薊馬為害對不同品種苜蓿體內可溶性蛋白和丙二醛含量的影響

景康康　師尚禮　王小珊　胡桂馨　王茹芳

摘要：以10個不同抗性級別的苜蓿品種為材料，以牛角花齒薊馬初孵若蟲為試蟲，在苜蓿三葉期和六葉期，接入薊馬若蟲任其為害，5 d后取樣測定苜蓿植株的可溶性蛋白、丙二醛含量，結果表明：各苜蓿品種可溶性蛋白的含量在三葉期受害后下降，六葉期受害后升高。在三葉期和六葉期，抗性品種的含量均顯著高于感蟲品種和高感品種；各苜蓿品種的丙二醛含量在三葉期和六葉期受害后均顯著升高，感蟲品種植株體內積累的丙二醛的量顯著高于抗蟲品種。可能是抗蟲品種體內膜脂過氧化作用發生推遲或薊馬為害誘導植株產生的防御性化學物質刺激了植株的酶促反應，從而增強了苜蓿對牛角花齒薊馬為害的抗性。

關鍵詞：牛角花齒薊馬；苜蓿品種；可溶性蛋白；丙二醛

牛角花齒薊馬（Odontothrips loti）是我國北方苜蓿（Medicago sativa）生產上的重要害蟲之一，以取食花和幼嫩組織為害，嚴重影響苜蓿的產量與質量[1]。對薊馬的防治主要依靠化學農藥，但由于薊馬具有發育歷期短、世代重疊嚴重、個體小、取食隱蔽、對殺蟲劑極易產生抗藥性等特點，單一的化學防治措施難以取得理想的控制效果，而且濫用化學農藥會導致苜蓿和環境農藥殘留嚴重[2-4]。

植物在受到昆蟲取食脅迫后，其體內生理代謝的許多方面發生變化，如次生代謝途徑的關鍵酶活力升高，次生代謝物質增加，光合效率和呼吸效率以及蛋白質組分的變化等，這些變化都將會影響到與植物相聯系的昆蟲[5-7]。同時，植物體內活性氧代謝系統平衡受到破壞，產生大量活性氧，多余的活性氧可引起體內膜脂過氧化和膜脂脫脂作用啟動，從而破壞膜結構[8，9]。丙二醛是植物細胞膜脂過氧化的重要指標之一[10]，能與細胞內各種成分發生反應，從而導致蛋白質、核酸、多糖和膜脂分子的氧化破壞[11]。可溶性蛋白作為植物體內重要的滲透調節物質，與植食性害蟲的寄主選擇行為有關，植物中可溶性蛋白含量升高，害蟲的存活率、生長發育速度及生殖力會相對提高[12]。

在害蟲綜合治理3大要素（農藥、品種抗耐蟲性、自然控制）中[13]，利用抗蟲品種來控制其危害是探索從根本上解決薊馬危害的有效途徑之一。但有關牛角花齒薊馬對紫花苜蓿不同生長

時期危害的抗逆性指標變化鮮見報道。此次研究用田間篩選的10個不同抗性級別的苜蓿品種[14]，比較不同抗性苜蓿品種在牛角花齒薊馬為害后植株體內可溶性蛋白和丙二醛含量的變化，揭示薊馬為害對苜蓿的傷害機理，闡明苜蓿對薊馬為害脅迫的抗性機制，對進一步選育抗薊馬紫花苜蓿新品種提供可以借鑒的理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試牛角花齒薊馬蟲源

供試1齡若蟲： 直徑10 cm的培養皿中輻射狀放置數片感薊馬品種Site苜蓿新展開葉片，葉柄用濕潤棉球保濕，再接入數頭牛角花齒薊馬的雌成蟲，用扎有小孔的保鮮膜封住培養皿，置于24.5±1 ℃，光周期為L∶D=16∶8 h的光照培養箱中，任牛角花齒薊馬雌蟲在苜蓿葉片上產卵，1 d后移去薊馬成蟲，保濕苜蓿葉片，待卵孵化備用。

1.2 供試苜蓿品種

選取苜蓿大田牛角花齒薊馬抗性鑒定品種中的10個不同抗性級別苜蓿品種，試驗所用種子與大田抗性評定苜蓿為同一批種子，10個苜蓿品種來源甘肅農業大學（表1）。

1.3 苗期牛角花齒薊馬為害處理

在10×7 cm營養缽中播入以上品種，每杯1株，分別于三葉1心期和六葉期選取長勢一致的植株，接入剛孵化的牛角花齒薊馬若蟲，每株3頭，每品種處理50株，待其為害5 d后移去薊馬（牛角花齒薊馬若蟲只在1、2齡期取食為害，室溫下從其1、2齡經歷5 d），取樣后液氮保存，以備測定。

1.4 測定方法

1.4.1 可溶性蛋白含量測定

參照文獻[15，16]的方法，稱取1 g葉片，加10 mL 0.05 mo1/L磷酸緩沖液，pH 7.8和少量石英砂，快速勻漿，10 000 r/min離心15 min，得上清液即為可溶性蛋白質。取上清液0.1 mL，加5 mL考馬斯亮藍染色液，充分搖勻后測定595 nm 波長下的OD值。

1.4.2 丙二醛含量測定

參照文獻[15，16]，取1 g葉片，加10 mL 0.05 mo1/L磷酸緩沖液，pH=7.8和少量石英砂，低溫下研磨提取，勻漿于10 000 r/min離心15 min，取上清液2 mL，加0.4 mL磷酸緩沖液（pH=7.0），4 mL 0.5%硫代巴比妥酸，沸水浴30 min后，置于冷水中冷卻，2 000 r/min離心5min，取上清液測450、532、600 nm波長下的OD值。以磷酸緩沖液代替提取液作空白對照。

1.5 數據統計

采用Excel 2003進行數據處理和圖表繪制，并采用DPS 3.1軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 牛角花齒薊馬為害前后植株可溶性蛋白含量

2.1.1 三葉期牛角花齒薊馬為害前后植株可溶性蛋白含量

三葉期，苜蓿各品種在牛角花齒薊馬為害后其植株的可溶性蛋白含量均急劇下降（表2），高感品種S和DB的蛋白含量減少量顯著低于其他抗性品種（P<0.05），抗性品種Ta在薊馬為害后蛋白含量減少量最低，且二者之間無差異。從各品種植株的可溶性蛋白含量上看，在薊馬為害后抗性品種的可溶性蛋白含量顯著高于其他抗級品種（P<0.05），而高感品種的可溶性蛋白含量在所有參試品種中是最低的。薊馬為害后感蟲品種G3和XJ苜蓿植株的可溶性蛋白含量及減少量僅次于抗性品種Ta和TS苜蓿。

2.1.2 六葉期牛角花齒薊馬為害前后植株可溶性蛋白含量

牛角花齒薊馬為害后，各苜蓿品種植株的可溶性蛋白含量急劇上升。抗性品種Ta苜蓿在薊馬為害后可溶性蛋白含量最高，且顯著高于其他抗級品種（P<0.05），而高感品種S和DB苜蓿的含量是所有品種最低的（表3）。

薊馬為害后可溶性蛋白的增加量也基本一致，除中抗品種GN1之外，抗性品種Ta苜蓿的增加量極顯著高于其他抗級品種，高感品種極顯著低于其他抗級品種的增加量。

2.2 不同苜蓿品種在牛角花齒薊馬為害后丙二醛含量變化

2.2.1 三葉期不同苜蓿品種在牛角花齒薊馬為害后丙二醛含量變化

在薊馬為害之前，各品種植株丙二醛含量不同，高感品種S和抗性品種Ta的含量低于其他品種。受害后，高感品種S和DB苜蓿植株丙二醛的含量在含量最高，顯著高于其他抗級品種（P<0.05），而抗性品種Ta和TS的丙二醛含量最低（表4）。受害后植株中丙二醛含量的增長率和含量情況一致，這說明3葉期在薊馬為害對抗性品種Ta和TS苜蓿的細胞膜受損程度最低，而高感品種的細胞膜受損程度最大。

2.2.2 六葉期不同苜蓿品種在牛角花齒薊馬為害后丙二醛含量變化

六葉期在牛角花齒薊馬為害之前，各品種植株丙二醛含量Ta苜蓿含量最低，GN1苜蓿的含量最高，和其他品種顯著差異（P<0.05），其他品種植株丙二醛含量無顯著差異。在薊馬為害之后，各為害苜蓿品種植株較健康的丙二醛含量均明顯上升，其中，S含量最高，顯著高于其他品種，而Ta苜蓿的丙二醛含量最低，顯著低于其他品種的含量（P<0.05）。從丙二醛含量的增加可以看出，高感品種增加程度最大，而抗性品種最小，中間品種之間無顯著差異。說明感蟲品種受薊馬為害后植株細胞膜結構受損程度大，而抗蟲品種植株膜結構受損程度最小。

3 討論與結論

植物與昆蟲在長期的協同進化過程中，建立了以植物次生代謝物質為媒介的化學聯系。當植物遭受害蟲攻擊時，將激活相應的防御信號，啟動一系列防御相關物質的合成以及釋放揮發物，形成直接和間接的防御植食性昆蟲危害的響應方式[5]。植物防御物質主要來源于不同生物合成途徑的植物次生代謝物質，植物與植食性昆蟲相互作用導致蟲害誘導的植物防御物質具有多樣性和可變性特點[17]。

苜蓿植株中的可溶性蛋白在不同葉齡表現不一致，在苜蓿斑蚜為害后，苜蓿植株中的總蛋白含量下降[18]；本研究發現苜蓿大齡苗的可溶性蛋白含量高于幼齡植株的含量，但薊馬為害后，幼齡植株的可溶性蛋白含量下降，而大齡植株的可容蛋白含量急劇上升。從植株抗薊馬的表現上看，大齡植株的抗性高于幼齡植株，內在因素可能與薊馬為害后所誘導產生的大量可溶性蛋白有關。

丙二醛是植物膜脂過氧化的最終產物，其含量多少可代表膜損傷程度大小[19]。受鹽脅迫后，美國引種的NHC牧草（New Hy Crested wheatgrass）和景天三七丙二醛含量均隨鹽濃度的增加而增加[20，21]。在牛角花齒薊馬為害后，所有供試品種植株體內丙二醛含量均顯著增加，且高感品種丙二醛含量均顯著高于抗性品種，六葉期苜蓿各品種受害后的丙二醛含量均低于三葉期，說明六葉期苜蓿植株的抗薊馬能力提高，苜蓿植株細胞膜結構損害程度小，其受害程度較三葉期輕。苜蓿在薊馬為害后，抗性植株體內丙二醛的含量極顯著低于高感品種和感蟲品種的含量，可以明確地解釋和說明抗性苜蓿品種對薊馬的抗性程度，可以作為一個評價苜蓿品種抗薊馬指標。

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