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(guó)東南沿海前沿最重要的防風(fēng)林樹(shù)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(yíng)管理較為粗放等原因，病蟲(chóng)害較為嚴(yán)重，尤其是蛀干害蟲(chóng)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(duì)惠安赤湖國(guó)有林場(chǎng)種質(zhì)資源庫(kù)保存的48個(gè)木麻黃品系進(jìn)行了針對(duì)抗星天牛能力的篩選工作，并對(duì)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(gè)木麻黃品系的抗逆性和生長(zhǎng)特性均存在差異。于2011年7月份，對(duì)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(gè)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(guó)有防護(hù)林場(chǎng)對(duì)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(shí)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(gè)世代。由于星天牛卵的大量孵化，平均有蟲(chóng)株率和平均蟲(chóng)口密度均在8月份最高；而后由于低齡幼蟲(chóng)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(chóng)株率和平均蟲(chóng)口密度較為穩(wěn)定；4,5月份由于星天牛老熟幼蟲(chóng)先后進(jìn)入蛹期均使其又進(jìn)一步減小。6月份～8月又開(kāi)始另一個(gè)循環(huán)周期。8月份～10月份平均有蟲(chóng)株率和平均蟲(chóng)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(chóng)株率和平均蟲(chóng)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(chóng)為害率、羽化率對(duì)48個(gè)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(gè)層級(jí)，即，第一層綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)優(yōu)良，第二層綜合指標(biāo)評(píng)

5、價(jià)較優(yōu)，第三層綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)一般。第一層共17個(gè)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(gè)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(gè)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(chóng)能力極為突出的惠83、惠76和惠3，3個(gè)品系。48個(gè)木麻黃品系均具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力。對(duì)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(shí)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(duì)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(chóng)態(tài)對(duì)木麻黃的防御行為敏感度不同，有些蟲(chóng)態(tài)甚至完全不敏感。成蟲(chóng)取食選擇試驗(yàn)結(jié)果表明，星天牛成蟲(chóng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)存在選擇性，如第一層品系惠76的相對(duì)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(chóng)的相對(duì)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(duì)星天牛成蟲(chóng)存在一定的拒食和忌避作用，導(dǎo)致其在有其他補(bǔ)充營(yíng)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(chóng)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(chóng)產(chǎn)卵選擇研究結(jié)果表明，星天牛雌成蟲(chóng)在光滑、中等粗超程度、粗超3種樹(shù)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(shuō)明

9、樹(shù)皮粗糙程度確實(shí)能在一定程度上影響影響星天牛雌成蟲(chóng)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(yàn)研究結(jié)果表明，星天牛卵孵化率在不同層級(jí)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(chóng)死亡率研究結(jié)果表明，抗蟲(chóng)能力越高的木麻黃品系，其上星天牛8～10月份低齡幼蟲(chóng)死亡率越高；抗蟲(chóng)能力越低的木麻黃品系，其上星天牛低齡幼蟲(chóng)

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(chóng)株減退率和蟲(chóng)口減退率分別為蟲(chóng)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(chóng)死亡是木麻黃抗星天牛能力的一個(gè)很重要的方面。
　　星天牛羽化率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，層級(jí)越高、抗蟲(chóng)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(gè)研究結(jié)果可知，木麻黃對(duì)星天牛的抗性作用主要表現(xiàn)在：成蟲(chóng)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)選擇、雌成蟲(chóng)對(duì)樹(shù)皮類型的產(chǎn)卵選擇、低齡幼蟲(chóng)致死率、羽化率，4個(gè)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(gè)極端，是

12、極好的對(duì)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(gè)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(chóng)品系代表，廣東A8-2、惠1、平潭2作為中等抗蟲(chóng)品系代表，莆田20、惠58和惠88作為感蟲(chóng)品系代表。
　　不同品系木麻黃樹(shù)干樹(shù)皮粗糙程度比較結(jié)果顯示：麻黃樹(shù)皮形態(tài)在品系間變異較大，各品系樹(shù)皮表面皮孔密度、皮溝深淺等均存在巨大差異。9個(gè)木麻黃粗略定級(jí)為：惠83Ⅰ級(jí)、惠76Ⅰ

13、級(jí)、惠13Ⅲ級(jí)、廣東A8-2Ⅲ級(jí)、惠1Ⅱ級(jí)、平潭2Ⅰ級(jí)、田20Ⅲ級(jí)、惠58Ⅱ級(jí)、惠88Ⅲ級(jí)。整體上看抗蟲(chóng)等級(jí)越高的木麻黃品系樹(shù)皮越光滑，抗蟲(chóng)等級(jí)越低的品系樹(shù)皮越粗糙。同時(shí)，產(chǎn)卵試驗(yàn)結(jié)果顯示，樹(shù)皮光滑的木麻黃木段上卵槽比相對(duì)較小，樹(shù)皮粗糙的木麻黃木段上卵槽比較大。通過(guò)光滑樹(shù)皮減低受害可視為木麻黃對(duì)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(chóng)等級(jí)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(duì)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?jī)?nèi)含物含量的變化規(guī)律與韌皮部不同，但在同一個(gè)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(yàn)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(chóng)致死率關(guān)系的研究結(jié)果顯示：木麻黃有蟲(chóng)株減退率和星天牛蟲(chóng)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(shù)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(chóng)株減退率和星天牛蟲(chóng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量呈現(xiàn)較大的關(guān)聯(lián)度較小。如，有蟲(chóng)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(chóng)等級(jí)與卻營(yíng)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(chóng)等級(jí)和羽化率均與木麻黃木質(zhì)部營(yíng)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(lái)說(shuō)木麻黃對(duì)星天牛的抗性主要表現(xiàn)在形態(tài)抗性和