西花薊馬為害對菜豆葉綠素及營養物質含量的影響

從春蕾， 郅軍銳， 謝路飛， 高 杭

（貴州大學昆蟲研究所，貴州山地農業病蟲害重點實驗室，貴陽 550025）

西花薊馬［Frankliniella occidentalis（Pergande）］是世界性的入侵害蟲，其若蟲和成蟲均通過銼吸式口器吸食植物汁液，為害植物的莖、葉、花和果實等［1］。被西花薊馬為害后的葉片開始時白色斑點連成片，嚴重時葉片皺縮卷曲，甚至整株干枯［2］；花器受害呈白斑點或變成褐色；果實受害則留下疤痕，甚至變畸形［3］，現已成為我國多個地區蔬菜和花卉生產中重要的害蟲。探討植物與害蟲之間的相互作用和關系是治理薊馬危害的基礎。寄主植物被植食性昆蟲為害后，既可以通過營養限制也可通過產生酚類、生物堿、蛋白酶抑制劑及多酚氧化酶等防御物質對害蟲進行防御［4－5］。已有研究表明，寄主植物遭受西花薊馬為害，可導致其光合速率的下降，引起植物內源物質發生變化［6－9］，誘導寄主植物產生防御反應。本文研究了西花薊馬為害菜豆植株后營養物質含量的變化，分析了不同處理下菜豆葉片受到害蟲為害后生理應激反應的特點，為植物的防御反應和害蟲治理提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試蟲源

西花薊馬：采自貴州省貴陽市玫瑰園內切花月季上，帶回實驗室在人工氣候室（RXZ系列多段可編程智能人工氣候箱）中用四季豆豆莢飼養3代進行純化備用，溫度設定為（25±1）℃，濕度（70±5）%，光照L∥D＝14h∥10h。

1.1.2 供試植株

在人工氣候室內培養菜豆，設定溫度（25±1）℃，濕度（70±5）%，光照L∥D＝14h∥10h，以營養缽單株培育清潔苗，待菜豆長至四真葉期時作為供試寄主植物，生長期間不使用任何農藥。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品的處理

設置0（CK）、10、20、30、40頭／葉5個蟲口密度。選長勢相同的菜豆幼苗，分別接入不同密度的西花薊馬1齡若蟲，以凡士林油涂抹在葉柄處防止西花薊馬逃逸。分別于接蟲后的2、4、6d和8d取處理葉片進行4個指標的測定。每個處理重復3次。

1.2.2 葉綠素及營養物質含量的測定

葉綠素含量的測定采用乙醇法［10］；可溶性糖含量采用蒽酮法［11］，以葡萄糖做標準曲線；可溶性蛋白參照Bradford的方法測定［12］，以牛血清蛋白作標準曲線；游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法測定［13］，以亮氨酸做標準曲線。每個處理重復3次。

1.2.3 數據分析

數據采用Excel 2003和SPSS 18.0軟件進行統計分析，采用Duncan氏新復極差法比較不同處理間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 西花薊馬為害對菜豆葉綠素含量的影響

西花薊馬取食為害對菜豆葉片葉綠素含量的影響見表1，菜豆葉片無西花薊馬為害時（對照組）葉綠素含量從2d至8d變化不明顯。接蟲后菜豆葉片葉綠素含量有不同程度的降低。在相同蟲口密度下，均隨著為害時間的延長而下降，為害時間越長，下降幅度越大。在10頭／葉的處理下，處理至第8天時葉綠素與對照相比差異達到顯著水平（P＜0.05）；20頭／葉的處理，葉綠素含量下降的速度比10頭／葉更快，4個時間點與對照組相比分別降低7.51%，9.82%，17.23%，21.90%；30頭／葉和40頭／葉處理植株葉綠素含量隨處理時間延長持續下降，均是到第6天時下降到最低點，隨后稍有上升，各時間點與對照組相比有顯著性差異（P＜0.05）。在薊馬為害的第2天，20頭／葉處理的葉綠素含量稍高于10頭／葉處理，但兩處理間沒有顯著性差異，剩余時間點，菜豆植株葉片葉綠素含量隨蟲口密度的增加而下降，且與對照組相比都具有顯著性差異（P＜0.05）。

表1 西花薊馬為害不同時間對菜豆葉片葉綠素含量的影響1）Table 1 Effects of damaging time by thrips on chlorophyll content in Phaseolus vulgaris leaves

2.2 西花薊馬為害對菜豆可溶性糖含量的影響

西花薊馬取食為害后菜豆葉片可溶性糖含量有不同程度的下降（表2）。不同蟲口密度處理下的可溶性糖含量均低于對照，在10頭／葉的處理下菜豆葉片的可溶性糖含量表現出隨時間的延長先下降，后升高，再下降的變化趨勢，在第2天和第8天兩個時間點明顯低于對照的含量（P＜0.05），其余時間與對照差異不明顯；20頭／葉、30頭／葉處理的糖含量的變化與10頭／葉變化趨勢相同，只是不同時間上的差異性不同；在40頭／葉處理下，含糖量均小于對照組且差異顯著（P＜0.05），但在為害各時間點間差異不顯著。

表2 西花薊馬為害不同時間對菜豆葉片可溶性糖含量的影響1）Table 2 Effects of damaging time by thrips on content of soluble sugars in Phaseolus vulgaris leaves

在相同為害時間下，可溶性糖的含量在不同的蟲口密度下，下降的幅度不同。在為害的第2天和第8天，在10頭／葉時就明顯低于對照的含糖量。在為害的第4天和第6天時，分別在40頭／葉和30頭／葉，其含量才與對照相比有明顯的下降。說明可溶性糖的含量與為害時間和蟲口密度密切有關。

2.3 西花薊馬為害對菜豆可溶性蛋白質含量的影響

菜豆植株遭受西花薊馬取食為害后可溶性蛋白質含量也有不同程度的下降（表3），相同蟲口密度的薊馬為害后，隨取食時間的延長先下降，后升高，再下降。在相同時間不同蟲口密度西花薊馬為害菜豆葉片后，可溶性蛋白質含量均比同時間對照有所下降。在處理的第2、第6天和第8天均是蟲口密度為10頭／葉的明顯低于對照。在第2天和第8天時，各處理密度下可溶性蛋白質含量差異不顯著，而在第6天，可溶性蛋白質含量在不同蟲口密度下有明顯的不同，40頭／葉處理下的含量最低，30頭／葉處理稍高于20頭／葉的處理，但兩者差異不顯著。在處理的第4天時，只有40頭／葉的處理與對照相比差異顯著（P＜0.05）。

表3 西花薊馬為害不同時間對菜豆葉片可溶性蛋白質含量的影響1）Table 3 Effects of damaging time by thrips on content of soluble protein in Phaseolus vulgaris leaves

2.4 西花薊馬為害對菜豆游離氨基酸含量的影響

西花薊馬取食菜豆植株后，不同西花薊馬數量和為害時間的菜豆葉片中，其游離氨基酸含量有很大差異（表4）。10頭／葉處理的菜豆葉片內游離氨基酸的含量隨取食時間的延長而下降，且在第4天后與對照相比差異顯著（P＜0.05）；20頭／葉和30頭／葉處理，其含量隨為害時間的延長呈現先下降，后升高，再下降的趨勢，在第2、6、8天3個時間點與對照相比差異顯著（P＜0.05），但各處理時間點間差異不顯著；在40頭／葉處理下，菜豆葉片內游離氨基酸含量與10頭／葉處理的變化趨勢相反，隨取食時間的延長而升高，但仍遠低于對照水平（與對照組相比差異顯著），在試驗期內的4個處理時間點間差異不顯著。在為害前期（2～4d）游離氨基酸的含量隨蟲口密度的增加而降低；在為害后期（6～8d）其含量在各蟲口密度下沒有顯著差異。

表4 西花薊馬為害不同時間對菜豆葉片游離氨基酸含量的影響1）Table 4 Effects of damaging time by thrips on content of free amino acids in Phaseolus vulgaris leaves

3 討論

葉綠素是植物葉綠體內參與光合作用的重要色素，它影響光合過程中光能的吸收、傳遞和轉換，從而影響植物體有機物的積累、生長和發育［14－15］。蘭金娜等通過對苜蓿幼苗受苜蓿斑蚜為害后的生理影響研究發現，隨取食時間和蟲口密度的增加葉綠素含量下降［16］；對美洲斑潛蠅幼蟲取食蓖麻和菜豆葉片的研究發現，隨潛食葉面積的增加，葉內葉綠素含量減少［17］。對西花薊馬為害后的四季豆葉片進行葉綠素含量的測定發現，其葉內葉綠素含量隨取食時間的延長下降幅度進一步增大［18］。與本文研究的菜豆葉片內葉綠素含量隨取食時間的延長和蟲口密度的增大而明顯下降的結果基本一致。

糖、蛋白質、氨基酸是植物生長和植食性昆蟲生長發育繁殖所必需的營養物質［19］。植物在遭受植食性昆蟲的為害后，其體內可溶性蛋白質、糖、游離氨基酸等營養成分的減少會直接影響植食性昆蟲的生長發育與取食［20］，當營養物質的含量處于昆蟲需要的最適范圍之外時，植物的營養狀況被看做是一種潛在的抗性因素［21－22］。另外，寄主植物可溶性碳水化合物和氨基酸的種類、含量也可決定其對昆蟲的抗性或防御能力［22－23］。

本研究發現，隨蟲口密度增加和取食時間的延長，菜豆葉片的可溶性糖、游離氨基酸及可溶性蛋白質含量降低，且在低于對照水平下波動變化。菜豆植株遭受西花薊馬取食后光合作用減弱，作為植物光合作用合成最初產物的可溶性糖含量降低及由葉綠體在光照條件下合成的游離氨基酸含量降低，符合光合作用原理。曲若軼等［24］的研究發現銀杏葉片遭受茶黃薊馬為害后隨蟲口密度和取食時間的延長可溶性糖和可溶性蛋白質含量呈下降趨勢；西花薊馬取食黃瓜葉片后，其可溶性蛋白質和游離氨基酸的含量發生不同程度的降低［6］，煙粉虱取食后，番茄葉片及果實的可溶性糖、可溶性蛋白質和游離氨基酸的含量都呈下降的趨勢［25］，本文研究也表明不同蟲口密度處理下可溶性糖含量和可溶性蛋白的含量均低于健康葉片，與其結果基本一致。但李進步等［26］的研究發現棉蚜為害可誘導抗蚜棉花葉片可溶性糖含量升高，且隨著蟲口密度增大其可溶性糖含量逐漸升高，他們認為高的可溶性糖含量可以提高植物體自身的抗性水平。不同害蟲為害后，植物營養物質的變化不同，可能是由于不同寄主本身對害蟲取食的不同生理響應造成的，也可能是營養物質作為合成防御物質的基礎物質，在遭受蟲害后，通過對代謝過程進行重新調整［27］，阻礙昆蟲取食［28］，啟動防御反應造成的，其具體原因還有待于進一步深入研究。

在研究中還發現，當蟲口密度達到40頭／葉時，可溶性糖、可溶性蛋白質和游離氨基酸含量雖有所變化，但在各時間點差異不顯著。造成這種現象的原因可能是高密度的西花薊馬為害超過菜豆植株自身所承受的范圍，其生理機制遭到破壞，不能通過自身的保護能力抵御昆蟲的為害［29］。在接蟲后的第4天，菜豆葉片內可溶性糖、可溶性蛋白質及游離氨基酸含量顯著上升，可能是由于西花薊馬的取食造成游離氨基酸向外運輸的路徑阻塞造成的。而某些植物激素的生物合成前體是氨基酸，所以游離氨基酸含量的增加為植物激素的生物合成奠定了基礎，也就是說物質代謝重新配置，啟動了防御反應。但在接蟲后第8天發現，可溶性糖、可溶性蛋白質和游離氨基酸的含量均隨蟲口密度的增加而升高，且與對照相比差異顯著，各處理間差異不顯著。造成上述情況發生的可能原因在接蟲8d時1齡若蟲達到蛹期，在沒有持續為害的情況下植物自身產生的補償作用和植物激素合成、植物組織異常導致低密度危害誘導產生防御反應，高密度危害雖然同樣可誘導植株產生防御反應，但其植株生長和生理特征所受到的破壞往往難以恢復［30］。

本試驗結果表明，西花薊馬取食菜豆植株后，降低了其葉內葉綠素及營養物質的含量。西花薊馬為害造成的營養成分的分解實質上也是菜豆植株對蟲害所表現的一種應激反應，即遭受為害后，菜豆植株通過自身的生理或生化響應，以減輕害蟲的再度為害。當然，本文只對不同取食時間和不同蟲口密度的西花薊馬取食導致的寄主植物體內營養物質含量的變化進行了研究，有關植物更多的生理參數及西花薊馬取食寄主植物后對西花薊馬種群的影響，都需要進一步的研究。

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