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辣椒碱(Capsaicin)对多种农业害虫具有良好的防治效果,但其对夜蛾科害虫活性较低,这在一定程度上限制了辣椒碱杀虫剂的推广和应用,为充分明确辣椒碱对斜纹夜蛾失活原因,本研究以斜纹夜蛾卵巢细胞系(SL细胞系)为研究对象,系统研究了辣椒碱对SL细胞的抑制作用和致凋亡作用以及离体昆虫细胞对辣椒碱的代谢。
通过MTT法测定了辣椒碱对SL细胞的抑制作用,结果表明:辣椒碱处理SL细胞12h后IC50为60.91μg/mL;24h后,对SL细胞的IC50值为46.89μg/mL;48h后,对SL细胞的IC50值为26.79μg/mL。台盼蓝染色研究了辣椒碱对SL细胞死亡率的影响,结果表明:细胞死亡率呈现时间剂量依赖性变化,10/μg/mL和20μg/mL辣椒碱处理SL细胞48h内,大部分细胞表现拒染;而40μg/mL辣椒碱处理细胞后,细胞死亡率随着时间的延长明显升高,处理48h后,细胞死亡率达61.08%。荧光显微镜观察发现辣椒碱能诱导SL细胞凋亡;采用Annexin V/PI双染法,流式细胞仪分析凋亡率,结果显示:经不同浓度辣椒碱处理后的SL细胞均发生凋亡,且随着浓度的增加细胞膜完整性被破坏,晚期凋亡和细胞坏死率明显提高,80μg/mL辣椒碱处理SL细胞48h后,晚期凋亡和坏死时期的细胞占92.86%。细胞周期研究结果发现:10μg/mL和20μg/mL辣椒碱处理SL细胞12h后,能将细胞阻滞于G0/G1期和S期;而处理24h后,使细胞阻滞于S期和G2/M期;36h和48h后,细胞均阻滞于G2/M期。罗丹明123染色研究了辣椒碱对SL细胞膜电位的影响,发现辣椒碱能使SL细胞的线粒体膜电位发生去极化,且随着处理时间的延长,线粒体膜电位变化更明显。
倒置显微镜观察发现胎牛血清(FBS)能显著降低辣椒碱引起的SL细胞形态变化,40μg/mL辣椒碱的无血清培养基处理SL细胞24h后,细胞皱缩、变圆,细胞碎片明显增多,细胞间隔明显扩大;而40μg/mL辣椒碱的含8%胎牛血清的培养基处理24h后的SL细胞,与无血清组相比,细胞形态差异明显。MTT法研究了FBS对辣椒碱引起的SL细胞增殖抑制作用的影响,发现FBS能显著降低辣椒碱对SL细胞增殖抑制作用,且随着FBS浓度的增加其降低更加明显;同时FBS还能降低辣椒碱引起的SL细胞线粒体膜电位变化。HPLC检测FBS对培养基中辣椒碱含量的影响,结果表明:FBS能显著降低培养基中辣椒碱的浓度,但斜纹夜蛾幼虫血淋巴对培养基中辣椒碱含量的影响不显著。
HPLC研究SL细胞对辣椒碱代谢的影响,发现SL能够显著降低辣椒碱浓度,且随着辣椒碱浓度的增加,SL细胞对其浓度的影响降低。MTT细胞活力测定发现:增效醚与辣椒碱联用后明显提高了单用辣椒碱对SL细胞的活性,增效醚与辣椒碱联用处理SL细胞24h后,共毒系数均大于120,表现出增效作用。辣椒碱和增效醚以1:2的比例处理SL细胞48h后,与单用辣椒碱相比,细胞形态发生明显变化。HPLC分析辣椒碱和增效醚联用处理SL细胞不同时间后的辣椒碱浓度,结果显示:不同比例中辣椒碱的含量差异明显,随着增效醚比例的增加,辣椒碱浓度增大。结果表明:SL细胞对辣椒碱的代谢影响辣椒碱对细胞的活性,而辣椒碱代谢与细胞色素P450相关,使用P450酶抑制剂增效醚能有效抑制辣椒碱代谢,提高辣椒碱的生物利用度,最终对辣椒碱增效。