中国媒介生物学及控制杂志  2024, Vol. 35 Issue (6): 648-651

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唐丽萍, 赖云燕, 梁泽权, 朱剑
TANG Li-ping, LAI Yun-yan, LIANG Ze-quan, ZHU Jian
2种杀虫剂有效成分在德国小蠊和美洲大蠊体内的代谢研究
Metabolism of two insecticide effective ingredients in Blattella germanica and Periplaneta americana
中国媒介生物学及控制杂志, 2024, 35(6): 648-651
Chin J Vector Biol & Control, 2024, 35(6): 648-651
10.11853/j.issn.1003.8280.2024.06.004

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收稿日期: 2023-12-20
2种杀虫剂有效成分在德国小蠊和美洲大蠊体内的代谢研究
唐丽萍 , 赖云燕 , 梁泽权 , 朱剑     
中山榄菊日化实业有限公司, 广东 中山 528400
摘要: 目的 研究德国小蠊和美洲大蠊对2.5%吡虫啉杀蟑饵剂和0.5%呋虫胺杀蟑饵剂的取食量和肠道代谢差异,为2种杀虫剂有效成分对德国小蠊和美洲大蠊致死速率的差异研究提供理论依据。方法 测试德国小蠊和美洲大蠊对饵剂的取食量,并进行肠道解剖和粪便收集,用液相色谱法分析肠道及粪便中的2种杀虫剂有效成分含量,计算中肠代谢率和消化道代谢率,用独立样本t检验比较两组数据间的差异。结果 德国小蠊和美洲大蠊对2种饵剂的取食量均明显低于对正常饵剂的取食量[德国小蠊对呋虫胺:(7.56±0.79)mg/只,t=-62.310,P < 0.001;德国小蠊对吡虫啉:(0.66±0.29)mg/只,t=-25.873,P < 0.001;美洲大蠊对呋虫胺:(9.53±0.58)mg/只,t=-34.067,P < 0.001;美洲大蠊对吡虫啉:(2.72±0.28)mg/只,t=-27.191,P < 0.001]。2.5%吡虫啉杀蟑饵剂在德国小蠊中的消化道代谢率和中肠的代谢率分别为96.17%、81.04%,在美洲大蠊中分别为92.71%和97.01%,2种蜚蠊对吡虫啉饵剂的消化道代谢率和中肠代谢率差异均无统计学意义(F=7.290,P=0.054;F=5.436,P=0.080)。0.5%呋虫胺杀蟑饵剂在德国小蠊中的消化道代谢率和中肠代谢率为54.69%和78.82%,呋虫胺在美洲大蠊的前、中、后肠及粪便中均未检出。结论 德国小蠊和美洲大蠊均对吡虫啉和呋虫胺饵剂产生明显拒食,可能是造成2种饵剂对2种蜚蠊致死速率差异的原因之一,也可能是呋虫胺对美洲大蠊致死效果差的主要原因。消化道代谢不是2种药物致死速率具差异性的原因。
关键词: 德国小蠊    美洲大蠊    呋虫胺    吡虫啉    代谢    
Metabolism of two insecticide effective ingredients in Blattella germanica and Periplaneta americana
TANG Li-ping , LAI Yun-yan , LIANG Ze-quan , ZHU Jian     
Zhongshan Lanju Daily Chemical Industrial Co., Ltd., Zhongshan, Guangdong 528400, China
Abstract: Objective To investigate the differences in feeding amount and intestinal metabolism of Blattella germanica and Periplaneta americana on 2.5% imidacloprid and 0.5% dinotefuran cockroach baits, so as to provide a theoretical basis for the difference research on lethal speed of these two effective ingredients in B. germanica and P. americana. Methods The feeding amounts of B. germanica and P. americana on baits was measured, and intestinal dissection and fecal collection were conducted. Liquid chromatography was used to analyze the content of two effective constituents in the intestinal tract and feces, and the midgut metabolic rate and digestive tract metabolic rate were calculated. The differences in the data were compared by the independent samples t test. Results The feeding amounts of B. germanica and P. americana on the two baits was significantly lower than that on the normal baits [In B. germanica, dinotefuran: (7.56±0.79) mg/cockroach, t=-62.310, P < 0.001; imidacloprid: (0.66±0.29) mg/cockroach, t=-25.873, P < 0.001. In P. americana, dinotefuran: (9.53±0.58) mg/cockroach, t=-34.067, P < 0.001; imidacloprid: (2.72±0.28) mg/cockroach, t=-27.191, P < 0.001]. The digestive tract metabolic rate and midgut metabolic rate of 2.5% imidacloprid bait were 96.17% and 81.04% in B. germanica, and 92.71% and 97.01% in P. americana, respectively, with no significant difference between the two species (F=7.290, P=0.054; F=5.436, P=0.080). The digestive tract and midgut metabolic rates of 0.5% dinotefuran bait were 54.69% and 78.82% in B. germanica, while dinotefuran was not detected in the anterior, middle, and posterior intestines and feces of P. americana. Conclusions Both B. germanica and P. americana exhibit significant resistance to imidacloprid and dinotefuran baits, which may be one of the reasons for the difference in lethal speed of the two baits and the main reason for the poor lethal effect of dinotefuran on P. americana. Digestive tract metabolism is not the reason for the difference in lethal speed of the two baits.
Key words: . Blattella germanica    Periplaneta americana    Dinotefuran    Imidachloprid    Metabolism    

影响毒饵灭杀效果的因素有很多,如药物与作用靶标的亲和力不同[1-4],控制对象对药物的代谢率不同,控制对象对药物产生拒食等。根据前期的工作可知,0.5%呋虫胺杀蟑饵剂对美洲大蠊(Periplaneta americana)的致死率仅为20%[5],而对德国小蠊(Blattela germanica)的致死率高达100%[6];2.5%吡虫啉杀蟑饵剂对美洲大蠊的致死速率明显慢于德国小蠊[4]。有报道蜚蠊肠道中的微生物或解毒酶可能对药物产生代谢作用,导致药物活性降低[7-13],而中肠是蜚蠊进行消化和代谢的主要部位[14]。本研究测试吡虫啉和呋虫胺在德国小蠊和美洲大蠊的中肠代谢率和消化道代谢率,进行交叉对比,以研究肠道代谢作用对2种药物对蜚蠊致死速率的影响。

1 材料和方法 1.1 试剂和药剂

98.0%呋虫胺购自荆门金贤达生物科技有限公司;97.1%吡虫啉购自江苏优嘉植物保护有限公司;黄豆粉、蔗糖、花生油均为市售;苯甲酸钠,武汉有机实业有限公司生产;蒸馏水自制;蜂蜡(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)。

1.2 试虫

德国小蠊,引自广东省疾病预防控制中心,于实验室中繁殖多代;试验时选取成虫,雌雄各半。美洲大蠊,广东省中山市捕捉,于实验室中繁殖数代,试验时选取成虫,雌雄各半。

1.3 主要仪器设备

液相色谱仪(安捷伦1260,美国):具紫外可变波长检测器;色谱柱为C18不锈钢柱(150 mm×4.6 mm,填料颗粒ϕ=5 μm);安捷伦色谱工作站;过滤器滤膜孔径约0.45 μm。

解剖镜;研磨机(苏泊尔SMF2002);敞口塑料箱18个,白色,长75 cm×宽45 cm×高55 cm,箱口内壁涂有一圈凡士林;三角瓶250 ml,瓶口内测均匀涂抹凡士林;带盖塑料瓶。

1.4 方法 1.4.1 杀蟑饵剂制备方法

按如下质量比例加入原药(吡虫啉2.5%,呋虫胺0.5%)、黄豆粉(50%)、蔗糖(20%)、苯甲酸钠(0.5%),在研磨机中混合粉碎5 min,再加入花生油(5%)、水(补充至100%)继续混合粉碎5 min,出料,捏制成质量约2 g的丸状,放置于塑料瓶中密封待用。

1.4.2 生物测试方法

试虫不做饥饿处理。饵剂在测试前15 min内和测试后15 min内测量体质量。在敞口箱中心位置附近放置吸水棉球,箱与箱之间间隔0.5 m,保持箱口上方通风良好。将德国小蠊和美洲大蠊各分成30只/笼,每笼雌雄各半,放入敞口箱中,待试虫恢复正常活动,在箱体中心位置放置装有杀蟑胶饵的培养皿,开始计时,在第6小时,将敞口箱中被击倒的试虫用镊子捡出,放置于塑料瓶中,盖紧盖子,放置于冰箱冷冻层,待解剖。将蜂蜡放置于100 ℃水浴中融化,倒入培养皿中,静置冷却,制成蜡盘。将冷冻的试虫放置于蜡盘中,用解剖针固定,在显微镜下进行解剖。从试虫腹部侧面开口,取出内脏,剥离其余器官,保留试虫肠道,滴加生理盐水,用解剖刀分离前肠、中肠和后肠,分别装入试管中,在-10 ℃环境中冷冻密闭保存。将死虫检出后,称取0.050 g棉花,反复擦拭敞口箱体底部,将粘有蜚蠊粪便和排泄物的棉花置于2 ml具塞离心试管中待用。德国小蠊设置为5只/组,美洲大蠊设置为3只/组,德国小蠊粪便设置为60只/组,美洲大蠊粪便设置为30只/组。实验设置3组重复。

1.4.3 色谱分析方法

前处理:样品提取液加1 ml流动相,超声萃取40 min,过滤。

吡虫啉分析色谱条件∶流动相φ(甲醇∶水)=40∶60;流动相流量为0.7 ml/min;柱温为35 ℃;检测波长为252 nm;进样量为50 μl。

呋虫胺分析色谱条件∶流动相φ(甲醇∶水)=35∶65;流动相流量为0.6 ml/min;柱温为35 ℃;测波长为270 nm;进样量为50 μl。

1.5 数据分析

用Excel 2016软件对实验数据进行录入、整理和分析,计算消化道代谢率和中肠代谢率,用SPSS 26.0软件进行数据处理,用独立样本t检验进行两组数据间差异比较。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 德国小蠊和美洲大蠊对2种饵剂的取食量

德国小蠊对吡虫啉的取食量为(7.56±0.79)mg/只,与对无药饵剂的取食量[(21.59±0.50)mg/只]差异有统计学意义(t=-62.310、P < 0.001);对呋虫胺的取食量为(0.66±0.29)mg/只,与对无药饵剂的取食量差异有统计学意义(t=-25.873,P < 0.001)。美洲大蠊对吡虫啉的取食量为(9.53±0.58)mg/只,与无药饵剂的取食量[(41.47±1.95)mg/只]差异有统计学意义(t=-34.067,P < 0.001);对呋虫胺的取食量为(2.72±0.28)mg/只,与无药饵剂的取食量差异有统计学意义(t=-27.191,P < 0.001)。德国小蠊和美洲大蠊对呋虫胺饵剂的取食量均低于对吡虫啉饵剂的取食量,且差异有统计学意义(德国小蠊:t=-14.151,P < 0.001,美洲大蠊:t=-18.396,P < 0.001)。美洲大蠊相对于德国小蠊对3种饵剂的取食量比各不相同,对吡虫啉饵剂取食量比为1.26,对呋虫胺饵剂取食量比为4.15。见图 1

图 1 德国小蠊和美洲大蠊对2种杀蟑饵剂的取食量 Figure 1 Feeding amounts of Blattella germanica and Periplaneta americana on two types of cockroach baits
2.2 吡虫啉和呋虫胺杀蟑饵剂在德国小蠊和美洲大蠊中的代谢率

德国小蠊对吡虫啉饵剂的消化道代谢率和中肠代谢率分别为96.17%和81.04%,对呋虫胺的消化道代谢率和中肠代谢率分别为54.69%和78.82%,美洲大蠊对吡虫啉饵剂的消化道代谢率和中肠代谢率分别为92.71%和97.01%,见图 2,德国小蠊对吡虫啉饵剂的消化道代谢率高于呋虫胺(t=15.118,P=0.028),中肠代谢率差异无统计学意义(t=0.445,P=0.541)。德国小蠊和美洲大蠊对吡虫啉饵剂的消化道代谢率差异无统计学意义(t=7.290,P=0.054,中肠代谢率差异也无统计学意义(t=5.436,P=0.080)。在美洲大蠊前肠、中肠、后肠、粪便中均未检出呋虫胺成分(检出限为0.001 mg)。

图 2 吡虫啉和呋虫胺杀蟑饵剂在德国小蠊和美洲大蠊不同组织中的代谢率 Figure 2 Metabolic rates of imidacloprid and dinotefuran cockroach baits in different tissues of Blattella germanica and Periplaneta americana
3 讨论

德国小蠊对吡虫啉的取食量为(7.56±0.79)mg/只,对呋虫胺的取食量为(0.66±0.29)mg/只,对无药饵剂的取食量为(21.59±0.50)mg/只;美洲大蠊对吡虫啉的取食量为(9.53±0.58)mg/只,对呋虫胺的取食量为(2.72±0.28)mg/只,对无药饵剂的取食量为(41.47±1.95)mg/只,德国小蠊和美洲大蠊均对吡虫啉饵剂和呋虫胺饵剂表现出拒食,其中,2种蜚蠊对呋虫胺饵剂的拒食更为显著,说明“蜚蠊拒食”是影响吡虫啉和呋虫胺效果不佳[4]的主要原因之一。虽然德国小蠊对呋虫胺饵剂也具有拒食特性,但呋虫胺饵剂对德国小蠊的致死速率较快,可能由呋虫胺对德国小蠊的高活性所导致。

根据文献[4]可知,2.5%吡虫啉饵剂对美洲大蠊的95%致死时间(LT95)为1 839.72 h,对德国小蠊的LT95为25.01 h,前者明显慢于后者。根据2.2的实验结果可知,德国小蠊和美洲大蠊对吡虫啉饵剂的消化道代谢率和中肠代谢率差异均无统计学意义,说明消化道代谢率不是造成吡虫啉饵剂对美洲大蠊的致死速率慢于德国小蠊的主要原因。根据刘贤进等[15]的报道,吡虫啉对2种蜚蠊致死率的差异可能与吡虫啉同乙酰胆碱受体的竞争力有关,其机制尚需进一步研究。实验结果还表明,德国小蠊与美洲大蠊对吡虫啉饵剂的消化道代谢率和中肠代谢率均较高,提示代谢可能是造成吡虫啉饵剂在致死曲线后期致死速率相对较慢[4]的原因之一。

在美洲大蠊消化道各组织及粪便中均未检出呋虫胺成分,分析原因之一是美洲大蠊对呋虫胺的取食量较低,造成含量低于检测限;原因之二可能是由于美洲大蠊对呋虫胺的拒食,在取食饵剂后将饵剂吐出,进而不再取食,类似于氟啶虫酰胺和几种新烟碱类杀虫剂对昆虫取食的影响[16-17];原因之三,美洲大蠊的口器分泌物可能对呋虫胺有分解作用,导致呋虫胺在美洲大蠊的口器中即分解。同时,受呋虫胺与美洲大蠊乙酰胆碱受体结合力低的共同影响,最终导致呋虫胺对美洲大蠊致死效果差[4]

利益冲突  无

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