杀线虫剂对甘薯茎线虫的Hormesis效应及机理研究

许多化学物包括有机农药和一些抗生素在内都具有低剂量刺激、高剂量抑制的Hormesis效应。Hormesis效应越来越受到人们的重视的同时也存在一系列的争论。人们在农业生产中大量使用非熏蒸类有机杀线虫剂防治线虫病害，使得残留在土壤中的药剂对植物寄生线虫可能产生Hormesis效应，从而影响线虫的侵染力。本课题以甘薯茎线虫为研究对象，通过应用低剂量的涕灭威、丙溴磷和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐等杀线虫剂，从线虫的繁殖力、致病力、迁移扩散力以及对极端环境条件的耐受力等生物学特性研究杀线虫剂的Hormesis效应，明确剂量-时间-效应的关系，从线虫的抗氧化酶及热激蛋白的表达来深入探讨杀线虫剂所致Hormesis效应的生化及分子机制，为进一步理解和接受Hormesis效应、合理使用杀线虫剂提供科学依据。

本课题以甘薯茎线虫为研究对象，在低剂量的涕灭威、丙溴磷和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐3种杀线虫剂的作用下，研究了甘薯茎线虫对胡萝卜发根的侵染及其繁殖力，测定了抗氧化酶活性的变化，并基于抗氧化酶和热休克蛋白Hsp70 mRNA表达的差异探讨了其分子机理。. 研究发现，对甘薯茎线虫具有高杀虫活性的涕灭威和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐，对线虫在胡萝卜发根上的侵染及繁殖力无刺激作用；采用较低活性的丙溴磷，在10 μg/ml和0.001μg/ml浓度下处理线虫后，线虫的侵染率和繁殖数量均明显高于空白对照，表现出Hormesis效应。低杀虫活性的丙溴磷在田间应用不仅会导致植物线虫防治失败并可能由于Hormesis效应加重其危害。. 为了解在低剂量杀线虫剂作用下甘薯茎线虫抗氧化酶活性的变化及其规律，测定了经药剂浸渍处理后甘薯茎线虫体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px) 的活性。结果表明，经低浓度涕灭威和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐药剂浸渍处理24h后，甘薯茎线虫体内SOD、CAT和GSH-Px的活性在较低剂量下诱导增强，在较高剂量下受到抑制；丙溴磷则在较高剂量下，抗氧化酶的活性诱导增加显著。在检测的抗氧化酶中SOD被诱导的幅度高于CAT和GSH-Px。SOD可能是线虫体内参与调控并适应药剂影响的主要抗氧化酶。. 为进一步探讨其分子机理，本研究通过RT-PCR及RACE技术克隆得到甘薯茎线虫胞外CuZn 超氧化物歧化酶（Ec CuZn SOD）、胞浆CuZn 超氧化物歧化酶（CT CuZn SOD）、锰超氧化物歧化酶、过氧化物还原酶、谷胱甘肽过氧化物还原酶、过氧化氢酶以及热休克蛋白Hsp70-A、Hsp70-C和Hsp70-F的cDNA全长和基因组DNA全长序列，测定分析了经低剂量药剂处理后甘薯茎线虫上述相关基因mRNA表达的变化。结果表明，在丙溴磷作用下，上述抗氧化酶以及Dd-Hsp70-A的 mRNA表达均有不同程度上调；线虫在甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的作用下，抗氧化酶和Dd-Hsp70-A mRNA表达差异不明显；线虫在较低剂量涕灭威作用下，谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化物还原酶及Dd-Hsp70-A mRNA表现出一定程度的上调。结果表明，抗氧化酶及热休克蛋白Hsp70在参与丙溴磷导致的Hormesis效应中具有重要作用。