木麻黃抗星天牛品系篩選及抗性機(jī)理初步研究.pdf

1、木麻黃Caruarinaceae是我國東南沿海前沿最重要的防風(fēng)林樹種，現(xiàn)有木麻黃 Casuaina spp.基干林造于上世紀(jì)50年代，部分已進(jìn)入自然衰退期，亟待更新。且由于栽植面積大、純林種植、種質(zhì)資源良莠不齊、經(jīng)營管理較為粗放等原因，病蟲害較為嚴(yán)重，尤其是蛀干害蟲星天牛Anoplophora chinensis(Forster)；因此，使得抗星天牛品系篩選和抗性機(jī)理研究變得十分迫切。為了篩選優(yōu)良的抗性木麻黃品系，給沿海防護(hù)林更新造林提

2、供選擇，本研究對惠安赤湖國有林場種質(zhì)資源庫保存的48個木麻黃品系進(jìn)行了針對抗星天牛能力的篩選工作，并對木麻黃抗性機(jī)理進(jìn)行了初步研究，現(xiàn)將研究結(jié)果摘要如下：
　　1木麻黃抗性品系篩選研究
　　48個木麻黃品系的抗逆性和生長特性均存在差異。于2011年7月份，對林間各木麻黃品系的平均胸徑和保存率進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，平均胸徑和保存率在48個品系中變異均較大，胸徑4.00cm～8.00cm，大致呈駝峰狀分布；保存率在30.0％～100.0

3、%之間，大致呈現(xiàn)偏態(tài)分布。
　　2010～2012年在惠安赤湖國有防護(hù)林場對林間各品系木麻黃受星天牛為害情況進(jìn)行連年逐月調(diào)查的結(jié)果顯示，不同品系木麻黃受星天牛為害程度存在差異，但隨時間變化呈現(xiàn)相似的規(guī)律性。木麻黃的星天牛為害率呈現(xiàn)周期性變化，變化周期大約為1年，星天牛從當(dāng)年6月份到次年6月份大致為一個世代。由于星天牛卵的大量孵化，平均有蟲株率和平均蟲口密度均在8月份最高；而后由于低齡幼蟲大量死亡而急劇減小，并在10月份趨于穩(wěn)定；1

4、0月～次年3月有蟲株率和平均蟲口密度較為穩(wěn)定；4,5月份由于星天牛老熟幼蟲先后進(jìn)入蛹期均使其又進(jìn)一步減小。6月份～8月又開始另一個循環(huán)周期。8月份～10月份平均有蟲株率和平均蟲口密度減小程度存在不同品系中存在明顯差異。10月份有蟲株率和平均蟲口密度在各品系木麻黃中存在巨大分化。
　　根據(jù)平均胸徑、保存率、幼蟲為害率、羽化率對48個木麻黃品系進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，可將其分為差異較大的3個層級，即，第一層綜合指標(biāo)評價優(yōu)良，第二層綜合指標(biāo)評

5、價較優(yōu)，第三層綜合指標(biāo)評價一般。第一層共17個品系，包括東山2、惠28、抗風(fēng)、湛江2、惠37、抗8、廣東601、廣東A14、南山7、龍7-18、南山8、廣東A1-3、惠19、惠95、惠13、惠76、惠83。第二層也是17個品系，包括廣東503、平潭2、湛江1、湛江、廣東701-2、惠2、惠86、廣東701-3、惠1、惠45、惠77、廣東A8-2、抗2、抗3、惠59、抗1、湛江3。第三層共14個品系，包括東山9201、廣東A13、惠12、

6、惠18、龍4、廣東501、廣東A1、莆田20、惠88、廣東雜交、惠98、惠78、惠65、惠58。其中，第一層品系應(yīng)作為抗性木麻黃選育的目標(biāo)，尤其抗蟲能力極為突出的惠83、惠76和惠3，3個品系。48個木麻黃品系均具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力。對于像泉州這樣有星天牛為害歷史的地區(qū)，在選育更新造林品系時應(yīng)側(cè)重抗星天牛能力，抗木毒蛾Lymantria xylina Swinhoe能力則應(yīng)為輔助條件，比如惠83、惠76、龍7-18；而對于像莆田等有木毒蛾

7、成災(zāi)歷史的地區(qū)則應(yīng)以抗木毒蛾能力為主，以抗星天牛能力為輔選育木麻黃品系，如惠83、惠76、湛江3、廣東A8-2等。
　　2星天牛在不同品系木麻黃上完成生活史情況
　　星天牛的不同蟲態(tài)對木麻黃的防御行為敏感度不同，有些蟲態(tài)甚至完全不敏感。成蟲取食選擇試驗結(jié)果表明，星天牛成蟲補(bǔ)充營養(yǎng)存在選擇性，如第一層品系惠76的相對取食頻數(shù)和取食面積分別為0.056和3.24cm2，第二層品系廣東A8-2分別為0.185和67.19cm2。星

8、天牛成蟲的相對取食頻數(shù)和取食面積在不同品系上呈現(xiàn)的規(guī)律性較為一致，即第一層品系對星天牛成蟲存在一定的拒食和忌避作用，導(dǎo)致其在有其他補(bǔ)充營養(yǎng)材料的情況下傾向于不選擇和不取食這些品系。此外，研究表明星天牛成蟲的飛翔范圍大約為8～10m，因此取食選擇還能在一定程度上影響產(chǎn)卵范圍。
　　星天牛雌成蟲產(chǎn)卵選擇研究結(jié)果表明，星天牛雌成蟲在光滑、中等粗超程度、粗超3種樹皮類型木麻黃木段上的產(chǎn)卵數(shù)與刻槽數(shù)比率呈現(xiàn)隨粗糙程度增大逐漸升高的狀態(tài)，說明

9、樹皮粗糙程度確實能在一定程度上影響影響星天牛雌成蟲跗節(jié)在其上抓握的牢固性，提高其產(chǎn)卵的成功率。
　　星天牛卵孵化率試驗研究結(jié)果表明，星天牛卵孵化率在不同層級的木麻黃品系中的規(guī)律不明顯。不同品系木麻黃韌皮部含水率與木質(zhì)部的含水率均存在一定程度上的差異，但不影響星天牛卵的孵化率。
　　星天牛低齡幼蟲死亡率研究結(jié)果表明，抗蟲能力越高的木麻黃品系，其上星天牛8～10月份低齡幼蟲死亡率越高；抗蟲能力越低的木麻黃品系，其上星天牛低齡幼蟲

10、死亡率越低。如抗性能力優(yōu)良的第一層品系惠13的有蟲株減退率和蟲口減退率分別為蟲死亡率為95.58%和97.35%，抗性能力一般的第三層品系惠58分別為20.04%和23.92%。由此可得出，致使寄生在其上的星天牛低齡幼蟲死亡是木麻黃抗星天牛能力的一個很重要的方面。
　　星天牛羽化率實驗結(jié)果表明，層級越高、抗蟲能力越高的木麻黃品系，其上星天牛羽化率越低。星天牛在惠83、惠76、惠13、廣東A8-2、惠1、平潭2、莆田20、惠88和惠

11、58上的羽化率分別為0、0、0、6.55%、15.00%、4.38%、18.52%、37.21%、81.42%。
　　綜合以上各個研究結(jié)果可知，木麻黃對星天牛的抗性作用主要表現(xiàn)在：成蟲補(bǔ)充營養(yǎng)選擇、雌成蟲對樹皮類型的產(chǎn)卵選擇、低齡幼蟲致死率、羽化率，4個方面上。
　　3不同品系木麻黃內(nèi)含物含量差異及其抗性作用機(jī)理
　　從聚類結(jié)果圖中得出，惠83、惠76、惠13和莆田20、惠88、惠58的星天牛為害率分別處于兩個極端，是

12、極好的對比材料。另外，廣東A8-2、惠1和平潭2是第二層中栽植面積較大的品系。因此，該9個品系是木麻黃抗星天牛機(jī)理研究非常樣品。即，惠83、惠76、惠13作為抗蟲品系代表，廣東A8-2、惠1、平潭2作為中等抗蟲品系代表，莆田20、惠58和惠88作為感蟲品系代表。
　　不同品系木麻黃樹干樹皮粗糙程度比較結(jié)果顯示：麻黃樹皮形態(tài)在品系間變異較大，各品系樹皮表面皮孔密度、皮溝深淺等均存在巨大差異。9個木麻黃粗略定級為：惠83Ⅰ級、惠76Ⅰ

13、級、惠13Ⅲ級、廣東A8-2Ⅲ級、惠1Ⅱ級、平潭2Ⅰ級、田20Ⅲ級、惠58Ⅱ級、惠88Ⅲ級。整體上看抗蟲等級越高的木麻黃品系樹皮越光滑，抗蟲等級越低的品系樹皮越粗糙。同時，產(chǎn)卵試驗結(jié)果顯示，樹皮光滑的木麻黃木段上卵槽比相對較小，樹皮粗糙的木麻黃木段上卵槽比較大。通過光滑樹皮減低受害可視為木麻黃對星天牛的形態(tài)抗性。
　　不同品系木麻黃健康植株內(nèi)含物含量差異比較結(jié)果顯示：總體上抗蟲等級越高的木麻黃韌皮部和木質(zhì)部，總酚、單寧和黃酮3種次

14、生內(nèi)含物的含量越高，蛋白質(zhì)、可溶性糖、多糖含量越低。
　　木麻黃對天牛為害的應(yīng)激反應(yīng)研究結(jié)果顯示：木麻黃受害星天牛危害后，總酚、單寧、黃酮、蛋白質(zhì)、可溶性糖和多糖，6種內(nèi)含物含量出現(xiàn)一定程度上的變化，木質(zhì)部內(nèi)含物含量的變化規(guī)律與韌皮部不同，但在同一個部位，各品系間變化規(guī)律一致。結(jié)合木質(zhì)部、韌皮部試驗結(jié)果可知，內(nèi)含物變化首先是單寧、總酚、黃酮含量降低；之后可溶性糖含量升高；接著可溶性糖含量降低，總酚、黃酮、多糖含量升高；最后總酚、黃

15、酮降低，單寧含量升高。
　　內(nèi)含物與低齡幼蟲致死率關(guān)系的研究結(jié)果顯示：木麻黃有蟲株減退率和星天牛蟲口減退率與木質(zhì)部的總酚、單寧、黃酮含量呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)；與木麻黃樹干韌皮部的可溶性糖、總酚、單寧含量也呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)?？傮w上，木麻黃有蟲株減退率和星天牛蟲口減退率與木質(zhì)部和韌皮部的次生物質(zhì)含量呈現(xiàn)較大的關(guān)聯(lián)度較大，與營養(yǎng)物質(zhì)量呈現(xiàn)較大的關(guān)聯(lián)度較小。如，有蟲株減退率與總酚、單寧、黃酮、蛋白質(zhì)、可溶性糖、多糖的關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.6739

16、3、0.55128、0.47271、0.31318、0.25286、0.27846。而木麻黃抗蟲等級與卻營養(yǎng)物質(zhì)蛋白質(zhì)、可溶性糖、多糖含量關(guān)聯(lián)度較大，與次生內(nèi)含物總酚、單寧、黃酮含量關(guān)聯(lián)度較小。
　　木麻黃內(nèi)含物與星天牛羽化率關(guān)系的研究結(jié)果顯示：木麻黃抗蟲等級和羽化率均與木麻黃木質(zhì)部營養(yǎng)物質(zhì)蛋白質(zhì)、可溶性糖、多糖含量關(guān)聯(lián)度較大，與次生內(nèi)含物總酚、單寧、黃酮含量關(guān)聯(lián)度較小。
　　綜合來說木麻黃對星天牛的抗性主要表現(xiàn)在形態(tài)抗性和