مطالعه ارتباط بین فعالیت آنزیم‌های گوارشی کرم برگ‌خوار مصری پنبه،Spodoptera littoralis (Boisd) (Lepidoptera: Noctuidae)، با متابولیت‌های بیوشیمیایی سبزیجات مختلف

کد مقاله : 1908-24IPPC (R2)
نویسندگان
1گروه گیاه پزشکی، دانشکده‌ کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
چکیده
کرم برگ‌خوار مصری پنبه، Spodoptera littoralis (Boisd) (Lepidoptera: Noctuidae)، از مهمترین عوامل کاهش کمی و کیفی سبزیجات برگی مختلف در ایران و بسیاری از مناطق جهان است و خسارت آن در اکثر نقاط دنیا اقتصادی می‌باشد. در پژوهش حاضر، میزان فعالیت آنزیم‌های گوارشی پروتئاز و آمیلاز لاروهای S. littoralis تغذیه شده با هفت میزبان مختلف سبزیجات برگی شامل پرپین، تره، جعفری، ریحان، شوید، گشنیز و نعناع تحت شرایط آزمایشگاهی (دمای 1 ± 25 درجه‌‌ی سلسیوس، رطوبت نسبی 5 ± 60 درصد و دوره‌ی نوری 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی) مورد مطالعه قرار گرفت. هم‌چنین، در این تحقیق برخی از متابولیت‌های ثانویه میزبان‌های مختلف سبزی شامل غلظت فنول، فلاونوئید و آنتوسیانین‌ها اندازه‌گیری شد تا ارتباط بین این ترکیبات بیوشیمیایی با خصوصیات گوارشی آفت تعیین شود. نتایج حاصل از ویژگی‌های گوارشی لاروهای سن ششم S. littoralis نشان داد که میزان فعالیت آمیلولیتیک و پروتئولیتیک لاروهای کرم برگ‌خوار پنبه تغذیه شده روی میزبان‌های مختلف سبزی تفاوت معنی‌داری داشت. بیشترین میزان فعالیت ویژه‌ آمیلازی عصاره‌ی آنزیمی لاروهای پرورش یافته روی میزبان‌های مختلف با استفاده از سوبسترای نشاسته‌ مربوط به لاروهای تغذیه شده با میزبان گشنیز (mU/mg 734/0) و کمترین میزان آن در سبزی پرپین (mU/mg 136/0) به‌دست آمد. نتایج حاصل از فعالیت ویژه‌ پروتئازی لاروها با استفاده از سوبسترای عمومی آزوکازئین نشان داد که بیشترین فعالیت پروتئولیتیک کل به طور معنی‌داری مربوط به لاروهای پرورش یافته روی سبزی شوید (U/mg 394/2) و کمترین میزان این فعالیت مربوط به لارو‌های تغذیه شده با میزبان پرپین (U/mg 829/0) بود. اسیدیته‌ بهینه فعالیت آنزیم‌های گوارشی پروتئاز و آمیلاز در لاروهای تغذیه شده با سبزیجات مختلف به ترتیب 12 و 9 به‌دست آمد. در بین میزبان‌های مختلف از نظر غلظت متابولیت‌های فنول، فلاونوئید و آنتوسیانین اختلاف معنی‌داری مشاهده شد. بیشترین مقدار فنول کل مربوط به سبزی گشنیز (68/129 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) و کمترین مقدار آن در میزبان پرپین (12/14 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) بود. بیشترین غلظت فلاونوئید‌ مربوط به میزبان پرپین (22/331 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) و کمترین مقدار آن در سبزی تره (119 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) به‌دست آمد. هم‌چنین، بیش‌ترین مقدار آنتوسیانین در میزبان جعفری (5/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) و کمترین مقدار آن در سبزی تره (05/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) مشاهده شد. در این تحقیق، در بین سبزیجات گیاهی مختلف از نظر کل ترکیبات بیوشیمیایی مورد بررسی اختلاف معنی‌دار وجود داشت و همبستگی مثبت یا منفی معنی‌داری بین متابولیت‌های ثانویه گیاهی با آنزیم‌های گوارشی حشره آفت مشاهده شد. نتایج تجزیه کلاستر براساس خصوصیات گوارشی و بیوشیمیایی نشان داد که سبزیجات شوید و گشنیز به عنوان میزبان‌های نسبتا حساس (مناسب) و سبزی پرپین به عنوان میزبان‌ نسبتا مقاوم (نامناسب) برای کرم برگ‌خوار پنبه بودند. طبق نتایج به‌دست آمده از این پژوهش، میزبان‌های شوید و گشنیز به‌عنوان مطلوب‌ترین سبزیجات‌ در برهمکنش بین گیاه-گیاه‌خوار معرفی شدند.
کلیدواژه ها
 
Title
Study of relationship between digestive enzymes activity of Spodoptera littoralis (Boisd) (Lepidoptera: Noctuidae) with biochemical metabolites of different vegetables
Authors
Seyedeh Masoumeh Hosseini Mousavi, Arash Rasekh
Abstract
The Egyptian cotton leafworm, Spodoptera littoralis (Boisd) (Lepidoptera: Noctuidae), is the most important and effective factor in decreasing quality and quantity of various leafy vegetables in Iran and many parts of the world, and damaging of economic in the throughout world. In current research, the effects of seven different leafy vegetables, including Perpin, Chives, Parsley, Basil, Dill, Coriander and Mint hosts assessed on proteolytic and amylolytic digestive enzymes activities of S. littoralis in a growth chamber at 25 ± 1°C, 60 ± 5% RH, and a photoperiod of 16:8 (L:D) hours. Furthermore, in this study, some secondary metabolites of different vegetable hosts, including phenolic, flavonoid and anthocyanin content were estimated to correlations between these biochemical compounds with digestive properties of pest were determined. The results showed that significant differences were observed in the activities of digestive proteases and amylases in larval of S. littoralis fed on the different hosts. The larvae fed on coriander host (0.734 mU/mg) showed the highest levels of general amylolytic activity, and lowest activity was recorded on the Perpin vegetable (0.136 mU/mg) using starch the substrate. The highest general proteolytic activity was obtained in the larvae fed on Dill vegetable (2.394 U/mg) and lowest on Perpin host (0.829 U/mg) using azocasein as the substrate. The optimal pH of amylolytic and proteolytic digestive enzymes activities in the larvae fed on various vegetables were obtained a pH range of 9-12. Significant differences were observed in metabolites of phenolic, flavonoid and anthocyanin content among the various hosts. The highest total phenolic value was in the coriander vegetable (129.68 mg/ml) while the lowest value was in the Perpin host (14.12 mg/ml). The highest flavonoid content value was obtained for the Perpin host (331.22 mg/ml) and the lowest value was the Chives vegetable (119 mg/ml). Furthermore, the highest value of anthocyanin was observed in Parsley host (0.5 mg/ml) and the lowest value was in Chives vegetable (0.05 mg/ml). In this study, all biochemical characteristics of tested vegetable hosts were significant differences and significant positive or negative correlations were observed between secondary plant metabolites with digestive enzymes of insect pests. The cluster results based on digestive and biochemical properties showed that Dill and Coriander vegetables were relatively susceptible (suitable) hosts and Perpin vegetable was the relatively resistant (least appropriate) hosts for S. littoralis. Regarding the results, Dill and Coriander were found to be the most suitable hosts in the plant-herbivore interaction.
Keywords
Egyptian cotton leafworm, host plant, Protease and amylase enzymes, Secondary plant metabolites, Correlation