香蕉次生物質含量與其對球莖象甲的抗性關系

李科明，舒海燕，常勝合，張 晉

(1.中國熱帶農業科學院 海口實驗站，海南 海口 571101； 2.廣西農業科學院 植物保護研究所，廣西 南寧 530007)

香蕉是我國重要的熱帶水果，在我國華南農業經濟發展中起到重要作用[1]。香蕉球莖象甲(CosmopolitessordidusGermar)屬鞘翅目、象蟲科，是香蕉生產過程中的主要害蟲，主要蛀食香蕉球莖和假莖基部，使得香蕉根部吸收的營養物質難以輸送到香蕉葉片，影響香蕉光合作用。此外，香蕉球莖上的蛀道或孔洞，不僅影響香蕉植株的堅實度，同時為香蕉枯萎病、線蟲等病原微生物的入侵提供了機會。對于香蕉球莖象甲的防治，國內外仍主要采用化學農藥防治[2-5]。雖然化學等藥防治見效快、防治效果好，但長期大量使用化學農藥，易造成香蕉果實農藥殘留增高、蕉園環境污染加劇及害蟲抗藥性上升等問題。

采用抗病蟲植物品種，是植物病蟲害綜合防治的重要措施之一，已在多種植物病蟲害防治實踐中發揮作用[6-7]。植物抗蟲機制有非選擇性、抗生性和耐害性3種。非選擇性是植物通過釋放某些化學氣味物質或者通過改變葉片顏色、形狀、株形，體表生刺或腺毛等形態特征使害蟲不選擇其取食、產卵從而達到免受害蟲危害。抗生性是植物通過產生酚類、生物堿等次生物質或者植物體內缺乏昆蟲生長發育的必須物質，使昆蟲在取食后生長緩慢、發育不良、壽命縮短、生殖能力減弱甚至死亡，從而控制害蟲的種群數量。耐害性是植物被害蟲取食后表現出的忍受能力或者起到補償危害作用的再生長或再繁殖能力[8]。非選擇抗性和抗生性被眾多學者廣為認同，而耐害性，有學者認為其只是植物生長特性表現出來的最終結果而不是真正的抗性[9]。

目前，國內外還沒有抗蟲香蕉品種，有關香蕉品種抗蟲機制的研究很少[10]，嚴重影響我國香蕉抗蟲品種的選育。總酚和單寧是植物體內存在的重要次生代謝物，與植物抗蟲性密切相關，在許多植物上都開展了總酚、單寧等植物次生物質含量與其抗蟲性關系的研究[11-13]。目前，鮮見香蕉總酚、單寧等植物次生物質含量與其抗蟲性關系的相關報道。研究以田間種植的6個香蕉品種為材料，利用球莖平均蛀道數比值法評價香蕉品種對球莖象甲的抗性，采用香草醛法和福林酚法分別測定了各香蕉品種單寧、總酚含量，并分析香蕉單寧、總酚含量與其對球莖象甲的抗性，旨在探索香蕉品種對球莖象甲的抗性機理，為抗蟲香蕉品種的選育提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

香蕉品種：巴西蕉、寶島蕉、粵科1號、廣粉1號、南天皇和海貢蕉，6個品種組培苗均由中國熱帶農業科學院海口實驗站組培中心提供，于2019年3月分小區種植于海口實驗站儋州基地，采用常規的栽培管理方式，香蕉種植期間不施用任何化學藥劑。

試劑：香草醛、兒茶素、沒食子酸、福林酚試劑購自Sigma公司，甲醇、碳酸鈉、濃鹽酸購自西隴化工股份有限公司。

儀器：U-T6紫外可見分光光度計(屹譜儀器制造上海有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 香蕉營養生長盛期和抽蕾期取各品種香蕉球莖，樣品用蒸餾水沖洗干凈后切成小塊，自然晾干后60℃烘至恒重，經粉碎過60目篩，干粉置于-20℃冰箱保存備用。每品種3個重復。

1.2.2 不同香蕉品種對球莖象甲抗性測定 田間自然感蟲情況下，于2019年11月、2020年3月和8月3次調查球莖象甲的危害情況并記錄香蕉球莖上的蛀道數，每個香蕉品種調查10株。香蕉對球莖象甲的抗性評定采用平均蛀道數比值法，計算公式：蛀道數比值=某香蕉品種的蛀道數/全部香蕉品種的平均蛀道數。將3次調查獲得的香蕉球莖蛀道數比值平均，根據平均蛀道數比值的不同，將香蕉對球莖象甲的抗性分成5級，高抗：0～0.2；抗：0.21～0.4；中抗：0.41～0.8；感蟲：0.81～1.2；高感：1.2以上。

1.2.3 單寧含量測定 單寧含量采用香草醛法測定[14]。以兒茶素作為標準品，制作標準曲線，用于測定樣品單寧含量。標準曲線按如下步驟制作：先將兒茶素標準品用70%甲醇配制成濃度分別為0 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、30 μg/mL、40 μg/mL和50 μg/mL的兒茶素標準溶液。再將0.5 mL兒茶素標準溶液加入到以鋁箔遮光的試管中，再加入3 mL 4%香草醛甲醇溶液和1.5 mL濃鹽酸，放入20℃的水浴中反應20 min，蒸餾水作空白對照，分光光度計在510 nm處測定吸光度。以吸光度值為縱坐標，兒茶素濃度為橫坐標繪制標準曲線。

樣品單寧含量測定：稱取各樣品干粉1 g，置于250 mL三角瓶中，加入50 mL 70%甲醇水溶液，封口后放入搖床，100 r/min震蕩提取2 h，經雙層濾紙過濾后，收集濾液備用。將0.5 mL濾液移入以鋁箔遮光的試管中，加入3 mL 4%香草醛甲醇溶液和1.5 mL濃鹽酸，放入20℃的水浴中反應20 min，蒸餾水作空白對照，用分光光度計在510 nm處測定吸光度。然后按照單寧含量=V/(20×W)×100%，計算樣品單寧含量。式中，V為標準曲線查得的單寧濃度μg/mL，W為樣品質量g。

1.2.4 總酚含量測定 總酚含量測定采用福林酚法[15]。以沒食子酸作為標準品，制作標準曲線，用于測定樣品總酚含量。標準曲線按如下步驟制作：先將沒食子酸標準品用蒸餾水配制成濃度分別為0 μg/mL、12.5 μg/mL、25 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、200 μg/mL和400 μg/mL的標準溶液。再將1 mL沒食子酸標準液加入到15 mL試管中，分別加入1 mL福林酚顯色劑及3 mL 20%碳酸鈉，放入50℃的水浴中反應30 min，分光光度計在765 nm處測定吸光度。以吸光度值為縱坐標，沒食子酸濃度為橫坐標繪制標準曲線。

樣品總酚含量測定：稱取各樣品干粉2 g，用50 mL蒸餾水溶解，以3 000 r/min離心10 min，收集上清液備用。將1 mL樣品液加入到15 mL試管中，再加入1 mL福林酚顯色劑及3 mL 20%碳酸鈉，放入50℃的水浴中反應30 min，分光光度計在765 nm處測定吸光度。然后按照總酚含量=V/(20×W)×100%，計算樣品總酚含量。式中，V為從標準曲線查得的總酚濃度μg/mL，W為樣品質量g。

1.3 數據統計分析

采用SPSS 16.0軟件Tukey法對各品種香蕉總酚、單寧含量進行多重比較分析，采用線性回歸法分析香蕉總酚和單寧含量與其對球莖象甲抗性的關系。數據顯著差異水平設置為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同香蕉品種對球莖象甲的抗性

從表1可知，廣粉1號為高抗品種，其球莖上平均蛀道數比值為0.14；海貢蕉的抗性僅次于廣粉1號，其球莖上平均蛀道數比值為0.36，屬于抗蟲品種；南天黃和粵科1號為中抗品種，其球莖上平均蛀道數比值分別為0.58和0.72；寶島蕉為感蟲品種，其球莖上平均蛀道數比值為1.14；巴西蕉為高感品種，其球莖上平均蛀道數比值為1.26。

表1 不同香蕉品種對球莖象甲的抗性

2.2 不同香蕉品種球莖的單寧含量

從表2可知，在香蕉營養生長盛期和抽蕾期，各品種香蕉球莖單寧含量均存在顯著差異。在香蕉營養生長盛期，各品種香蕉球莖單寧含量為9.48～18.76 mg/g，其中廣粉1號含量最高，為18.76 mg/g；巴西蕉含量最低，為9.48 mg/g，其余品種香蕉單寧含量依次為海貢蕉>南天黃>粵科1號>寶島蕉。在香蕉抽蕾期，各品種香蕉球莖單寧含量為9.57～18.86 mg/g，其中廣粉1號含量最高，為18.86 mg/g；巴西蕉含量最低，為9.57 mg/g，其余品種香蕉單寧含量依次為海貢蕉>南天黃>粵科1號>寶島蕉。香蕉營養生長盛期和抽蕾期，各品種香蕉球莖單寧含量大小均表現為廣粉1號>海貢蕉>南天黃>粵科1號>寶島蕉>巴西蕉，而且各品種香蕉抽蕾期單寧含量均大于其營養生長盛期單寧含量。

表2 不同香蕉品種球莖的單寧含量 mg/g

2.3 不同香蕉品種球莖的總酚含量

從表3可知，在香蕉營養生長盛期和抽蕾期，各品種香蕉球莖總酚含量均存在顯著差異。在香蕉營養生長盛期，各品種香蕉球莖總酚含量為3.62～18.95 mg/g，其中海貢蕉含量最高，為18.95 mg/g；巴西蕉含量最低，為3.62 mg/g，其余品種香蕉總酚含量依次為廣粉1號>寶島蕉>南天黃>粵科1號。在香蕉抽蕾期，各品種香蕉球莖總酚含量為4.46～18.98 mg/g，其中海貢蕉含量最高，為18.98 mg/g；巴西蕉含量最低，為4.46 mg/g，其余品種香蕉總酚含量依次為廣粉1號>南天黃>寶島蕉>粵科1號。此外，各品種香蕉抽蕾期總酚含量均大于其營養生長盛期總酚含量。

表3 不同香蕉品種球莖的總酚含量 mg/g

2.4 不同抗性香蕉品種單寧和總酚含量與其對球莖象甲抗性的相關性

從表4可知，香蕉營養生長盛期和抽蕾期球莖的單寧含量與其對球莖象甲抗性顯著負相關，高抗品種球莖單寧含量高，球莖象甲平均蛀道數比值則低。而感蟲品種球莖單寧含量低，球莖象甲平均蛀道數比值卻高。此外，香蕉營養生長盛期和抽蕾期球莖總酚含量與其對球莖象甲抗性相關性不顯著。

表4 6個香蕉品種對球莖象甲抗性與其球莖總酚和單寧含量關系

3 結論與討論

香蕉象甲是香蕉上最主要的害蟲，根據危害部位不同分為香蕉假莖象甲和球莖象甲。現有研究中，利用假莖誘捕法測定了廣粉1號、海貢蕉、巴西蕉、寶島蕉對假莖象甲的非選擇抗性，發現廣粉1號和海貢蕉對假莖象甲的抗性顯著高于巴西蕉和寶島蕉[10]。本試驗研究廣粉1號、海貢蕉、巴西蕉等香蕉品種對球莖象甲的抗性，結果與已有的研究類似，廣粉1號和海貢蕉對球莖象甲的抗性也顯著高于巴西蕉和寶島蕉。因此，廣粉1號和海貢蕉對兩種香蕉象甲的抗性均好于巴西蕉和寶島蕉。此外，有關香蕉品種抗蟲性研究，仍主要集中于對假莖象甲抗性的研究。開展對球莖象甲抗性的研究，將有助于全面了解香蕉品種的抗蟲性。

關于香蕉品種對球莖象甲的抗性評價指標，國內外鮮見報道。在香蕉抗假莖象甲的抗性評價指標研究方面，有學者采用假莖象甲成蟲、幼蟲蟲口密度作為評價指標[16]，或采用成幼蟲蟲口密度結合蛀道數作為評價指標[17]，還有采用假莖象甲幼蟲體重、頭殼寬度等幼蟲發育指標作為評價指標[18]。參考以上評價指標并適當改進，研究采用平均蛀道數比值大小作為香蕉品種抗球莖象甲的評價指標，是一種嘗試。對于香蕉品種抗球莖象甲的評價指標，有必要加強研究，建立更為合理被大多數學者廣為接受的香蕉抗球莖象甲評價指標。此外，本研究測定香蕉抗蟲性級別是相對抗性，加之目前還沒有公認的絕對抗球莖象甲的香蕉品種，所以生產上選用抗蟲香蕉品種時還需要進一步驗證。

香蕉球莖單寧和總酚含量測定結果表明，在香蕉營養生長盛期和抽蕾期，各品種香蕉單寧和總酚含量均存在顯著差異，且各品種香蕉抽蕾期單寧和總酚含量均大于其營養生長盛期單寧和總酚含量。抗性相關分析表明，香蕉球莖單寧含量與其對球莖象甲抗性顯著負相關，而香蕉球莖總酚含量與其對球莖象甲抗性相關性不顯著。單寧是植物體內廣泛存在的一種重要的次生代謝物，能夠影響昆蟲的取食以及使昆蟲生長發育不良，與植物抗蟲性密切相關。賈彥霞等[12]報道辣椒單寧含量與其對西花薊馬的抗性顯著負相關。楊宇暉等[14]研究認為蕾期棉鈴單寧含量與其對綠盲蝽抗性顯著負相關。本研究與前人研究結果類似，香蕉球莖單寧含量與其對球莖象甲的抗性顯著負相關。因此，提高香蕉球莖單寧含量，可能成為香蕉抗蟲育種的重要途徑之一。與香蕉抗蟲性相關的因子眾多，試驗研究了香蕉球莖單寧和總酚含量與其對球莖象甲抗性的關系，其他一些與植物形態抗性相關因子如株形、株高、表層厚度等以及與植物生化抗性相關因子如營養物質含量包括蛋白質含量、可溶性糖含量等以及植物次生物質包括生物堿含量以及萜烯類化合物含量，還有待進一步研究。