开发一种用于评估植物化学物质对 Helicoverpa armigera 的杀虫作用的摄食试验系统

摘要

该方案描述了专性摄食测定法，以评估植物化学物质对鳞翅目昆虫幼虫的潜在毒性作用。这是一种高度可扩展的昆虫生物测定法，易于优化亚致死剂量和致死剂量、威慑活性和生理效应。这可用于筛选环保杀虫剂。

摘要

Helicoverpa armigera是一种鳞翅目昆虫，是一种分布于全球的多食性害虫。这种草食性昆虫对植物和农业生产力构成威胁。作为回应，植物会产生几种植物化学物质，对昆虫的生长和生存产生负面影响。该方案展示了一种专性摄食测定方法，用于评估植物化学物质（槲皮素）对昆虫生长，发育和生存的影响。在受控条件下，新生儿在预定的人工饮食中维持到第二龄。这些二龄幼虫被允许以对照和含有槲皮素的人工饮食为食 10 天。隔天记录昆虫的体重、发育阶段、体重和死亡率。在整个测定过程中评估体重的变化、喂养模式的差异和发育表型。 所描述的强制性摄食测定模拟了自然的摄入模式，并且可以放大到大量昆虫。它允许人们分析植物化学物质对 H. armigera 的生长动态、发育过渡和整体适应性的影响。此外，该设置还可用于评估营养参数和消化生理过程的改变。本文提供了一种详细的喂养测定系统方法，该方法可能适用于毒理学研究、杀虫分子筛选以及了解植物-昆虫相互作用中的化学效应。

引言

影响作物生产力的生物因子主要是病原体和害虫。一些害虫造成 15% 至 35% 的农作物损失，并影响经济可持续性^{实践 1}.属于鞘翅目、半翅目和鳞翅目昆虫的昆虫是毁灭性害虫的主要目。环境的高度适应性使鳞翅目动物进化出几种生存机制。在鳞翅目昆虫中，棉铃虫（Helicoverpa armigera）可以以大约 180 种不同的作物为食，并对其生殖组织造成重大损害²。在世界范围内，阿米格拉嗜血杆菌的侵扰已造成约 50 亿美元的损失³.棉花、鹰嘴豆、木豆、西红柿、向日葵和其他作物是 H. armigera 的宿主。它在寄主植物的不同部分完成其生命周期。雌性飞蛾产下的卵在叶子上孵化，然后在幼虫阶段以营养组织为食。幼虫阶段由于其贪婪和高度适应性而最具破坏性 ^4,5。由于其显著的属性，如多噬性、优异的迁徙能力、更高的繁殖力、强烈的滞育性以及对现有昆虫防治策略的抗性的出现^，H. armigera显示出全球分布和对新领土的侵占6。

来自萜烯、类黄酮、生物碱、多酚、氰基葡糖苷等多种化学分子被广泛用于控制阿米氏嗜血杆<....

研究方案

H. armigera 幼虫购自印度班加罗尔的ICAR-国家农业昆虫资源局（NBAIR）。本研究共使用了21只二龄幼虫。

1. 鹰嘴豆人工饲料的制备

注： 表1中提到了制备人工饮食所需的成分清单。

1. 如 表1所示，在烧杯中分别称量所有馏分，并使用刮刀/磁力搅拌器制备均匀的混合物。
2. 使用微波炉在100°C左右煮沸馏分C5分钟，加入馏分A中，并充分混合。
3. 充分混合后，让混合的馏分稍微冷却，然后再加入馏分 B（馏分 B 含有热不稳定成分）。
4. 倒入透明聚苯乙烯 150 mm x 150 mm 培养皿中。

2.含槲皮素人工饮食的制备

1. 称取适量 （1,000 ppm） 的槲皮素水合物（参见 材料表），并将其适当溶解到最小体积的有机溶剂中，例如乙醇 （2 mg/mL）、二甲基亚砜 （DMSO; 30 mg/mL） 或二甲基甲酰胺 （DMF）。在这里，DMSO用于溶解槲皮素。
2. 将溶解的槲皮素加入馏分B中，然后加入馏分A和C的混合物中（从馏分B中还原的水体积等于添加的DM....

讨论

实验室生物测定有助于预测结果，并在短时间内以合理的成本生成几种化合物的比较毒性数据。摄食生物测定有助于解释昆虫-杀虫剂和昆虫-植物-杀虫剂之间的相互作用。它是一种测量各种物质毒性的有效方法，大大简化了确定致死剂量50（LD₅₀）、致死浓度50（LC₅₀）或任何其他致死浓度或剂量^24,25的过程。各种实验室生物测定用于确定?.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Agar Agar	Himedia	RM666	Solidifying agent
Ascorbic acid	Himedia	CMS1014	Vitamin C source
Bengal Gram	NA	NA	Protein and carbohydrate source
Casein	Sigma	C-5890	Protein source
Cholesterol	Sisco Research Laboratories	34811	Fatty acid source
Choline Chloride	Himedia	GRM6824	Ammonium salt
DMSO	Sigma	67-68-5	Solvent
GraphPad Prism v8.0			https://www.graphpad.com/guides/prism/latest/user-guide/using_choosing_an_analysis.htm
Methyl Paraben	Himedia	GRM1291	Antifungal agent
Multivitamin capsule	GalaxoSmithKline	NA	Vitamin source
Quercetin	Sigma	Q4951-10G	Phytochemical
Sorbic Acid	Himedia	M1880	Antimicrobail agent
Streptomycin	Himedia	CMS220	Antibiotic
Vitamin E capsule	Nukind Healthcare	NA	Vitamin E source
Yeast Extract	Himedia	RM027	Amino acid source