تعیین ویژگی‌های بیوشیمیایی آنزیم‌های آلفا-آمیلاز و آلفا - بتا گالاکتوزیداز گوارشی در زنبور برگ‌خوار ثانوی رز Allantus viennensis Schr. (Hym.: Tenthredinidae)

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 5، دوره 32، شماره 3 - شماره پیاپی 41، مهر 1397، صفحه 351-361   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.v32i3.64128

نویسندگان

فرشید جهانجو¹؛ مولود غلام زاده چیتگر^{* 2}؛ محمد قدمیاری³؛ رضا حسینی⁴

¹گیلان

²مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی مازندران

³دانشگاه گیلان

⁴Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, University of Guilan, Guilan, Iran

چکیده

لاروهای زنبور برگخوار ثانوی رز Allantus viennensis به عنوان یکی از آفات مهم گیاه رز از برگ‌ها‌ تغذیه کرده و در تراکم‌های بالا در مدت کوتاهی گیاه را عاری از ‌برگ می‌کنند. داشتن اطلاعات در مورد ویژگی‌های آنزیم‌های گوارشی اولین گام در جهت استفاده از بازدارنده‌های گیاهی در برنامه‌های کنترل آفات می‌باشد. بنابراین در تحقیق حاضر ویژگی‌های بیوشیمیایی آنزیم‌های آلفا- آمیلاز و آلفا - بتا گالاکتوزیداز در دستگاه گوارش لارو A. viennensis  بررسی شد. اندازه‌گیری فعالیت آنزیم در لاروهای سنین 5-2 زنبور نشان داد که با افزایش سن لاروی، میزان فعالیت آنزیم افزایش یافته و در لاروهای سن پنجم بیشترین میزان مشاهده می‌شود. همچنین میزان فعالیت ویژه آنزیم در روده میانی نسبت به روده جلویی و عقبی بیشتر است. حداکثر فعالیت آنزیم‌های آلفا-آمیلاز و آلفا - بتا گالاکتوزیداز در لوله گوارش به ترتیب در pHهای 8، 6 و 6 بود. دمای بهینه فعالیت آنزیم‌های آلفا-آمیلاز و آلفا - بتا گالاکتوزیداز به ترتیب در 50، 60 و 30 درجه سلسیوس بدست آمد. با استفاده از منحنی Lineweaver-Burk مقادیر Km و Vmax آنزیم آلفا-آمیلاز به ترتیب برابر با 478/1 میلی‌گرم بر میلی لیتر و 14/0 میکرومول بر دقیقه محاسبه شد. مقادیر Km  آنزیم‌های آلفا و بتا گالاکتوزیداز در لوله گوارش به ترتیب برابر با 69/0 و 41/0 میلی‌مولار و مقادیرVmax  به ترتیب برابر با 84/0 و 76/1 میلی‌مولار بر دقیقه بر میلی‌لیتر بدست آمد. نتایج زایموگرام روی ژل نشان داد که آنزیم‌های آلفا-آمیلاز و آلفا - بتا گالاکتوزیداز در لوله گوارش لاروA. viennensis  به ترتیب دارای 3، 1 و 1 ایزوفرم می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

آلفا-آمیلاز؛ آلفا - بتا گالاکتوزیداز؛ بازدارنده‌ها؛ رز؛ زنبور برگخوار ثانوی

مراجع

1- Aghaali N., Ghadamyari M., Ajamhasani M., and Mohammadi Khoramabadi A. 2011. Biochemical characterization of digestive α-amylase from rosaceae branch borer, Osphranteria coerulescens Redt. (Col.: Cerambycidae). p. 338. Global Conference on Entomology, 5 – 9 March. 2011. Chiang Mai, Thailand.

2- Aghaali N., Ghadamyari M., and Ajamhasani M. 2012. Biochemical characterization of glucosidases and galactosidases from rosaceae branch borer, Osphranteria coerulescens Redt. (Col.: Cerambycidae). Romanian Journal of Biochemistery, 49 (2): 125–137.

3- Alfonso J.F., Ortego F., Sanchez-Monge R., Garcia-Casado G., Pujol M., Castanera P., and Salcedo G. 1997. Wheat and barley inhibitors active towards α-amylase and trypsin- like activities from Spodoptera frugiperda. Journal of Chemical Ecology, 23: 1729-1741.

4- Asadi A., Ghadamyari M., Sajedi R.H., Jalali J., and Tabari M. 2010. Biochemical characterization of midgut, salivary glands and haemolymph α-amylases of the rice green caterpillar, Naranga aenescens L. (Lep.: Noctuidae). Bulletin of Insectology, 63(2): 175-181.

5- Baker J.E. 1989. Interaction of partially- purified amylase from larval Anagastia kuehniella (Lepidoptera: Pyralidae) with amylase inhibitors from wheat. Comparative Biochemistry and Physiology, 93 B: 239 - 246.

6- Baker J.E. 1991. Purification and partial characterization of alfa amylase allozymes from the lesser grain borer, Rhizoperta dominica. Insect Biochemistry, 21: 303-311.

7- Berenbum M. 1980. Adaptive significant of midgut pH in larval Lepidoptera. American Nautralist, 115: 295-302

8- Bernfeld P. 1955. Amylase, α and β. Methods in Enzymology, 1: 149- 151.

9- Boyd D.W. 2002. Digestive enzymes and stylet morphology of Deraeocoris nigritulus (Uhler). (Hemiptera: Miridae) reflect adaptations for predatory habits. Annual of the Entomological Society of America, 96: 667- 671.

10- Bradford M. 1976. A rapid and sensitive method for quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248- 254.

11- Chapman R.F. 1998. The Insects Structure and Function. 4th ed. Cambridge University Press, p. 782.

12- Christopher M.S.M., and Mathavan S. 1985. Regulation of digestive enzyme activity in the larvae of Catopsilia crocale. Journal of Insect Physiology, 31: 217-221.

13- Davis B.J. 1964. Disc electrophoresis II. Method and application to human serum proteins. Annals of the New York Academy of Sciences, 12: 404- 427.

14- Dow J.A. 1984. Extremely high pH in biological systems: a model for carbonate transport. American Journal of Physiology, 246: 633-635.

15- Franco O.L., Rigden D.J., Melo F.R., and Grossi- de-sa M.F. 2002. Plant α-amylase inhibitors and their interaction with Insect α- amylases, structure, function and potential for crop protection. European Journal of Biochemistry, 269: 397-412.

16- Garcia-Olemd F., Sanchez-mong G.R., Gomez L., Royo J., and Carbonero P. 1987. Plant proteinaceous inhibitor of proteinases and α-amylas. Plant Molecular Cell Biology, 4: 275-335.

17- Ghanbarinezhad, R., Ghadamyari, M., and Sajedi, R. 2014. Biochemical characterization of α-amylase in Epilachna chrysomelina (Col.: Coccinellidae). Iranian Journal of Plant Protection Science, 45 (2): 251-263. (In Persian).

18- Ghanbarinezhad, R., Ghadamyari, M., Sajedi, R., and GholamzadehChitgar, M. 2015. Biochemical characterization of galactosidases in Epilachna chrysomelina (Col.: Coccinellidae). Journal of Plant Protection, 38 (3): 13-24. (In Persian).

19- Gholamzadeh Chitgar M., Ahsaei S.M., Ghadamyari M., Sharifi, M., Hosseini Naveh V., and Sheikhnejad H. 2013. Biochemical characterization of digestive carbohydrases in the rose sawfly, Arge rosae Linnaeus (Hymenoptera: Argidae). Journal of Crop Protection, 2 (3): 305-318.

20- Gholamzadeh Chitgar, M., Ghadamyari, M., Sharifi, M., and Hassan Sajedi, R. 2014. Partial characterization of digestive carbohydrases in the midgut of fig tree skeletonizer moth, Choreutis nemorana Hubner (Lepidoptera: Choreutidae). Trakia Journal of Sciences, 1: 27-37.

21- Hori K. 1968. Some properties and developmental changes in occurrence of the salivary amylase of the cabbage bug, Eurydema rugosa Motschulsky (Hemiptera: Pentatomidae). Applied Entomology and Zoology, 3: 198-202.

22- Hori K. 1973. Studies on enzymes, especially amylases, in the digestive system of the bug, Lygus disponsi and starch digestion in the system. Research Bulletin Onihiro University, 8: 173-260.

23- Hosseini R., and Sahragard A. 2003. Study on morphological Characters and some features of biology and spatial distribution pattern of rose minor leaf eating sawfly, Allantus viennensis (Schr.) (Hym.; Tenthredinidae) in Guilan University. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 10(2): 103-115.

24- Jahanjo F., Ghadamyari M., Hosseini R., and Sajedi R.H. 2013. Biochemical characterization of digestive α-β glucosidases in Allantus viennensis (Hym.: Tenthredinidae). Iranian Plant Protection Journal, 44 (1): 141-151. (In Persian).

25- Jaimand K., Rezaee M.B., Tabaei Aghdaei S.R., Nadery Hajibagher Kandy M., and Meshkizadeh S. 2012. Dtermination of tannins in rose water, wastewater and petal residue of Rosa damascena Mill. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 27( 2): 348-357.

26- Keith J.L., and Peterman B.F. 1979. Temperature effect in enzyme kinetics. Methods in Enzymology, 63: 234-257.

27- MacGregor‌ E., and Sevensson B. 2001. Biochimica Relationship of sequence and structure to specificity in the α- amylase family of enzymes. Biochemical et Biophysical Acta, 1546: 1-20.

28- Meier H., and Reid J.S.G. 1982. Reserve polysaccharides other than starch in higher plants. P. 418-471. In: Loewus F.A., Tanner W. (ed.) Encyclopedia of Plant Physiology. Springer Verlag, New York.

29- Ramzi S., and Hosseininaveh V. 2010. Biochemical characterization of digestive α-amylases, α-glucosidase and β-glucosidases in pistachio green stink bug, Brachynema germari Kolenati (Hemiptera: Pentatomidae). Journal of Asia- Pacific Entomology, 13(3): 215-219.

30- Saberi Riseh N., Ghadamyari M., and Motamediniya B. 2012. Biochemical characterization of α and β-glucosidases and α- and β-galactosidases from red palm weevil, Rhynchophorus ferrugineus Olivieri (Col.: Curculionide). Plant Protection Science, 48: 85.93.

31- Saberi Riseh, N., and Ghadamyari, M. 2012. Biochemical characterization of α-amylases from gut and hemolymph of Rhynchophorus ferrugineus Olivieri (Col.: Curculionidae) and their inhibition by extracts from the legumes Vigna radiata L. and Phaseolus vulgaris L. Invertebrate Survival Journal, 9: 72-81.

32- Sexena K.N. 1954. Physiology of the alimentary canal of Leptocorisa varicornis fabr. (Hemiptera: Coreidae). Journal of the Zoological Society of India, 6: 111-112.

33- Sharifi M., Gadamyari M., Mahadavi M., and Fetemeh S. 2011. Biochemical characterization of digestive carbohydrases from Xanthogaleruca luteola and inhibition of its α-amylase by inhibitors extracted from the common bean. Archive Biological Sciences Belgrade, 63 (3): 705-716.

34- Sharifi M., Gholamzadeh Chitgar M., Gadamyari M., Sajedi R.H., and Amini S. 2012. Characterisation of digestive protease in the rose sawfly, Arge rosae Linnaeus (Hymenoptera: Argidae). Archives of Phytopathology and Plant Protection, 45(10): 1170-1182.

35- Sharma H.C., and Ortiz R. 2000. Transgenics, pest management, and the environment. Current Science, 79: 421–437.

36- Silva C.P., Terra W.R., Xavier-Filho J., Grossidesa M.F., Lopes A.R., and Pontes E.G. 1999. Digestion in larvae of Calosobruchus maculates and Zabrotes subfasciatus (Coleoptera: Bruchidae) with emphasis on alpha amylase and oligosaccharidase. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 29: 355-366.

37- Terra W.R., and Ferreira C. 1994. Insect digestive enzymes: properties, compartmentalization and function. Comparative Biochemistry and Physiology, 109: 1- 62.