茉莉酸浸種對云煙87斜紋夜蛾抗性的影響

馬燦容 燕飛虹 楊飛 湯金香 王蕾

摘 要：為明確茉莉酸（Jasmonic acid，JA）浸種對煙草抗蟲性的影響，測定了JA浸種的云煙87對斜紋夜蛾（Spodoptera litura）的抗性及植株中JA和茉莉酸-異亮氨酸（JA-Ile）的含量。結果表明，以JA浸種的云煙87為食物的斜紋夜蛾幼蟲重量比未浸種的降低了15%。在模擬斜紋夜蛾取食后，JA浸種的云煙87幼苗誘導出的JA含量比未浸種的增加41%，JA-Ile含量增加42%。斜紋夜蛾取食的JA浸種的云煙87幼苗，其抗蟲次生代謝物如咖啡酰丁二胺、二咖啡酰亞精胺、尼古丁和二萜糖苷的含量分別增加60%，79%，19%和29%，胰蛋白酶抑制劑活性增強80%。同時，JA浸種后6周，云煙87植株干質量與對照植株差異不顯著。JA浸種可以提高云煙87對斜紋夜蛾的抗性，同時不影響其產量。

關鍵詞：茉莉酸浸種；斜紋夜蛾；抗蟲性

中圖分類號：S435.72 文章編號：1007-5119（2018）02-0076-06 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.02.011

Effects of Jasmonic acid Seed Treatment on Yunyan 87 Resistance to Spodoptera litura

MA Canrong1，2， YAN Feihong1，2， YANG Fei1，2， TANG Jinxiang1，2， WANG Lei1*

（1. Department of Economic Plants and Biotechnology， Yunnan Key Laboratory for Wild Plant Resources， Kunming Institute of Botany， Chinese Academy of Sciences， Kunming 650201， Yunnan China； 2. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China）

Abstract： To test whether application of jasmonic acid （JA） to seeds influence the resistance of tobacco （Var. Yunyan87） to insects， the herbivore performance of Spodoptera litura， as well as the contents of JA and JA-Ile of the Yunyan87 plants were measured. The caterpillars feeding on the Yunyan 87 plants from JA-treated seeds gained 15% less weight than those grown on the control plants. After simulated S. litura larval feeding， JA and JA-Ile （a bioactive signal which can induce defenses to arthropod herbivores） accumulation was 41% and 42% higher in tobacco plants from JA-treated seeds， respectively. Meanwhile， several JA-Ile-dependent defensive metabolites including caffeoylputrescine， dicaffeoylspermidine， nicotine， diterpene glycosides， and the activities of trypsin proteinase inhibitors increased 60%， 79%， 19%， 29%， and 80%， respectively， in tobacco grown from JA-treated seeds. Importantly， the JA treatment to seeds did not influence the growth of plants： the dry weight of 6-week-old plants grown from the JA-treated seeds was not reduced. We conclude that application of JA to seeds increases tobacco resistance to S. litura， without reducing the yield.

Keywords： treating seeds with jasmonic acid； Spodoptera litura； insect-resistance

斜紋夜蛾、煙青蟲等鱗翅目夜蛾科咀嚼式口器昆蟲，以幼蟲啃食煙葉嚴重影響煙葉的品質及產量。最初，人們采用化學防治控制煙草蟲害，但是隨著化學農藥的大面積使用和長時間的積累，單一防治方法的弊端也開始慢慢顯現。農藥的高殘留量、害蟲抗藥性等問題，給生態環境和食品安全帶來巨大隱患，人們轉而尋找其他方式防治煙草蟲害。

茉莉酸（Jasmonic acid， JA）及其前體和衍生物，統稱茉莉酸類物質（Jasmonates， JAs）是調控植物抵御昆蟲取食的重要植物激素。在未被昆蟲取食的情

基金項目：云南省應用基礎研究計劃重點項目“茉莉酸-異亮氨酸結合物羥基化酶基因應用于創制高抗蟲性作物的研究”（2017FA015）

1.5.2 模擬斜紋夜蛾取食和JA、JA-Ile的含量測定 用云煙87葉片飼喂100頭3～5齡期的斜紋夜蛾幼蟲，用移液槍吸取幼蟲吐出的口腔分泌物，轉移到離心管中，離心管置于冰上以防口腔分泌物受熱失效。播種后5周的JA浸種與對照的植株各5株，用劃布輪統一在第4片真葉上平行中脈左右兩邊各劃3下，并立刻在劃出的小孔中涂抹25 ?L用去離子水按1：1稀釋的斜紋夜蛾口腔分泌物。上述方法處理0.5 h后，每株取200 mg處理部位的葉片，用含有JA的內標（D6-JA，20 ng/mL）和JA-Ile的內標（D6-JA-Ile，5 ng/mL）的乙酸乙酯溶液提取200 mg煙葉中的激素，提取的詳細步驟參考LUO等[7]使用的方法，激素測定儀器為液相色譜-質譜聯用分析儀。

1.5.3 抗蟲次級代謝物質以及TPI活性測定 播種后5周的JA浸種與對照的云煙87植株各5棵，在斜紋夜蛾幼蟲取食7 d后，稱取2份第4片煙葉樣品200 mg，其中一份用于提取尼古丁、CP、DCS和DTG，提取液包含40 %（V/V，溶劑為去離子水）甲醇，0.1 %（V/V，溶劑為去離子水）乙酸，50 ng/mL的尼古丁內標，液相色譜-質譜聯用分析儀測定；另一份用于TPI活性測定，參考VAN DAM等[8]的方法。

1.5.4 煙草植株的總干重測定 播種后6周的JA浸種與對照植株各10株，取地上部分，100 ℃干燥箱內烘3 h，稱重。

1.6 數據處理

使用Excel 2013對數據進行統計分析。文中數據均為（平均值±標準誤）格式，顯著性分析方法為t檢驗。

2 結 果

2.1 JA浸種對云煙87抗蟲性的影響

利用萌發后5周的JA浸種處理和對照葉片飼喂斜紋夜蛾2齡幼蟲，7 d后稱量幼蟲的重量來明確JA浸種對云煙87抗蟲性的影響。結果顯示（圖1），JA浸種植株相對于對照，斜紋夜蛾幼蟲重量呈降低趨勢，對照植株上幼蟲平均重量為100.9 mg，JA浸種植株上幼蟲平均重量為86.9 mg，降低了15%，差異顯著。這說明JA浸種顯著抑制了斜紋夜蛾幼蟲對云煙87植株葉片的取食。

2.2 JA浸種對云煙87中JA和JA-Ile含量的影響

對JA浸種與對照植株葉片進行模擬斜紋夜蛾取食，0.5 h后取樣，提取并通過液相-質譜聯用儀器測定植物激素JA及JA-Ile的含量。結果顯示，模擬取食前，JA浸種及對照植株葉片中的JA及JA-Ile本底水平的含量均非常低：對照浸種植株中JA本底含量僅為6.95 ng/g鮮質量，JA-Ile本底含量為0.34 ng/g鮮質量，JA浸種植株中JA本底含量僅為3.19 ng/g鮮質量，JA-Ile本底含量為0.4 ng/g鮮質量；模擬斜紋夜蛾取食后，JA浸種植株與對照植株的JA和JA-Ile含量均呈現上升趨勢，且JA浸種植

株的JA和JA-Ile的含量分別是對照植株的1.69倍及1.74倍（圖2）；經分析，兩個處理組之間JA和JA-Ile的含量差異顯著。說明模擬斜紋夜蛾取食后，JA浸種的云煙87植株可以合成更多的JA和JA-Ile。

2.3 JA浸種對云煙87植株中的抗蟲化合物含量的影響

JA浸種顯著減少斜紋夜蛾幼蟲對其植株的取食（圖1），JA浸種與對照植株被斜紋夜蛾幼蟲取食7 d后，取樣測定抗蟲次生代謝物尼古丁、CP、DCS和DTG的含量及TPI活性。結果表明（圖3），JA浸種植株相對于對照植株，其上述抗蟲化合物含

注：**， p<0.01（n=60）。Note： **， p<0.01（n=60）.

圖1 JA浸種和對照的云煙87上斜紋夜蛾幼蟲質量比較

Fig. 1 Comparison in larval mass of Spodoptera litura after fed on Yunyan87 plants grown from JA-treated or control-treated seeds

注：*，p<0.05；**，p<0.01（n=3或4）。mf，鮮質量。Note： *， p<0.05； **， p<0.01 （n=3 or 4）. mf， fresh mass.

圖2 JA浸種和對照浸種的云煙87在模擬斜紋夜蛾取食后JA和JA-Ile含量的比較

Fig. 2 Comparison in contents of JA or and JA-Ile in tobacco （var. Yunyan87） plants grown from JA-treated or control-treated seeds after simulated Spodoptera litura feeding

量呈現升高趨勢。JA浸種煙株的尼古丁、CP、DCS、煙堿Ⅶ的相對含量分別是對照植株的1.2倍，2.5倍，4.7倍和1.4倍，JA浸種煙株的TPI活性是對照植株的5.7倍。除尼古丁和煙堿Ⅶ外，CP、DCS含量和TPI活性在對照植株和JA浸種植株之間差異顯著。結果說明JA浸種促使植株在斜紋夜蛾取食后合成更多的抗蟲化合物，幼蟲取食量降低，這是導致斜紋夜蛾幼蟲重量減少的直接原因。

2.4 JA浸種對云煙87植株干質量的影響

為了明確JA浸種是否影響云煙87植株的干質量，稱量了萌發6周后JA浸種和對照云煙87植株的干質量。結果顯示（圖4），10棵JA浸種云煙植株的總干質量為57.37 g，10棵對照植株總干質量為55.15 g，差異不大，說明JA浸種對其植株的總干質量影響較小。

3 討 論

大量研究發現茉莉酸是重要的抗蟲響應激素，昆蟲取食直接誘導茉莉酸含量的增加，從而將導致抗蟲化合物含量的上升[9]；但是，茉莉酸浸種這一方式對植物抗蟲性影響的研究較少。本研究發現生長在茉莉酸浸種后的煙株上的斜紋夜蛾幼蟲，害蟲體質量較生長在對照煙株上的斜紋夜蛾幼蟲輕，且差異顯著，進一步的研究表明，茉莉酸浸種造成煙草植株對斜紋夜蛾抗性的增加，同樣與茉莉酸含量升高有關。由于植株被昆蟲取食后，能產生更多的

注：*， p<0.05；**，p<0.01（n=3或4）。mf，鮮質量；mp，總蛋白質量。

Note： *， p<0.05； **， p<0.01（n=3 or 4）. mf， fresh mass. mp， total protein mass.

圖3 JA浸種和對照浸種的云煙87植株斜紋夜蛾幼蟲取食后抗蟲次級代謝物含量的比較

Fig. 3 Comparison in contents of secondary metabolites in tobacco （var. Yunyan87） plants grown from JA-treated or control-treated seeds after Spodoptera litura feeding

圖4 JA浸種和對照浸種云煙87植株總干質量的比較

Fig. 4 Comparison in total dry mass of tobacco （Yunyan87） plants grown from JA-treated and control-treated seeds.

茉莉酸，轉變為生物活性茉莉酸—JA-Ile，受JA-Ile調控的抗蟲次生代謝物的合成隨之增加，這些抗蟲次生代謝物包括TPI、二萜糖苷類物質等。JA浸種提高植物對咀嚼式昆蟲的抗性可能具有一定的普遍性，先前的研究發現，茉莉酸浸種同樣可提高番茄對咀嚼式口器昆蟲—煙草天蛾（M. sexta）的抗性[5]。我們的研究更進一步地從代謝水平解釋JA浸種如何提高植株對咀嚼式昆蟲的抗性。茉莉酸途徑是否參與對刺吸式昆蟲的防御還很不清楚，因為刺吸式昆蟲通常誘導植物水楊酸（SA）防御途徑[10]。有趣的是，茉莉酸浸種還能提高番茄對白粉虱（O. neolycopersici）、紅蜘蛛（T. urticae）、桃蚜（M. persicae）等刺吸式昆蟲的抗性[5]。茉莉酸浸種能否提高栽培煙草對刺吸式昆蟲的抗性還有待進一步研究。此外，我們的研究顯示，茉莉酸浸種這一處理方式使云煙87對斜紋夜蛾的抗性增強的效果至少可以持續到萌發后6周，這種效果能否持續更長時間，也還需要進一步研究。

外源施加茉莉酸或提高植物中內源茉莉酸含量，雖然可以提高植物的抗蟲性，但是同時也會抑制植物的生長[11]，而茉莉酸浸種并沒有降低煙草植株在萌發后6周內的生長，我們推測這是由于茉莉酸浸種并未引起植物體內茉莉酸的本底水平升高，因而也不足以抑制煙株的生長發育。JA浸種后，只有煙株被斜紋夜蛾取食后，才可誘導JA和JA-Ile含量的增加，并造成抗蟲次生代謝物的合成增加，煙株抗蟲性增強；而未受到斜紋夜蛾取食時，煙株

中的JA及JA-Ile水平與對照植物的同樣低，不會造成煙株生長受抑制。

4 結 論

茉莉酸浸種使云煙87植株至少在萌發后6周內，對斜紋夜蛾的抗性明顯增強，對植株的干質量沒有影響。因而，茉莉酸浸種是一種綠色有效的煙草害蟲防治措施，有潛在的推廣應用價值。

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