黑豆品种的生化特性对生命周期参数以及斜纹夜蛾（Spodoptera litura）的消化、解毒和抗氧化酶活性产生影响

时间：2026年3月8日

来源：Crop Protection

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该研究评估了6个黑豆品种（VBN-6、Sulata、Gautam、Sarada、TBG-104和PU-31）对烟青虫（Spodoptera litura）生命表参数及消化、解毒和抗氧化酶活性的影响，旨在筛选抗虫品种。结果表明，PU-31品种显著抑制烟青虫发育（最长预成蛹期39.97天）、繁殖（雌虫寿命5.88天，产卵量98.56粒/雌，净生殖率R0=15.77），且其次生代谢物（多酚、黄酮、单宁）导致虫体酶活性升高（解毒酶和抗氧化酶活性最高），证实该品种具有抗虫潜力，可用于减少农药依赖和可持续农业。

作者：Sayantan Dutta, Sk Mohim Ali, Sanoj Kumbhakar, Susmita Das, Bhramar Bhattacharyya, Anandamay Barik

印度西孟加拉邦Burdwan大学动物学系生态研究实验室，邮编713 104

摘要

Spodoptera litura（鳞翅目：夜蛾科）是一种对黑豆具有经济重要性的害虫。本研究考察了六个黑豆品种（VBN-6、Sulata、Gautam、Sarada、TBG-104和PU-31）对Spodoptera litura生活史参数及酶活性（消化酶、解毒酶和抗氧化酶）的影响，旨在筛选出较为不适宜该害虫生长的品种。研究评估了这些黑豆品种中的叶片营养成分（总葡萄糖、果糖、蔗糖、蛋白质、氨基酸和氮）和次生代谢物（总酚类、黄酮醇和单宁）。结果显示，PU-31品种的叶片营养成分含量最低，而次生代谢物含量最高。在PU-31品种上，Spodoptera litura的幼虫前成虫期最长（39.97天），雌性寿命最短（5.88天），繁殖力最低（每只雌虫产卵98.56枚），净繁殖率（R₀）为15.77只后代/个体，内在增长率（r）为0.0613 d^-1；而在VBN-6品种上，Spodoptera litura的幼虫前成虫期最短（31.05天），上述各项指标均最高（雌性寿命8.24天，繁殖力238.60枚卵/个体，R₀为107.37只后代/个体，r为0.1272 d^-1）。当Spodoptera litura幼虫以VBN-6为食时，其消化酶（淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶）活性最高；而以PU-31为食时，解毒酶（细胞色素P450单加氧酶、羧酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶）及抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和抗坏血酸过氧化物酶）活性最高。聚类分析证实，PU-31品种不利于Spodoptera litura的生长发育。这些发现表明，PU-31是一个适合用于抵御Spodoptera litura侵染的黑豆栽培品种。

引言

Vigna mungo（黑豆）属于豆科植物，起源于约3500至4500年前的印度（Fuller和Harvey，2006年）。黑豆是南亚（印度、尼泊尔、孟加拉国、巴基斯坦、阿富汗、斯里兰卡、韩国、越南和泰国）的重要豆类作物（Vanaja等，2006年；Kaewwongwal等，2015年；Nair等，2024年），同时也分布在非洲部分地区（坦桑尼亚、肯尼亚和乌干达）和南美洲（巴西）（Nair等，2024年）。由于其高营养价值（碳水化合物60%、蛋白质24–26%、脂肪1.3%、宏量矿物质（钙、镁和磷）、微量矿物质（铜、锌、铁和钾）、必需氨基酸（赖氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、精氨酸等）以及维生素（A、B1、B2和B3）（Aouani等，1998年；USDA国家营养数据库，2018年；Zaheer等，2020年），黑豆被视为重要的食物来源。黑豆的叶子也可作为蔬菜食用（Zaheer等，2020年）。印度是全球最大的黑豆生产国（占全球产量的70%），其次是缅甸和巴基斯坦（经济统计局，2021年）。然而，多种昆虫害虫的侵害导致了黑豆产量的损失，包括食叶害虫Spodoptera litura（烟草毛虫）和Spilosoma obliqua（黄麻毛虫）、吸汁害虫Bemisia tabaci（白粉虱）、Aphis craccivora（菜豆蚜虫）和Megalurothrips distalis（蓟马）、内食害虫Ophiomyia phaseoli（豆茎蝇）和Madurasia obscurella（豆叶甲），以及豆荚蛀虫复合体Maruca vitrata、Adisura atkinsoni和Helicoverpa armigera（棉花铃虫）（Prasad等，2005年；Kitturmath等，2008年；Sharma等，2011年；MahaLakshmi等，2015年；Berani等，2018年；Saxena等，2018年；Nair等，2024年）。

Spodoptera litura（鳞翅目：夜蛾科）是一种多食性害虫，可侵害44个科的112种植物（Kumar和Bhattacharya，2019年；Tompe等，2020年；Maharjan等，2023年；Rawat等，2023年；Anandakumar等，2025年）。该害虫广泛分布于温带和热带亚洲、澳大利亚及太平洋岛屿地区（Anandakumar等，2025年）。Spodoptera litura的幼虫会大量啃食叶片组织并使其骨架化，随后分散单独取食。幼虫在叶片上制造大孔，对植物生长各个阶段造成损害（Kumar和Bhattacharya，2019年）。在田间条件下，严重受害的植株叶片损失可高达100%（Maharjan等，2023年）。常用的杀虫剂包括苯甲酸氨氯苯酯、诺瓦鲁龙、斯皮诺萨德、氟苯胺酰胺、氯虫腈、氯吡硫磷等（Bhatt等，2018年）。然而，这些杀虫剂会对非目标生物和环境造成危害。此外，Spodoptera litura已对多种杀虫剂产生抗性，如有机磷类、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、斯皮诺萨德、氨氯苯酯、印多卡巴和阿维菌素（Ahmad等，2007a、2007b、2008年；Saleem等，2008年；Gandhi等，2016年）。因此，使用抗性品种可以减少化学杀虫剂的使用，从而保护环境和降低生产成本。为此，评估不同黑豆品种对Spodoptera litura的抗性或敏感性至关重要。

不同作物及其品种在形态特征、营养成分、次生代谢物、氧化酶、蛋白酶抑制剂和其他防御蛋白方面的差异会影响昆虫害虫的种群动态（War等，2018年；Mobarak等，2020年；Bonvari等，2024年；Das等，2024年；Ali等，2025年）。植物叶片提供的葡萄糖、果糖、蔗糖、蛋白质和氨基酸等营养成分有助于昆虫害虫的生存。相反，酚类、黄酮醇和单宁等次生代谢物会降低其生存能力。特别是酚类和黄酮醇作为重要的防御物质，有助于植物抵御虫害（Treutter，2006年；Barbehenn和Constabel，2011年；Debnath等，2025年）。单宁占叶片干重的25%左右，通过抑制消化过程来保护植物，从而阻碍害虫的生长和发育（Schultz，1989年；Zhang等，2025年）。这些有毒的次生代谢物会干扰害虫的消化酶（如淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶），影响其消化和营养吸收，最终抑制其生长、发育和繁殖能力（Bonvari等，2024年；Ali等，2025年；Chamani等，2025年）。当害虫摄入这些有毒物质时，会产生过多的活性氧（ROS），包括过氧化氢（H₂O₂）、超氧阴离子（O₂^•−）和羟基自由基（^•OH），导致氧化应激和细胞不稳定。为了应对这些影响，害虫会利用解毒酶（如细胞色素P450单加氧酶、谷胱甘肽-S-转移酶和羧酯酶）和抗氧化酶（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和抗坏血酸过氧化物酶）来中和植物产生的有毒物质（Wang等，2019年；Kumbhakar等，2025年），以及抗氧化酶来清除代谢压力引起的过量ROS（Chamani等，2025年）。因此，比较不同品种中害虫的消化酶、解毒酶和抗氧化酶的活性有助于揭示植物的抗性机制，并为综合害虫管理（IPM）策略提供依据。然而，目前关于Spodoptera litura在黑豆品种上取食的生态、生化和生理特性的信息仍然不足。

本研究旨在观察六个黑豆品种（VBN-6、Sulata、Gautam、Sarada、TBG-104和PU-31）的叶片生化成分（营养成分和次生代谢物）对Spodoptera litura生长、发育和繁殖的影响。同时，还研究了Spodoptera litura第五龄幼虫在取食这些品种后消化酶（淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶）、解毒酶（细胞色素P450单加氧酶、羧酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶）及抗氧化酶（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和抗坏血酸过氧化物酶）的活性。研究结果有助于制定IPM策略，以减少Spodoptera litura爆发造成的黑豆产量损失。

实验材料

实验植物

六个黑豆品种（Gautam、Sarada、Sulata（西孟加拉邦Murshidabad的Pulses and Oilseeds Research Station）、VBN-6（泰米尔纳德邦Vamban的Tamil Nadu农业大学）、TBG-104和PU-31（安得拉邦Gudluru的Srinivasa Agro Seeds）在印度西孟加拉邦广泛用于商业种植。每个品种分别种植50粒种子在直径17厘米、高度13厘米的盆中，盆内填充无菌土壤（700立方厘米），所有盆栽均匀排列。

黑豆品种对Spodoptera litura发育、存活和产卵的影响

表1显示了六个黑豆品种（VBN-6、Sulata、Gautam、Sarada、TBG-104和PU-31）对Spodoptera litura发育时间和成虫寿命的影响。在TBG-104和PU-31上，卵的孵化时间较长（分别为4.97 ± 0.03天和4.97 ± 0.04天），而Sarada、Sulata和Gautam的孵化时间分别为3.09 ± 0.04天和3.08 ± 0.03天（F_5,542 = 919.553，P < 0.0001）。黑豆品种对Spodoptera litura第一龄幼虫的发育时间有显著影响（F_5,501 = 136.617，P

讨论

寄主植物（包括不同品种）会影响昆虫害虫的生长、发育、存活和繁殖能力（Awmack和Leather，2002年；Sarkar等，2016年；Mukherjee等，2017年；Mitra等，2022年；Bonvari等，2024年；Das等，2024年；Abbas等，2025a）。基于寄主植物的这一作用，许多研究人员研究了不同作物品种中经济害虫的生活史特征和生命史参数，以寻找抗虫机制。

作者贡献声明

Sk Mohim Ali：撰写、审稿与编辑、方法学设计、数据整理。 Sanoj Kumbhakar：撰写、审稿与编辑、验证、软件使用、方法学设计、实验实施。 Sayantan Dutta：撰写、审稿与编辑、软件使用、方法学设计、实验实施、资金筹措、数据分析、概念构建。 Anandamay Barik：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、实验监督、资源协调、方法学设计、数据分析。