تعیین ویژگی‌‎های بیوشیمیایی آنزیم‌های آلفا آمیلاز و آلفا – بتا گلوکوزیداز گوارشی در پروانه ابریشم باف پاییزی، Hyphantria cunea Drury (Lepidoptera:Arctidae)

نوع مقاله: علمی پژوهشی-فارسی

نویسندگان

1 هیات علمی مرکز تحقیقات کشاورزی مازندران

2 دانشیار گروه گیاهپزشکی دانشگاه گیلان

3 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد دانشگاه گیلان

4 دانشگاه گیلان

چکیده

در تحقیق حاضر ویژگی‌های آنزیمی آلفا آمیلاز و آلفا - بتا گلوکوزیداز سیستم گوارشی لاروهای پروانه ابریشم باف پاییزیHyphantria cunea Drury جهت شناخت بهتر فیزیولوژی گوارشی آفت تعیین شد. میانگین فعالیت ویژه آنزیم‌های آلفا آمیلاز، آلفا و بتا گلوکوزیداز به ترتیب در لوله گوارش لاروهای سن پنجم 17/0±1/9، 12/0± 6/3 و 9/0± 8/6 میکرومول بر دقیقه بر میلی‌گرم پروتئین بدست آمد. آنزیم آلفا آمیلاز در غده بزاقی و لوله گوارش لاروهای سن پنجم در 10 pH و آنزیم‌های آلفا و بتا گلوکوزیداز در لوله گوارش و همولنف به ترتیب در pH‌های 8، 7، 8 و 8 بیشترین فعالیت را داشتند. دمای بهینه برای فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز در لوله گوارش و غدد بزاقی به ترتیب برابر با 55 و 45 درجه سلسیوس و برای آنزیم‌های آلفا و بتا گلوکوزیداز در لوله گوارش و همولنف به ترتیب برابر با 35، 45، 45 و 35 درجه سلسیوس بود. بیشترین اثر بازدارندگی توسط یون‌های Na+ و Co2+ (به ترتیب در غلظت‌های 10 و 20 میلی‌مولار) روی فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز،Fe2+ (غلظت 20 میلی‌مولار) روی فعالیت آنزیم آلفا گلوکوزیداز و Mn2+ (غلظت 10 میلی‌مولار) روی فعالیت آنزیم‌ بتا گلوکوزیداز ایجاد شد. یون‌ Mn2+ (غلظت‌های 10 و 20 میلی‌مولار) روی فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز و یون‌های Ba2+ (غلظت 20 میلی‌مولار) و Mg2+ (غلظت 10 میلی‌مولار) روی فعالیت آنزیم آلفا گلوکوزیداز بیشترین افزایش معنی‌دار را ایجاد کردند. طبق نتایج زایموگرام، آنزیم‌های آلفا آمیلاز، آلفا و بتا گلوکوزیداز در لوله گوارش لارو سن پنجم پروانهH. cunea دارای دو ایزوفرم بودند. یافته‌های حاصل می‌تواند

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Biochemical characterization of digestive α-amylase and α-/β-glucosidases in the fall web worm, Hyphantria cunea Drury (Lepidoptera:Arctidae)

نویسندگان [English]

  • moloud gholamzadeh chitgar 1
  • mohammad ghadamyari 2
  • behroz kochaki 3
  • jalal jalali sendi 4
1 Assistant Professor of Plant Protection Research Department, Mazandaran Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Sari
2 Associate Professor of Department of Plant Protection, faculty of agricultural science, university of guilan, Rasht, Iran
3 Former MSc student, department of plant protection, faculty of agricultural science, university of guilan, Rasht, Iran
4 Associate Professor of Department of Plant Protection, faculty of agricultural science, university of guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives
Amylases and glucosidases are the major enzymes for carbohydrate digestion in herbivorous insects. Any interruption in enzymatic carbohydrate digestion and blocking of carbohydrases by inhibitors can deprive insect from utilizing the sources of carbohydrate energy efficiently. It can reduce insects’ survival and reproduction and retard their growth. The control strategies interfering with carbohydrate digestion are known to have been proposed as a practical and safe method for control of herbivorous pests. Therefore, in this research, enzymatic properties of α-amylase and α-/β-glucosidases from digestive system oflarvae of the fall web worm, Hyphantria cunea Drury were determined in order to better understand the nutritional physiology of the pest.
Materials and Methods
The α-amylase activity was determined with 1% (w/v) starch as substrate. Absorbance of product was measured at 540 nm with a Microplate Reader Model Stat Fax® 3200. The activities of
α-/β-glucosidases were measured with pNαG (p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside) and pNβG (p-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside) as substrates, respectively. P-nitrophenol absorbance was measured at 405 nm. To obtain the optimal pH and temperature for the enzyme activity, various pH 4.0 to 12.0 and different temperatures ranging from 15 to 75ºC were examined. The enzymes activity was assayed in the presence of chemicals including EDTA, Hg2Cl2, ZnCl2, CoCl2, FeCl2, MgCl2, KCl, BaCl2, CaCl2 and MnCl2 at two concentrations of 10 and 20 mM. Electrophoresis was performed and the realized bands in the native gel were observed.
Results
The mean specific activities of α-amylase and α-/β-glucosidases in gut of fifth larval instar were obtained as 9.1, 3.6 and 6.8 μmol/min/mg protein, respectively. Maximum activity of α-amylase in salivary gland and gut of fifth instar larvae was at pH 10.0 and α/β-glucosidases in gut and hemolymph was at pH of 8, 7, 8 and 8, respectively. The optimal temperature of α-amylase in gut and salivary gland was at 55 and 45°C. The values for α and β-glucosidases in gut and hemolymph were 35, 45, 45 and 35°C, respectively. The highest inhibition effect of enzyme activity was caused by Na+ and Co2+ ions (at concentrations of 10 and 20 mM, respectively) on α-amylase activity, Fe2+ (concentration of 20 mM) on α-glucosidases activity and Mn2+ (concentration of 10 mM) on β-glucosidases activity. Mn2+ (at concentrations of 10 and 20 mM), Ba2+ (at concentration of 20 mM) and Mg2+ (at concentration of 10 mM)significantly increased the activity of α-amylase, α–glucosidase and β–glucosidase, respectively. The zymogram pattern showed the presence of 2 bands for α-amylase and α-/β-glucosidases in gut of fifth instar larvae of H. cunea.
Discussion
According to the results, α-amylase, α and β glucosidases are present in gut of larvae of H. cunea. These findings can be used in future research about using digestive enzymes inhibitors for management of H. cunea.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hyphantria cunea
  • α-amylase
  • α-/β-glucosidases
  • Inhibition