外源茉莉酸誘導(dǎo)桑枝對(duì)桑天牛產(chǎn)生抗性的化學(xué)機(jī)制研究.pdf

1、桑天牛(Apriona germari)是我國(guó)重要的蛀干害蟲，嚴(yán)重影響了我國(guó)的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。多年來，對(duì)桑天牛的防治不僅防治效率低，而且效果不明顯。桑天牛卵嚙小蜂是桑天牛卵期重要的寄生性天敵，在林間具有較高的寄生率，在桑天牛生物防治方面起著重要作用。茉莉酸(jasmonic acid，JA)是一種重要的植物生長(zhǎng)激素，是植物抵抗植食性昆蟲的重要調(diào)節(jié)者。為此，本試驗(yàn)以JA為誘導(dǎo)因子，以桑樹為研究對(duì)象，通過對(duì)桑天牛成蟲取食的生物測(cè)定試驗(yàn)和

2、對(duì)桑天牛卵嚙小蜂的生物測(cè)定試驗(yàn)，從直接抗蟲作用和間接抗蟲作用兩個(gè)方面，研究外源JA誘導(dǎo)桑枝對(duì)桑天牛產(chǎn)生抗性的化學(xué)機(jī)制，旨在為桑天牛治理提供理論依據(jù)，主要研究結(jié)果如下:
　　(1)以濃度為10、100和1000μmol/L的JA分別處理桑枝，測(cè)定不同時(shí)間段各處理桑枝對(duì)桑天牛成蟲取食面積的影響。結(jié)果表明:不同濃度的JA處理桑枝24或48h后，桑天牛成蟲對(duì)桑枝的取食面積與對(duì)照無顯著差異(P＞0.05)。處理72h后，桑天牛僅對(duì)1000μ

3、mol/LJA處理桑枝的取食面積明顯低于對(duì)照(P=0.037)。Sperman等級(jí)相關(guān)性分析表明，JA濃度與桑天牛成蟲的取食面積呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.311，P=0.000）。因此，誘導(dǎo)桑枝對(duì)桑天牛產(chǎn)生直接抗性的茉莉酸最佳濃度為1000μmol/L。
　　(2)以濃度為1000μmol/L的JA處理桑枝，分別測(cè)定處理不同時(shí)間后桑枝內(nèi)抗蟲次生物質(zhì)含量及防御酶活性的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明:JA處理后的4～72h，桑枝內(nèi)多酚氧化酶(PP

4、O)活性均明顯高于對(duì)照，且在48h時(shí)達(dá)到最大值;胰蛋白酶抑制劑(TI)活性和單寧含量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)均呈逐漸上升的趨勢(shì)，但僅在72h時(shí)明顯高于對(duì)照;JA也促進(jìn)了桑枝內(nèi)總酚含量的提高，且在處理后48h時(shí)達(dá)到顯著程度，72h時(shí)又降低至對(duì)照水平。說明外源JA可促進(jìn)桑枝內(nèi)抗蟲次生物質(zhì)含量及防御酶活性顯著提高。以不同濃度的胰蛋白酶抑制劑和單寧分別處理桑枝，以蒸餾水處理的桑枝為對(duì)照，通過選擇試驗(yàn)研究不同處理桑枝對(duì)桑天牛成蟲取食面積的影響。結(jié)果表明，0

5、.01、0.1mg/mL的單寧和0.1mg/mL的胰蛋白酶抑制劑均可使桑天牛成蟲的取食面積顯著降低(P＜0.05)，說明胰蛋白酶抑制劑和單寧是抑制桑天牛取食的重要物質(zhì)。可見，JA通過誘導(dǎo)桑枝內(nèi)胰蛋白酶抑制劑活性及單寧含量的提高抑制桑天牛成蟲取食，是JA誘導(dǎo)桑枝對(duì)桑天牛產(chǎn)生直接抗性的重要化學(xué)機(jī)制。
　　(3)以濃度為10、100和1000μmol/L的JA分別處理桑枝，利用Y-型嗅覺儀測(cè)定不同時(shí)間段各處理桑枝對(duì)桑天牛卵嚙小蜂趨性行為

6、的影響。結(jié)果表明:在10μmol/L JA處理后的不同時(shí)間內(nèi)，桑枝對(duì)桑天牛卵嚙小蜂均未表現(xiàn)出明顯的引誘作用;當(dāng)JA濃度為100μmol/L時(shí)，桑枝僅在處理48h后對(duì)桑天牛卵嚙小蜂具有顯著的引誘活性;然而，1000μmol/LJA處理24和48h后，桑枝對(duì)桑天牛卵嚙小蜂的引誘活性明顯高于對(duì)照(24h，P＜0.05;48h，P＜0.01)，72h后桑枝的引誘作用消失。Spearman等級(jí)相關(guān)性分析表明，JA濃度與桑枝對(duì)桑天牛卵嚙小蜂的引誘百

7、分率顯著正相關(guān)(ρ=0.791，P=0.006)。因此，誘導(dǎo)桑枝對(duì)桑天牛卵嚙小蜂產(chǎn)生引誘作用的JA最佳濃度為1000μmol/L。
　　(4)用濃度為1000μmol/L的JA處理桑枝，以蒸餾水處理的桑枝為對(duì)照，采用動(dòng)態(tài)頂空法收集JA處理不同時(shí)間后的桑枝揮發(fā)物，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)對(duì)桑枝揮發(fā)物進(jìn)行定性定量分析，研究JA處理對(duì)桑枝揮發(fā)物的組分及釋放速率的影響。結(jié)果表明:JA處理后的桑枝揮發(fā)物組分包括醇類、酯類、萜類

8、物質(zhì)、芳香族化合物和含氮化合物，其中萜類物質(zhì)種類最多（13種）。隨著處理時(shí)間的變化，桑枝揮發(fā)物組分及總釋放速率也隨之發(fā)生改變。處理24h后，桑枝釋放出18種組分，比對(duì)照多11種組分，其總釋放速率也明顯提高，為對(duì)照的8.2倍;48h后桑枝釋放出22種組分，比對(duì)照多15種組分，其總釋放速率進(jìn)一步提高，為對(duì)照的44.6倍;72h后桑枝釋放出13種組分，比對(duì)照多6種組分，其總釋放速率大幅降低，為對(duì)照的3.9倍，但與對(duì)照無顯著差異?？梢?，JA能誘

9、導(dǎo)桑枝揮發(fā)物的大量釋放及新組分的產(chǎn)生。
　　(5)采用動(dòng)態(tài)頂空法收集JA（1000μmol/L）處理48h后的桑枝揮發(fā)物，通過氣相色譜-觸角電位聯(lián)用儀(GC-EAD)和氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)篩選和鑒定對(duì)桑天牛卵嚙小蜂有EAD活性的化合物，并比較這些活性組分的釋放速率在JA處理桑枝與對(duì)照桑枝間的差異。結(jié)果分析表明:桑枝經(jīng)JA處理后，其揮發(fā)物中的Z-3-己烯醇、γ-萜品烯、β-水芹烯、紫蘇烯、水楊酸甲酯及3種未知化合物使桑

10、天牛卵嚙小蜂產(chǎn)生明顯的EAD反應(yīng)，并且β-水芹烯、紫蘇烯和水楊酸甲酯的釋放量明顯高于對(duì)照，其中β-水芹烯和紫蘇烯僅存在于茉莉酸處理后桑枝的揮發(fā)物中，而Z-3-己烯醇的釋放速率與對(duì)照無顯著差異。利用不同濃度的化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)品分別對(duì)桑天牛卵嚙小蜂進(jìn)行嗅覺行為測(cè)定。結(jié)果表明:不同濃度的Z-3-己烯醇、γ-萜品烯對(duì)寄生蜂的引誘作用與對(duì)照均無顯著差異;β-水芹烯(0.1％)、紫蘇烯(0.1％)和水楊酸甲酯(0.01％、0.001％)對(duì)該寄生蜂具有顯著的

11、引誘作用。綜上所述，JA通過誘導(dǎo)桑枝大量釋放β-水芹烯、紫蘇烯和水楊酸甲酯等對(duì)桑天牛卵嚙小蜂具有引誘活性的化合物，是外源JA誘導(dǎo)桑樹對(duì)桑天牛產(chǎn)生間接抗性的重要化學(xué)機(jī)制。
　　(6)JA(1000μmol/L)處理24和48h后，桑枝對(duì)桑天牛卵嚙小蜂的引誘活性逐漸增強(qiáng)，在48h時(shí)對(duì)寄生蜂的引誘活性達(dá)到最大值，而此時(shí)間段內(nèi)桑枝對(duì)桑天牛的取食量并沒有顯著影響;JA處理72h后，桑枝對(duì)寄生蜂時(shí)引誘活性消失，但此時(shí)桑枝對(duì)桑天牛的取食卻表現(xiàn)出