Efekat kadmijuma na rast i biohemijske osobine larvi gubara Lymantria dispar L.

Abstract

Gubar (Lymantria dispar L.) spada u red najinvazivnijih polifagnih vrsta insekata, koja naseljava šume, voćnjake i urbana staništa. U ovom radu je kod larvi gubara trećeg dana četvrtog larvenog stupnja, ispitivan akutni i hroničan uticaj dve koncentracije kadmijuma (10 i 30 μgCd/g suve hrane), kao i oporavak od istih, na različite osobine larvi: komponente adaptivne vrednosti (mortalitet, trajanje prvog stupnja, trajanje razvića do ulaska u četvrti larveni stupanj, masa i relativna brzina rasta larvi), aktivnosti enzima srednjeg creva (proteaza, tripsin, leucin aminopeptidaza, α i β-glikozidaza, esteraza i glutation-S-transferaza), kao i procenat mase srednjeg creva u odnosu na masu larve. Kod svih ispitivanih enzima, osim kod GSTa, prisutan je trend pada aktivnosti na kadmijumu u odnosu na kontrolu. Hronična izloženost kadmijumu nije pokazala značajan uticaj na mortalitet prvog stupnja, kao i ukupan mortalitet, masa larvi se smanjuje pri dugotrajnim tretmanima, dok se u toku akutnog tretmana brzina rasta larvi povećava. Analize varijanse su pokazale da se kod proteolitičkih enzima aktivnost menja u zavisnosti od koncentracije metala. Između proteolitičkih enzima na svim tretmanima najverovatnije postoji neka vrsta zajedničke regulacije sinteze ili sekrecije u prisustvu kadmijuma. Regulacioni mehanizmi β-glikozidaze i GSTa se razlikuju u odnosu na ostale proučavane enzime. Zbog ograničenih energetskih resursa postoji veliki broj negativnih korelacija između mase i enzima. Znak korelacija između α i β-glikozidaza se menja na stresu u odnosu na kontrolu. Na različitim tretmanima kadmijumom plastičnost enzima se menja. Pošto se indeks fenotipske plastičnosti ne menja u toku delovanja kadmijuma, promena osobina adaptivne vrednosti ili njihova plastičnost, se ne mogu uzeti kao dobri indikatori prisustva kadmijuma. Zbog velike osetljivosti leucin aminopeptidaze i esteraze u toku akutnog stresa, postojanja korelacija sa velikim brojem digestivnih enzima, velike plastičnosti odgovora u stresnim uslovima, ova dva enzima bi se, uz dalja istraživanja, mogla uzeti kao potencijalni biomarkeri na prisustvo kadmijuma.

The Gypsy moth (Lymantria dispar L.) represents one of the most invasive polyphagous insect species, which inhabits forests, orchards and even urban habitats. We investigated the acute and chronic effects of two cadmium concentrations (10 and 30 μgCd/g dry food), as well as the recovery from chronic stress on various traits of 4th instar gypsy moth larvae: fitness components (mortality, duration of development of the first larval instar, duration of development from hatching to molting into the 4th instar, larval mass and relative growth rate), midgut enzyme activities (activity of protease, trypsin, leucine aminopeptidase, α and β-glucosidase, esterase and glutathione S-transferase), as well as the percentage of the midgut mass in relation to the larval mass. All examined enzymes, with the exception of the glutathione S-transferase, showed a decrease of activity in relation to control. Larval mass decreased during the long-term treatment, while the acute treatment resulted in the growth rate increase. The analysis of variance showed that the activity of proteolytic enzymes depended on metal concentration. Significant broad-sense heritability was discovered after short-term exposure to cadmium. Regulation mechanisms of β-glucosidase and glutathione S-transferase differ in relation to the rest of the examined enzymes. There are a large number of negative correlations between larval mass and enzymes due to the limited energy resources. The correlation sign between α and β- glucosidases changes during the stress conditions in relation to the control. During different cadmium treatments plasticity of enzymes is changed. Changes of life history traits or their plasticity cannot be good indicators of cadmium presence. Due to a great sensitivity of leucine aminopeptidase and esterase during the acute stress, correlated response to a large number of digestive enzymes, great plasticity in stressful conditions, these two enzymes, with further research, could be potential biomarkers for cadmium presence.