小麥抗蚜性與次生代謝物的相關性研究

小麥抗蚜性與次生代謝物的相關性研究

胥 苡

(安順職業技術學院，貴州安順 561000)

摘要[目的]初步了解小麥次生代謝物與其抗蚜性的相關性。[方法]研究抗蚜水平不同的4個小麥材料的次生代謝物與抗蚜水平的關系。[結果]小麥的單寧、總酚、酚酸、木質素等次生代謝物質含量都因材料不同而各有差異。小麥的單寧、總酚、酚酸含量在麥蚜危害中期達到相對較高的值。選育的4個小麥典型品種中，除高抗品種0923外，其余感蟲品種的抗蚜性越弱，單寧、總酚含量也越低，而酚酸、木質素含量與抗蚜水平的關系沒有明顯的趨勢性。[結論]試驗結果為探索小麥抗蚜的生化機制及選育優良的小麥抗蚜品種提供了參考。

關鍵詞小麥；抗蚜性；次生代謝物；相關性

中圖分類號S435.122+.2

作者簡介胥苡(1987-)，女，貴州安順人，碩士研究生，研究方向：植物學。

收稿日期2015-06-03

The Correlation between Resistance to Wheat Aphid and Secondary Metabolites in Common Wheat

XU Yi (Vocational and Technical College of Anshun, Anshun, Guizhou 561000)

Abstract[Objective] The aim was to understand the correlation between resistance to wheat aphid and secondary metabolites in common wheat. [Method] The correlation between the secondary metabolites and resistant degree to wheat aphid was analyzed by four wheat varieties with various resistances. [Result] The wheat material content of tannin, total phenol, phenolic acid and xylogen had differences among different varieties (lines). Wheat material content of tannin, total phenol and phenolic acid were the maximum at the medium stage of aphid harming. Except the variety 0923, the lower the resistance of wheat varieties was, the smaller tannin and total phenol contents of wheat material were, while phenolic acid and xylogen contents of wheat varieties had no significant correlation with resistant degree to wheat aphid. [Conclusion] The results provide reference for studying biochemical mechanism of wheat to aphid and breeding good aphid-resistant varieties.

Key words Wheat；Aphid resistance；Secondary metabolites；Correlation

新陳代謝是指生物體內新舊物質的交換，是生物所共有的生命活動。植物的新陳代謝可以分為初生代謝和次生代謝。初生代謝與植物的生長發育和繁殖直接相關，是植物獲得能量的代謝，是為生物體生存、生長、發育、繁殖提供能源和中間產物的代謝。植物的次生代謝是相對于初生代謝而言的，是釋放能量的代謝，是以初生代謝的中間產物作為起始物(底物)的代謝[1]。次生代謝過程中所合成的產物即為次生代謝物。次生代謝物有許多種，如萜類、酚類和含氮化合物等。某些次生代謝物對植物本身無毒而對動物或微生物有毒，從而防御天敵的吞食，保存自己[2]。對于昆蟲，植物次生代謝物質是非營養性物質；對于植物，它們具有對昆蟲進行化學防御的功能。許多次生代謝物質會隨昆蟲取食而在體內積累，從而延緩昆蟲生長發育，或降低昆蟲繁殖率，甚至會導致昆蟲死亡[3]。

小麥是我國第二大糧食作物，麥蚜是嚴重影響小麥產量的主要害蟲之一[4]。培育種植小麥抗蟲優良品種是控制害蟲危害最經濟有效的手段，也是害蟲綜合防治的重要措施之一[5]。由于次生代謝物與小麥的抗蚜性有著密切關系，筆者研究了不同小麥材料的次生代謝物與其抗蚜性的關系，旨在為探索小麥抗蚜的生化機制及選育優良的小麥抗蚜品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1供試作物。選取抗蚜程度不同的4個典型小麥材料：0923(高抗)、C1015(低感)、濟麥22(低感)、貴農21(高感)，均為貴州大學農學院麥作中心保存的純系材料。

1.1.2供試害蟲。試驗蟲源是貴州省貴陽市花溪區自然發生的禾谷縊管蚜和無網長管蚜種群，以禾谷縊管蚜為優勢種群。

1.2 方法每個小麥材料播種20株，株距為10 cm，行距為20 cm，小區四周設置保護行，3次重復，隨機排列。按常規栽培管理，不噴施殺蟲劑農藥[6]。在麥蚜自然發生危害的初期、中期和高峰期測定4個小麥材料的蚜量比值[7]、單寧[8]、總酚[9]、酚酸[9]、木質素[10-11]等次生代謝物質含量，對這些次生代謝物質含量與抗蚜性程度的關系進行研究。

1.3數據處理運用Excel 2003和DPS(v7.05版)數據處理系統軟件對試驗數據進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 不同小麥材料的次生代謝物質含量由表1可知，小麥的單寧、總酚、酚酸、木質素等次生代謝物質含量都因材料不同而各有差異。小麥的單寧、總酚、酚酸含量在麥蚜危害中期達到相對較高的值。除高抗品種0923外，其余感蟲品種小麥的抗蚜性越弱，單寧、總酚含量也越低，而酚酸、木質素含量與抗蚜水平的關系沒有明顯的趨勢性。在麥蚜危害的各時期，除濟麥22外，對比組(無蚜)的單寧含量都比感蚜組略低。在麥蚜危害初期和中期，對比組C1015和貴農21的總酚含量都比感蚜組低，濟麥22的總酚含量都比感蚜組高；而在麥蚜危害高峰期，C1015和濟麥22的對比組總酚含量低于感蚜組，貴農21對比組的總酚含量卻高于感蚜組。在麥蚜危害初期，各品種對比組的酚酸含量都比感蚜組高；到麥蚜危害的中期和高峰期，除0923外，其余品種對比組的酚酸含量都比感蚜組低。C1015和貴農21感蚜組的木質素含量在麥蚜危害中期達到較高值，而0923卻在此時達到最低值，濟麥22隨生長時間逐漸減少。各品種對比組的木質素含量都在麥蚜危害中期達到最低值。在麥蚜危害初期，C1015和貴農21對比組的木質素含量都略高于感蚜組，而0923和濟麥22的對比組都略低于感蚜組；在麥蚜危害中期，C1015和濟麥22對比組的木質素含量都略低于感蚜組，其余2個品種對比組和感蚜組的差異不大；到麥蚜危害高峰期，除0923外，其余3個品種對比組的木質素含量都高于感蚜組。

表1　 不同小麥材料的抗蚜水平和次生代謝物質含量的關系

注：同時期同列數據后不同大、小寫字母分別表示不同處理間在0.01、0.05水平差異顯著(Duncan’s新復極差測驗)。

2.2抗蚜水平與次生代謝物質含量相關性分析由表2可知，選育的4個小麥典型品種中，除高抗品種0923外，其余感蟲品種在整個生長周期中蚜量比值與單寧、總酚含量都呈負相關，而與酚酸、木質素都無明顯相關性。在麥蚜危害初期，蚜量比值與單寧、總酚含量都呈極顯著負相關，與酚酸含量呈極顯著正相關；在麥蚜危害中期，蚜量比值與單寧含量呈極顯著負相關，與總酚含量呈顯著負相關；在麥蚜危害高峰期，蚜量比值與單寧含量呈顯著負相關，與總酚含量呈極顯著負相關。

表2　 不同小麥材料蚜量比值與其次生代謝物質含量的相關性

注：*表示P<0.05。

3討論

陳巨蓮等[12]研究發現，單寧是小麥植株抗禾谷縊管蚜的重要次生物質。李賢慶等[13]研究表明，單寧含量在不同抗性品種(系)間存在顯著差異,其含量變化與麥長管蚜產蚜量無顯著相關。陳巨蓮等[14-15]認為，不同抗原的單寧和總酚含量明顯高于感蚜品種，單寧含量與小麥品種的抗蚜級別呈負相關，但相關程度低于顯著水平，因而單寧含量與麥蚜抗性關系不密切。而該研究中3個感蚜品種小麥的蚜量比值與其次生代謝物質含量相關性結果表明，感蟲品種小麥在整個生長周期中蚜量比值與單寧含量呈顯著負相關，即與小麥品種的抗蚜級別呈顯著負相關。這可能是由于采用不同的方法測定單寧的含量是有差異的，因為植物單寧包括水解單寧和縮合單寧。但從試驗結果來看，單寧是小麥抗蚜的重要次生代謝物。

蔡青年等[16]認為總酚是小麥抗麥長管蚜的一個關鍵因子，但其總酚含量與麥長管蚜蚜量比值的相關性不顯著。而陳巨蓮等[14，17-20]認為總酚含量與抗麥長管蚜級別以及麥長管蚜的內稟增長力呈顯著負相關，與品種的抗蚜性呈顯著正相關,酚含量越高,表現為品種的抗蚜性越強，與該研究結果一致。次生代謝物質中的一個大類是酚類物質，總酚是酚類物質的一個集合體，表現出了酚類物質在作物抗蟲中的重要作用。

聶呈榮等[21]研究表明在有害物侵入后，酚酸含量會增加。該研究酚酸含量在麥蚜危害中期增加，但在麥蚜危害高峰期又降低，并且酚酸含量與小麥抗蚜水平沒有顯著相關性。這可能是由于酚酸包括多種酚酸類物質，各種酚酸類物質對麥蚜的抗性不一致，因而總體表現出酚酸含量與小麥抗性的關系不密切。胡奇等[22-23]研究表明，木質素含量高的大豆品種防御蚜蟲危害的能力高于含量低的品種，抗蚜性較強；蔣桂華等[24]發現，草莓品種對蚜蟲抗性與葉片的木質素含量呈正比。該研究結果表明，木質素含量與小麥的抗蚜性無顯著相關性，這可能由于木質素含量的變化與木質素代謝的相關酶類的作用有關，需要進一步探索。

小麥次生物質代謝的研究僅僅是小麥抗蚜蟲研究的一個部分，只有通過對小麥的生長環境、生長發育、生理特性、物質代謝和遺傳機制等相關因素進行綜合性研究，才能使小麥的抗蚜性研究更加全面和精確，使小麥抗蚜育種更具合理性。

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