在植物与昆虫的关系中，植物依靠次生物质抵御昆虫的侵害，进而影响昆虫的取食和生长发育。另一方面，昆虫又能不断地适应植物体中的有毒物质，并发展避毒、解毒等机制。许多报道指出：植物次生物质对昆虫的解毒机制具有诱导作用，这种诱导作用使得昆虫减轻或免受食料中次生物质的影响，同时增强其对其他外来化合物的解毒作用(李腾武等，1997；Ottea et al.，1981)。当昆虫取食不同寄主植物时，其解毒酶系会发生明显改变，而解毒酶活力的提高则是害虫产生代谢抗性的重要因素。羧酸酯酶(CarE)是昆虫体内重要的解毒酶系。已有研究表明：棉蚜(Aphis gossypii)、小菜蛾(Plutella xylostell)、棉铃虫(Helicoverpa armigera)由于寄主植物不同，其体内羧酸酯酶活性也不同(宋春满等，2002)。羧酸酯酶是β-酯酶，又称脂族酯酶，主要通过2种方式起作用：一是酯酶分子发生变构而增加对底物的亲和力；二是酯酶基因的过量表达，通过合成大量的酶蛋白而增加与有毒物质的结合，从而降低或阻断有毒物质到达作用位点的能力(吴青君等，2001)。

我国主要的杨树栽培区受光肩星天牛(Anoplophora glabripennis)危害十分严重。前人曾对光肩星天牛的分布、寄主、形态、生活史、习性、防治技术等方面进行了深入细致地研究，取得了显著成绩。随着研究的深入，特别是抗虫育种研究日益受到重视，一些研究已深入到树木无机元素、营养成分、次生代谢物质与抗虫的关系。张彦广等(2001a; 2001b)曾研究了杨树次生代谢物质对光肩星天牛羧酸酯酶和谷胱甘肽S-转移酶的影响，以及杨树枝条韧皮部提取液对光肩星天牛羧酸酯酶的影响，但有关羧酸酯酶的活性变化与取食时间的关系还未见报道。

本文主要探讨取食不同杨树的光肩星天牛幼虫羧酸酯酶的变化，并以抗虫和感虫的杨树作为研究对象，分析取食不同时间后光肩星天牛幼虫羧酸酯酶的变化规律，并探究引起这种变化的原因，以图从生理生化角度揭示光肩星天牛生理代谢因素与光肩星天牛取食对象因素之间的联系。

1 材料与方法 1.1 参试树种

冀秦1号杨(Populus×euramericana cv.‘Jiqin-1’)、冀秦2号杨(P.×euramericana cv.‘Jiqin-2’)(以下简称1号杨和2号杨)、加杨(P. canadensis)、山海关杨(P. deltiodes cv‘.shanhaiguanensis’)、毛白杨(P. tomentosa)和I-214杨(P.×euramericana cv.‘I-214’)。

1.2 光肩星天牛的饲养

从田间捕捉成虫，放入养虫笼内，以北京杨(Populus×beijingensis)枝条饲养。成虫交配并产卵于枝条内，每日更换枝条，从中剖取当日虫卵，放在底部垫湿润脱脂棉、上衬一层滤纸的培养皿内，虫卵置于滤纸上。孵化当日，将幼虫分别接种于上述6种杨树2年生枝条皮下，使孵化后的幼虫仅取食所接种的杨树，以见排粪确认其取食并存活。取食后15 d从枝条内剖取幼虫，用于测定羧酸酯酶活力。另取一批当日孵化的幼虫接种于所选定的抗虫和感虫杨树2年生枝条皮下，分别于5、10、15、20 d剖取幼虫，用于测定羧酸酯酶的活力变化及动力学常数。

1.3 不同杨树对光肩星天牛的抗性试验

采用室外笼养试验测定不同杨树对光肩星天牛的抗性差异。选择供试杨树的相同树龄的2年生新鲜枝条各5枝插于花盆内，置于100 cm×70 cm ×50 cm的铁纱笼内，然后放入5对光肩星天牛成虫任其危害产卵，笼内同时放入旱柳(Salix matsudana)新鲜枝条供成虫补充营养，每隔6 d更换1次供试树种枝条；试验重复9次。统计产卵数、孵化数及幼虫成活数，进行方差分析，比较天牛对供试材料的选择性。

1.4 羧酸酯酶的活性测定

酶源制备  分别取取食不同杨树的光肩星天牛幼虫5头，用pH 7.0磷酸缓冲液漂洗3~4次，将漂洗过的幼虫转入聚四氟乙烯制的磨砂匀浆器中，加3 mL 0.04 mol·L^-1 pH 7.0磷酸缓冲液冰浴匀浆，4 ℃，5 000 r·min^-1离心10 min，取上清液作酶源(2头·mL^-1)。取食6种杨树的幼虫各制备3份样品作为3次重复。

酶源蛋白质含量测定  考马斯亮蓝G₂₅₀法，反应体系为0.01头·mL^-1酶源0.4 mL，水2.6 mL，0.02%CBBG₂₅₀3.0 mL，总体积6 mL混匀后，用分光光度计测595 nm处光密度值，重复3次，根据蛋白质标准曲线方程求酶源蛋白质含量。

羧酸酯酶活性测定  参照张彦广等(2001a)方法。反应体系为0.04 mol·L^-1 pH 7.0磷酸缓冲液0.7 mL，0.000 3 mol·L^-1醋酸-α-萘酯底物液(含0.000 1 mol·L^-1水杨酸毒扁豆碱)5 mL，0.01头·mL^-1酶源0.3 mL，总体积6 mL，在37 ℃水浴中振荡30 min，加入坚牢蓝B显色剂1 mL，25 ℃恒温放置30 min后分光光度计测600 nm处光密度值，根据α-萘酚(α-Naphthol, α-Na)标准曲线方程求出酶促生成的α-萘酚量, 酶的比活力表达为α-Na mmol·L^-1mg^-1(30 min)^－1。使用SAS统计分析软件对酶的比活力进行方差分析。

1.5 羧酸酯酶动力学常数的测定

参照吴青君等(2001)方法。测定7个底物浓度下酶反应的初速度，以双倒数做图法求出米氏常数(K_m)和最大反应速度(V_max)。

2 结果与分析 2.1 不同杨树对光肩星天牛的抗性差异

不同杨树由于形态特征、解剖结构、内含物不同，受天牛栖息、取食、产卵危害程度也不同。表现为光肩星天牛在不同杨树上的产卵数、孵化率和成活率不同，且在不同杨树间的变化趋势相同，三者均可作为天牛危害程度的指标(李会平等，2003)。通过室内养虫试验(表 1)，以上述三因子作为抗虫指标，进行方差分析及多重比较，得出6种杨树的抗虫序列由高到低依次为：毛白杨、1号杨、2号杨、山海关杨、I-214杨、加杨。

2.2 取食不同杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶活性的影响

取食不同杨树的光肩星天牛幼虫羧酸酯酶的活力差异见表 2。由表 2可知，6种杨树上光肩星天牛幼虫羧酸酯酶的活力差异显著，以抗虫性最强的毛白杨活性最低，而最感虫的加杨活性最高。光肩星天牛幼虫羧酸酯酶的活力变化趋势基本与6种杨树的抗虫性程度呈负相关，因此，光肩星天牛取食不同树种后羧酸酯酶的活力变化可以作为树种抗性的一个指标。

2.3 抗虫和感虫杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶活力变化的影响

取食毛白杨(抗虫)和加杨(感虫)后光肩星天牛羧酸酯酶活力变化的影响见图 1。由图 1可以看出，对于抗虫的毛白杨，随着取食时间的增长，羧酸酯酶的活力逐渐下降，到第15 d时，其活力已降为初期的35.2%，15 d以后，羧酸酯酶的活力变化很小。而对于感虫的加杨，随着取食时间的增长，羧酸酯酶的活力逐渐上升，至20 d时其活力已达到初期的150.3%。

2.4 抗虫和感虫杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶动力学常数的影响

毛白杨(抗虫)和加杨(感虫)对光肩星天牛羧酸酯酶动力学常数的影响见表 3。从表 3可以看出，对于抗虫的毛白杨，随着取食时间的增长，羧酸酯酶的米氏常数K_m值逐渐下降，但只在第10 d以前的差异显著，即羧酸酯酶与底物的亲和力发生了显著变化，而V_max在第10 d以前的差异不显著，但在10 d以后其差异却达到显著。对于加杨，随着取食时间的增长，羧酸酯酶对α-萘酚的亲和力没有明显不同，K_m值也没有显著性差异，但V_max值在不同时段均达到显著差异。

3 结论与讨论

羧酸酯酶是昆虫体内重要的解毒酶系，当昆虫取食不同寄主植物时，羧酸酯酶会发生相应变化。本文研究结果表明：不同杨树对光肩星天牛幼虫羧酸酯酶活性有显著影响，且变化趋势基本与6种杨树的抗虫性程度呈负相关，因此，光肩星天牛取食不同树种后羧酸酯酶的活力变化可以作为树种抗性的一个指标，但具体引起其活力变化的因素还有待进一步研究。

对于抗虫的毛白杨，随着取食时间的增长，羧酸酯酶的活力逐渐下降，15 d以后，羧酸酯酶的活力变化很小，作者认为这是由于被迫取食15 d以后，光肩星天牛对毛白杨体内的某些毒性物质产生了一定的抗性，导致羧酸酯酶的活力不再大幅下降，这种推论还有待进一步证实。而对于感虫的加杨，随着取食时间的增长，羧酸酯酶的活力逐渐上升。

取食时间长短不同，导致光肩星天牛幼虫羧酸酯酶活性产生变化。但对于抗虫和感虫杨树来说，产生这种变化的机理不同。对于抗虫的毛白杨，光肩星天牛幼虫取食后的前10 d，羧酸酯酶活力的变化主要是由酶分子的变构引起的，在10 d以后，羧酸酯酶的活力变化则是由酶分子的数量变化引起的，即光肩星天牛在被迫取食毛白杨的过程中，合成的酯酶数量逐渐减少，从而使其解毒能力降低。对于加杨，取食时间长短所造成的羧酸酯酶活性差异则主要是由于羧酸酯酶量的差异造成的。