.91±1.284a 4.98±0.160a 3.28±1.043a 2.90±0.157a 1.92±0.610a 39.7±6.16ab 22.6±8.31a P1 1.49±0.566bc 4.66±0.394a 3.09±0.995abc 4.43±0.252a 1.81±0.593abc 2.58±0.189a 32.3±9.51abc 36.8±10.00a P2 1.78±0.669bc 4.21±0.870a 2.69±0.888abc 3.68±0.801a 1.75±0.568abc 2.20±0.466a 18.7±8.07bc 36.8±6.76a P3 0.33±0.328c 5.93±0.623a 1.15±1.148c 4.23±0.243a 0.60±0.659c 2.57±0.107a 8.8±8.75c 34.5±6.83a B1 0.56±0.558c 4.77±0.502a 0.85±0.845c 4.14±0.214a 0.55±0.548c 2.79±0.218a 6.0±5.87c 45.3±7.76a B2 4.10±0.777a 4.47±0.638a 4.64±0.410ab 4.68±0.369a 2.75±0.154ab 2.83±0.072a 32.0±6.40abc 33.9±2.90a B3 1.93±0.904bc 3.53±1.166a 2.08±0.945bc 2.92±0.937a 1.26±0.563bc 2.12±0.544a 11.8±7.33bc 24.3±8.69a CK 1.87±0.722bc 5.36±0.667a 3.39±0.400abc 3.88±0.323a 1.97±0.252abc 2.33±0.108a 15.0±7.81bc 22.1±0.80a 1) 表中数据为平均值±标准误，同列数据后凡有一个相同小写字母者，表示处理间差异不显著(P>0.05，Duncan’s 法)。 由表2可知，与对照处理相比，G2和B2处理能显著促进降香黄檀营养枝复叶数量的增加，复叶数分别为4.34和4.10个，比对照分别增加了1.32和1.19倍，但当浓度进一步增加时，增量则不显著。PP333处理则不利于复叶数量的增加，表现为随着使用浓度的增加营养枝的复叶数量降低。此外，G2处理能显著促进营养枝的单叶干质量，其营养枝的单叶干质量为47.6 mg，对照为15.0 mg，比对照增加了2.2倍。
2.3 不同生长调节剂对降香黄檀花生长的影响
方差分析结果显示，不同生长调节剂处理对降香黄檀花序数(F=7.209，P=0.000<0.01)和花序径的影响差异达极显著(F=4.651，P=0.000<0.01)，而对花序长(F=1.36，P=0.206>0.05)和单花序干质量(F=0.874，P=0.554>0.05)的影响差异则不显著。各生长调节剂处理中，G3处理的花序数比对照显著降低了79.41%，而P3处理比对照提高了50.37%，B2比对照显著降低了72.79%(图1A)。对于花序径，GA3处理中，随着赤霉素浓度的增加，花序数表现先增加后降低的趋势；PP333处理中，各浓度处理均表现促进作用，P2处理对花序径的促进效果最显著，其次是P3，分别比对照处理提高34.18%和31.30%；6-BA处理中，B1比对照显著提高25.95% (图1B)。各处理的花序长和单花序干质量均差异不显著(图1C、1D) 。
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图 1 不同生长调节剂处理对降香黄檀花生长的影响图中数据为平均值±标准误，各图中柱子上方凡有一个相同小写字母者，表示处理间差异不显著(P>0.05，Duncan’s法)。Figure 1. Effects of different plant growth regulators on flower development of Dalbergia odorifera3. 讨论与结论
本试验研究结果表明，叶片喷施200、100 mg·L–1的GA3和500 mg·L–1的6-BA均能显著促进降香黄檀的营养生长。其中，200 mg·L–1的GA3能显著增加营养枝率、抑制花序数量；100 mg·L–1的GA3能显著促进一年生枝生长、增加营养枝复叶数量和单叶干质量、抑制花序增加；而500 mg·L–1的6-BA能显著增加营养枝复叶数量、抑制花序数量。3种处理相比，200 mg·L–1的GA3对营养枝率和花序数促控效果优于100 mg·L–1的GA3和500 mg·L–1的6-BA，而100 mg·L–1的GA3对营养枝枝叶的促生长效果优于200 mg·L–1的GA3和500 mg·L–1的6-BA。GA3抑制生殖生长的效果与油桐 Vernicia fordii 类似[18]，研究发现，叶面喷施50~200 mg·L–1 的GA3均能抑制油桐开花[18]。6-BA促进营养生长的效果与油茶 Castanea oleifera 一致[19]，试验证明叶片喷施500 mg·L–1的6-BA可促进油茶营养生长，抑制成花[19]。
另一方面，1 500、2 000 mg·L–1的PP333和50 mg·L–1的6-BA处理均能对降香黄檀的生殖生长起显著促进作用。三者相比，2 000 mg·L–1的 PP333对花枝率、花序数量和花序径的促进效果优于1 500 mg·L–1的PP333和50 mg·L–1的6-BA。PP333与低浓度6-BA促进生殖生长的研究结果与刘红明等[7]和王广鹏等[20]分别对柠檬 Citrus limon 和板栗Castanea mollissima的研究结果类似。柠檬叶片喷施400~1 200 mg·L–1的PP333，能促进其平均单枝开花数量，并且以800 mg·L–1的PP333效果最显著；对板栗杂交苗喷施1 000 mg·L–1的PP333，能显著抑制其枝长、树高等营养生长，促进生殖生长；而对板栗喷施50 mg·L–1的6-BA，可显著促进雄花数。这意味着树种不同，相应生长调节剂的种类、最佳使用浓度及作用效果等均存在较大的差异。
本研究结果表明，不同生长调节剂处理后，主要影响降香黄檀一年生营养枝的复叶数、小叶长、小叶宽和单叶干质量，而这些指标在生殖枝上的差异则均不显著。这可能是因为在生殖生长初期，同化物主要被征调到生殖枝，可以同时供应生殖枝营养体和花的构建，而在花果发育过程中，接收来自营养体再加工的次级产物[21]，因此，降香黄檀花期生殖枝的生长不受影响，在后期花果发育过程中，生殖枝的营养物质被调用，生殖枝的生长才有可能受到限制，这个还需要进一步的观察研究。
综上所述，在降香黄檀人工林培育中，若以生产大径级木材为经营目的，叶片喷施100或200 mg·L–1的GA3效果较好，若以生产优良种子为经营目的，则叶片喷施2 000 mg·L–1的PP333效果明显。
致谢：特别感谢肇庆金龙珍贵用材树种研究基地邓和大先生等工作人员给予的支持和帮助！
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图 1 SUS、CX、MY种群中CarE基因的相对表达量
相同基因不同种群柱子上方的不同小写字母表示种群间差异显著(P<0.05，单因素方差分析)。
Figure 1. Relative expression of CarE genes in SUS, CX and MY populations
Different lowercase letters on the columns of the same gene and different populations indicate significant differences among populations (P<0.05, one-way ANOVA).
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图 2 SUS、CX、MY种群中GST基因的相对表达量
相同基因不同种群柱子上方的不同小写字母表示种群间差异显著(P<0.05，单因素方差分析)。
Figure 2. Relative expression of GST genes in SUS, CX and MY populations
Different lowercase letters on the columns of the same gene and different populations indicate significant differences among populations (P<0.05, one-way ANOVA).
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图 3 SUS、CX、MY种群中P450s基因的相对表达量
相同基因不同种群柱子上方的不同小写字母表示种群间差异显著(P<0.05，单因素方差分析)。
Figure 3. Relative expression of P450s genes in SUS, CX and MY populations
Different lowercase letters on the columns of the same gene and different populations indicate significant differences among populations (P<0.05, one-way ANOVA).
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图 4 草地贪夜蛾中肠代谢物质总离子色谱图
S1、S2为ESI+离子模式总离子图，S3、S4为ESI−离子模式总离子图；S1、S3为对照组MY，S2、S4为试验组MY+LD50高效氯氰菊酯，扫描范围为“Full ms”。
Figure 4. Total ion chromatogram of intestinal metabolites in Spodoptera frugiperda
S1 and S2 are the total ion plots of ESI+ ion mode, S3 and S4 are the total ion plots of ESI− ion mode. S1 and S3 are control group MY, S2 and S4 are experimental group MY+LD50 beta cypermethrin, the scanning range is “Full ms”.
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图 5 草地贪夜蛾体内代谢高效氯氰菊酯的预测途径
Figure 5. Prediction of in vivo metabolism pathway of beta cypermethrin in Spodoptera frugiperda
表 1 差异表达基因RT-qPCR引物信息
Table 1 RT-qPCR primer information of differentially expressed genes
基因
Gene引物名称
Primer name引物序列(5'→3')
Primer sequence片段长度/bp
Fragment lengthU20139.1 EF1α-F TGGGCGTCAACAAAATGGA 148 EF1α-R TCTCCGTGCCAGCCAGAAAT NC_058085.1 GADPH-F CGGTGTCTTCACAACCACAG 140 GADPH-R TTGACACCCAACGACGAACAT NC_064218.1 GST epsilon11-F GGTTGCTGGTGACCAACCTA 81 GST epsilon11-R ATGTCCCAACCAACAGCCAG NC_064231.1 GST epsilon9-F CTTTGGACATGAGTCCGCCT 91 GST epsilon9-R GCCGGTACGTTGACGATGAT NC_036208.1 GST3-F CACAAAAGGAGTTGCCGGTG 133 GST3-R ATGGCCCTTGCTTTAGGGTC NC_064241.1 GST delTA1-F AACAACAGCCTGTACCCGAG 124 GST delTA1-R CCCCACCGAAGATTTGTGGA NC_064218.1 GST delTA3-F TTTCCTATCAGCGGGCCTTC 91 GST delTA3-R GCAATAGCACGACTCTCCCA NC_064238.1 CYP4G75-F ATGAGCTACACGACTGCAG 148 CYP4G75-R GTTTGGCCGCGAGTTCATAT NC_064233.1 CYP6AB12-F ATGCAGTCTTTAGCCGGTCT 114 CYP6AB12-R AATGCACTGAACCACGGAAC ULR85595.1 CYP6AN4-F CATAAGTTCGCGTACCTGCC 96 CYP6AN4-R AACTGCTGCTAACCCTGCTA NC_064214.1 CYP6B50-F ACAATCTTTTCCACGCCGAC 111 CYP6B50-R CTCGGTTGGCAAGCATGTAA AGO62005.1 CYP321A7-F AAGTGCTCAAGACTTCGTGC 116 CYP321A7-R TGCCGAAGATAGCTCCACAA XM_035579984.1 CESFS8-F TGGCGCAGCTGCTATAGATT 136 CESFS8-R TCCAAGCTTGAACGCTCTGT XM_035584193.1 CESFS9-F GCTACCCTGGAATGGTCCTC 95 CESFS9-R TTTGGGAGTTCCGGTGGTTG XM_035596781.2 CESFS2-F TGCTCCACAGAAGGATGGTG 123 CESFS2-R TGCCAGATGTGGTACAATCCA XM_035578942.1 CESFS5-F ACGATCCTGTTGGATACGCC 120 CESFS5-R TCAGTGCAGTGTGCAAAACG XM_035586904.1 CESFS12-F GGCGGATATACCGGACGAAG 133 CESFS12-R GCCTACCGGTGGTTTAGCAT 
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表 2 高效氯氰菊酯对草地贪夜蛾田间种群毒力测定
Table 2 Determination of the virulence of beta cypermethrin on field populations of Spodoptera frugiperda
种群
Population斜率±标准误
Slope±SELD50/(μg·g−1) 95%置信限/(μg·g−1)
95% CIχ2 df P 抗性倍数
Resistance ratio米易 MY 2.250±0.350 84.201 68.161~109.453 5.741 13 0.924 4.02 德昌 DC 3.583±0.468 72.263 58.973~90.387 8.789 13 0.762 3.45 仁和 RH 3.949±0.768 71.889 57.164~86.001 14.214 13 0.966 3.43 苍溪 CX 2.751±0.367 42.622 34.667~51.013 7.831 13 0.923 2.03 会东 HD 3.042±0.452 41.166 32.939~49.345 5.433 13 0.952 1.96 敏感品系 SUS1)
Sensitive strain SUS2.704±0.565 20.950 17.763~24.094 7.409 13 0.876 1.00 1) 敏感品系SUS为室内草地贪夜蛾敏感品系。
1) SUS is an indoor susceptible strain of Spodoptera frugiperda.
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表 3 高效氯氰菊酯对草地贪夜蛾3龄幼虫解毒酶活性的影响1)
Table 3 Effects of beta cypermethrin on detoxification enzyme activities for 3rd instar larvae of Spodoptera frugiperda
mmol·min−1 组别
GroupCarE GST P450s SUS 0.225±0.02f 0.419±0.02f 0.510±0.04e SUS+LD50 0.409±0.03c 0.525±0.09e 0.544±0.02e CX 0.305±0.03e 0.808±0.02d 0.880±0.07d CX+LD50 0.472±0.07b 0.919±0.04c 0.948±0.04c MY 0.341±0.09d 0.961±0.09b 1.115±0.06b MY+LD50 0.654±0.11a 1.316±0.05a 1.462±0.13a 1) 同列数据后的不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05，单因素方差分析)。
1) Different lowercase letters after the same column data indicate significant differences among treatments (P<0.05, one-way ANOVA).
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表 4 高效氯氰菊酯抗性倍数与羧酸酯酶活性及基因表达量的相关性分析1)
Table 4 Correlation analysis of beta cypermethrin resistance ratios with carboxylesterase activity and gene expressions
标目 Item 抗性倍数 RR CESFS8 CESFS9 CESFS2 CESFS5 CESFS12 CarE 抗性倍数 RR 1 0.390 −0.948* 0.622 −0.056 0.948* 0.922* CESFS8 0.390 1 −0.076 −0.478 0.897 0.663 0.716 CESFS9 −0.948* −0.076 1 −0.839 0.371 −0.797 −0.751 CESFS2 0.622 −0.478 −0.839 1 −0.817 0.340 0.270 CESFS5 −0.056 0.897 0.371 −0.817 1 0.264 0.335 CESFS12 0.948* 0.663 −0.797 0.34 0.264 1 0.997* CarE 0.922* 0.716 −0.751 0.27 0.335 0.997* 1 1) *表示在0.05水平相关性显著(双尾检验)。
1) * indicates a significant correlation at 0.05 level (Two-tailed test).
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表 5 高效氯氰菊酯抗性倍数与细胞色素P450s活性及基因表达量的相关性分析1)
Table 5 Correlation analysis of beta cypermethrin resistance ratios with cytochrome P450s activity and gene expressions
标目 Item 抗性倍数 RR CYP4G75 CYP6AB12 CYP6AN4 CYP6B50 CYP321A7 P450s 抗性倍数 RR 1 0.588 0.940* 0.540 0.995* 0.308 0.953* CYP4G75 0.588 1 0.829 −0.363 0.666 −0.588 0.316 CYP6AB12 0.940* 0.829 1 0.220 0.969* −0.035 0.793 CYP6AN4 0.540 −0.363 0.220 1 0.453 0.967* 0.769 CYP6B50 0.995* 0.666 0.969* 0.453 1 0.211 0.918 CYP321A7 0.308 −0.588 −0.035 0.967* 0.211 1 0.582 P450s 0.953* 0.316 0.793 0.769 0.918 0.582 1 1) *表示在0.05水平相关性显著(双尾检验)。
1) * indicates a significant correlation at 0.05 level (Two-tailed test).
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表 6 高效氯氰菊酯抗性倍数与谷胱甘肽转移酶活性及基因表达量的相关性分析1)
Table 6 Correlation analysis of beta cypermethrin resistance ratios with glutathione S-transferase and gene expressions
标目 Item 抗性倍数 RR GST epsilon11 GST epsilon9 GST3 GST delTA1 GST delTA3 GST 抗性倍数 RR 1 0.252 0.959* 0.707 0.094 0.996* 0.911 GST epsilon11 0.252 1 0.515 0.863 −0.940* 0.338 −0.170 GST epsilon9 0.959* 0.515 1 0.878 −0.191 0.981 0.757 GST3 0.707 0.863 0.878 1 −0.638 0.767 0.351 GST delTA1 0.094 −0.940* −0.191 −0.638 1 0.005 0.497 GST delTA3 0.996* 0.338 0.981 0.767 0.005 1 0.870 GST 0.911 −0.170 0.757 0.351 0.497 0.870 1 1) *表示在0.05水平相关性显著(双尾检验)。
1) * indicates a significant correlation at 0.05 level (Two-tailed test).
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表 7 高效氯氰菊酯解毒代谢产物分析
Table 7 Analysis of detoxification metabolites of beta cypermethrin
代谢物
Metabolite碎片化分数Fragmentation score 化学式
Formulam/z 保留时间/min
Retention time加合物
Adduct质量误差/(mg·kg−1)
Mass error试验组1)
Test group对照组2)
Control group3−苯氧基苯甲酸
3-Phenoxybenzoic acid89.7 C13H10O3 213.1 9.42 M-H 1.4 355 223.2 0 癸酸
Capric acid64.4 C11H22O2 186.3 8.58 M+FA-H 1.6 85 599.3 9 933.8 邻苯二酚
Pyrolatechol55.8 C6H6O2 109.0 3.92 M-H 0.1 286293.8 332595.0 甲基−2, 3−二氢−3, 5−二羟基−
2−氧代−3−吲哚乙酸
Methyl 2, 3-dihydro- 3, 5-dihydroxy- 2-oxo-3-indoleacetic acid51.9 C11H11NO5 236.1 1.71 M-H 0.8 95 283.6 6 806.4 1) 试验组为使用LD50高效氯氰菊酯处理的草地贪夜蛾MY种群；2) 对照组为未处理的草地贪夜蛾MY种群。
1) The text group is the MY population of Spodoptera frugiperda treated with LD50 beta cypermethrin; 2) The control group is the MY population untreated with LD50 beta cypermethrin.
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