蚜蟲為害對五個燕麥品種苗期體內幾種物質的影響

朱永峰, 陳 明, 劉長仲*

(1.甘肅農業大學草業學院,草業生態系統教育部重點實驗室,蘭州 730070;2.甘肅省農業科學院,蘭州 730070)

植物體內的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、總酚等物質常常在不同品種間含量不同而導致品種抗蟲性差異,因而被作為品種抗蟲性機制研究的一個方面[1]。葉綠素作為植物體內最重要的參與物質合成的物質,遭受蚜蟲為害后含量的變化能反映害蟲對植物的影響程度。有研究表明,小麥體內糖含量與其抗禾谷縊管蚜呈正相關,抗蚜品種內含糖量較高[2]。總酚是麥類作物抗蚜重要次生物質,植株體內總酚含量與品種的抗蚜性呈正相關,酚含量越高,品種的抗蚜性越強[2-4]。

雖然一些研究證明了小麥體內物質對病蟲有抗生作用,但燕麥抗蚜特性是否與這些物質有關卻很少有報道。本文旨在研究蚜蟲為害后燕麥苗期植株體內的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、總酚含量的變化,并評價這4種物質與燕麥抗蚜性的關系,這不僅對探索燕麥抗蚜的生化機制具有重要意義,而且可為選育抗蚜燕麥品種提供科學的依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

經調查,為害燕麥的蚜蟲主要是麥無網長管蚜(Metopolophium dirhodum)、禾谷縊管蚜(Rhopalosiphum-padi)和麥長管蚜(Macrosiphum miscanthi),其中麥無網長管蚜為優勢種。于燕麥拔節期調查蚜蟲發生情況,每小區 5點取樣,每區取10株,分別統計每株上全部蚜蟲數量。

蚜害分級標準參考Painter的分級標準確立[5],蚜害程度分為6級。計算3次重復的蚜害指數,根據蚜害指數進行田間抗性評價[3,6-7]。先求出所有參試品種3次重復蚜害指數的平均值I*A,然后根據各品種3次重復中蚜害指數的最高值IA與I*A的比值確定其抗性程度(表1)[8]。抗性等級分為免疫、高抗、中抗、抗、感蟲和高感6個等級。

表1 燕麥抗蚜性分級標準1)

選取田間具有不同抗蚜表現的‘青永久118’、‘青海甜燕麥’、‘青引 2號’、‘青永久 409’和‘丹麥444’等5個品種(表2),挑選飽滿且無病蟲害的種子,種植在培養缽中,于室溫下培養至3葉期備用。室內溫度23～27℃,平均光照時間14 h/d。

1.2 接蚜處理

將燕麥播種于培養缽中育苗,每個品種種植60株,待幼苗長至3葉期,從試驗田采取蚜蟲成蟲接于幼苗上,蚜蟲為混合種群(以麥無網長管蚜為主),每株30頭成蚜,每個品種接蚜30株,以同期不接蟲植株為對照。于接蟲前和接蟲后2、4、6 d分別剪取被害及同期未被害植株以備測定。

表2 五個抗性不同的燕麥品種1)

1.3 測定項目及方法

葉綠素含量采取丙酮法測定;可溶性糖含量采取蒽酮比色法測定;可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍法測定;總酚含量參照 Rosenblatt(1941)方法測定[2,9-10],選取相同天數、長勢相同植株做3次重復。

1.4 數據處理

對試驗結果進行差異顯著性分析,用鄧肯氏(Duncan)新復極差法分析試驗數據。

2 結果與分析

2.1 葉綠素變化

供試不同抗性品種葉綠素的測定結果表明(表3),未接蟲的對照各品種葉綠素含量隨著時間推移都顯著增加(p＜0.05),高抗品種‘青永久409’在6 d時比0 d增加25.1%,高感品種‘丹麥444’在6 d時比0 d增加19.3%。接蟲后,不論抗蟲或感蟲品種,各品種葉綠素含量都比對照顯著下降(p＜0.05),但不同抗性品種葉綠素含量變化存在很大差異。接蟲后2 d,高抗品種‘青永久409’葉綠素比同期對照增加了5.1%,6 d時卻比對照下降38.5%;而高感品種‘丹麥444’接蟲后2 d就比同期對照下降25.8%,6 d時比同期對照下降了50.1%。

2.2 可溶性糖含量變化

供試不同抗性品種可溶性糖的測定結果表明(表4),隨著時間的增加,不管是否接蟲,各燕麥品種體內可溶性糖的含量都顯著增加(p＜0.05)。未接蟲的高抗品種‘青永久409’在 2、4、6 d時分別比0 d增加2.7%、12.2%、24.2%。蚜蟲為害后植株的可溶性糖含量增長幅度更大,且增加量在品種之間存在顯著差異(p＜0.05),如接蟲后6 d時高抗品種‘青永久409’和中抗品種‘青永久118’的可溶性糖含量分別比同期對照增加9.8%和11.2%,而高感品種‘丹麥444’僅增加2.8%,說明蚜蟲為害可以誘導燕麥體內可溶性糖的積累。

表3 燕麥不同品種受蚜蟲為害后葉綠素含量隨時間的變化1)

表4 燕麥不同品種受蚜蟲為害后可溶性糖含量隨時間的變化1)

2.3 可溶性蛋白含量變化

供試不同抗性品種可溶性蛋白的測定結果表明(表5),隨著時間的推移,不管是否接蟲,各燕麥品種體內可溶性蛋白的含量都顯著增加(p＜0.05),但蚜蟲為害后增加幅度更大。隨著蚜蟲為害時間的延長,增加量在各燕麥品種之間存在顯著差異(p＜0.05),其中高抗品種‘青永久409’的可溶性蛋白含量增長最快,而高感品種‘丹麥444’增長最慢,在2 d和4 d時‘青永久409’分別比同期對照增加7.8%和22.1%,而‘丹麥444’分別比同期對照增加3.4%和11.5%。到接蟲后第6天,‘青永久 409’、‘青永久 118’、‘青引 2 號’、‘青海甜燕麥’和‘丹麥444’的可溶性蛋白含量分別比對照增長 24.1%、17.7%、14.2%、10.5%、4.9%,表明隨著燕麥品種抗蚜性的下降,蚜蟲危害后可溶性蛋白含量的增長速度也逐漸下降。

表5 燕麥不同品種受蚜蟲為害后可溶性蛋白含量隨時間的變化1)

2.4 總酚的含量變化

供試不同抗性品種總酚含量的測定結果表明(表6),隨著時間的增加,對照及接蟲處理的各燕麥品種體內總酚含量都顯著增加(p＜0.05)。但不同品種之間增加的幅度存在顯著差異。在對照組中,6 d時高抗品種‘青永久 409’、中抗品種‘青永久118’、抗蟲品種‘青引2號’比0 d增加34.3%、14.7%和9.8%。接蟲后供試品種間總酚含量差異顯著(p＜0.05),6 d時高抗品種‘青永久409’、中抗品種‘青永久118’以及抗蟲品種‘青引2號’和‘青海甜燕麥’的總酚含量均顯著高于高感品種‘丹麥444’(p＜0.05)。2 d時高抗品種‘青永久409’的總酚含量比同期對照增長5.9%,6 d時比同期對照增加了11.4%,增長幅度顯著高于其他抗蟲品種和感蟲品種。

表6 燕麥不同品種受蚜蟲為害后總酚含量隨時間的變化1)

3 討論

發生在燕麥上的害蟲種類很多,其中蚜蟲是燕麥產區常發性害蟲,不僅影響燕麥的產量,而且還是一些病毒病的傳播媒介。燕麥抗蚜性研究和抗蚜品種的選育一直是各國防治麥蚜的重要方面。隨著對燕麥抗蚜機制的深入研究,植株體內物質與其抗蚜性的關系越來越受重視,這些物質與燕麥的抗蚜性密切相關。葉綠素主要參與燕麥體內物質的合成,有研究表明不同抗蟲水稻品種在白背飛虱為害后感蟲品種葉綠素含量下降比抗蟲品種明顯[11],作者在燕麥上的研究中也表現出相似的現象。可溶性糖不僅是植物細胞的組成物質和能量來源,也是植物生長發育過程中的重要調節因子[12]。有研究表明,小麥對蚜蟲的抗性與植株體內可溶性糖含量呈正相關,即品種抗性越強,植株體內含糖量越高[2]。棉花抗蚜品種含有較多的可溶性糖,而感蚜品種可溶性糖含量較低,田間有蚜株率與棉花葉片可溶性糖含量呈顯著的負相關關系,說明可溶性糖含量與棉花的抗蚜性有關[13]。小麥揚花到灌漿期,抗麥長管蚜品種比感蚜品種植株體內含有較多的可溶性糖[14-15]。從試驗結果來看,麥蚜的為害可以誘導燕麥體內可溶性糖的積累,麥蚜為害后,抗蟲品種體內可溶性糖含量的積累高于感蟲品種,但供試的高抗品種‘青永久409’積累的可溶性糖不是最高的,造成這種現象的原因還有待作進一步研究。可溶性蛋白的含量是了解植物體總代謝的一個重要指標。有研究表明,可溶性蛋白與小麥抗蚜性存在一定相關性,且與小麥體內各種氨基酸的相對比率有關[16]。作者的研究表明,高抗品種‘青永久409’的可溶性蛋白含量增長最快,而高感品種‘丹麥444’增長最慢。蚜蟲為害會誘導燕麥體內可溶性蛋白的積累,且隨著燕麥品種抗蚜性的下降,蚜蟲為害后可溶性蛋白含量的增長速度也逐漸下降。有研究表明,羥基苯甲酸、咖啡酸和阿魏酸3種酚酸化合物對病蟲有抗生性,其中阿魏酸在不同生長期或組織中的含量符合小麥品種抗蚜和感蚜特性[17]。酚類物質是植物抗蚜的重要次生物質,總酚含量越高,品種的抗蚜性越強。從試驗結果來看,抗蟲性最好的是‘青永久409’,最差的是‘丹麥 444’,這與田間的表現相似。植物體內的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、總酚等物質與燕麥的抗蚜性有關,可以在燕麥品種抗蚜性的評價上參考。

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