B型煙粉虱誘導(dǎo)的煙草防御信號途徑及B型煙粉虱和煙蚜對煙草防御反應(yīng)的生理適應(yīng)性差異.pdf

1、B型煙粉虱是世界性的入侵害蟲，該蟲自侵入我國以來，迅速擴(kuò)展蔓延，已成為多種作物上的害蟲的優(yōu)勢種。我們在前期研究中已發(fā)現(xiàn)，B型煙粉虱取食誘導(dǎo)的煙草對煙蚜有明顯的不利影響，B型煙粉虱在與煙蚜的種間競爭中存在明顯的競爭優(yōu)勢。本研究以B型煙粉虱-煙草-煙蚜作為研究體系，研究了B型煙粉虱誘導(dǎo)的植物防御反應(yīng)對煙蚜和B型煙粉虱生長發(fā)育和繁殖的影響；研究了B型煙粉虱取食誘導(dǎo)的煙草防御信號途徑，探討其在對煙蚜防御反應(yīng)中的作用；通過研究B型煙粉虱和煙蚜取食

2、B型煙粉虱前侵染的煙草植株其生理適應(yīng)性的差異，明確其生理適應(yīng)性在B型煙粉虱對煙蚜競爭優(yōu)勢中的作用。本研究對于揭示B型煙粉虱對煙蚜的競爭取代機(jī)制，進(jìn)一步深入探討外來入侵害蟲B型煙粉虱的入侵機(jī)制具有重要的意義。本研究主要結(jié)果如下：
　　 1、B型煙粉虱前侵染的煙草植株對后取食的煙蚜生長發(fā)育和繁殖有顯著的不利影響，但對后取食的B型煙粉虱卻沒有明顯的不利影響。煙蚜1齡若蚜在B型煙粉虱前侵染的煙草植株系統(tǒng)白脈葉片上取食72h和96h后，存

3、活率僅為35.4％和29.9％，而取食對照葉片的卻為94.3％和91.5％，差異極顯著；成蚜取食系統(tǒng)白脈葉片12d后，存活率為42.9％，累積單雌產(chǎn)仔量為25.6頭/雌，而取食對照葉片的存活率為61.4％，單雌產(chǎn)仔量為32.5頭/雌。B型煙粉虱前侵染的煙草植株的局部帶蟲葉片對煙蚜存活率影響很小，與對照相比略有差異。而B型煙粉虱前侵染的煙草系統(tǒng)白脈葉片和局部帶蟲葉片對隨后取食的B型煙粉虱在存活率、繁殖力和生長發(fā)育等方面均沒有明顯的不利影響

4、。
　　 2、B型煙粉虱若蟲為害煙草植株后誘導(dǎo)了水楊酸信號途徑的強(qiáng)烈表達(dá)，對茉莉酸信號途徑?jīng)]有明顯的誘導(dǎo)作用。
　　 （1）利用生化分析方法，測定了水楊酸和茉莉酸信號途徑中關(guān)鍵酶的活性。B型煙粉虱為害煙草植株后水楊酸信號途徑關(guān)鍵酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）和β-1，3葡聚糖酶活性明顯升高。在處理植株的系統(tǒng)白脈葉片中，PAL和β-1，3葡聚糖酶活性分別在B型煙粉虱若蟲為害后10和15d升高最明顯，分別是對照葉片的1.65倍和

5、2.23倍；在處理植株的帶蟲葉片中，PAL活性在為害10d時升高最明顯，是對照的2.25倍；而β-1，3葡聚糖酶活性與對照相比沒有顯著變化。茉莉酸合成關(guān)鍵酶脂氧合酶（LOX）活性在誘導(dǎo)的煙草植株的白脈葉片中變化不明顯，而在帶蟲葉片中則明顯受到抑制。
　　 （2）采用RT-PCR技術(shù)測定了水楊酸和茉莉酸信號途徑關(guān)鍵基因表達(dá)量，結(jié)果表明：水楊酸信號途徑關(guān)鍵基因PAL、PR1和PR5在B型煙粉虱若蟲為害的煙草植株的系統(tǒng)白脈葉片和局部帶

6、蟲葉片上基因表達(dá)量均表現(xiàn)出明顯的上調(diào)。茉莉酸信號途徑基因AOS基因表達(dá)量在系統(tǒng)白脈葉片和局部帶蟲葉片上微弱上調(diào)，而LOX和COI基因表達(dá)量卻沒有顯著的變化。
　　 （3）B型煙粉虱若蟲為害煙草后植株內(nèi)源水楊酸含量較對照顯著升高，而茉莉酸含量變化微弱，與對照沒有明顯差異。在處理植株的系統(tǒng)白脈葉片上，水楊酸含量在B型煙粉虱若蟲為害10d時急劇上升，是對照葉片的29.71倍，為害至第15d時較對照也有明顯差異，至20d時與對照相似。在

7、處理植株的帶蟲葉片上，只有在B型煙粉虱若蟲為害第10d時，水楊酸含量顯著升高，是對照的20.94倍，其余時間段則無與對照沒有明顯差異。
　　 3、外源水楊酸誘導(dǎo)了煙草植株對煙蚜的防御反應(yīng)，且下部處理葉片的影響均大于上部系統(tǒng)葉片，外源茉莉酸誘導(dǎo)的煙草對煙蚜無不利影響。推測水楊酸防御信號途徑在煙草介導(dǎo)的B型煙粉虱對煙蚜的防御反應(yīng)中起到重要作用。
　　 （1）外源水楊酸不同濃度誘導(dǎo)煙草后對煙蚜存活率和發(fā)育速率均有顯著的不利影響

8、，且1mM>2mM>0.5mM，而對B型煙粉虱若蟲的存活率和發(fā)育歷期幾乎沒有不良影響。外源茉莉酸誘導(dǎo)煙草，一定程度上加快煙蚜的生長速率，且1mM>2mM>0.5mM；而不同處理濃度對B型煙粉虱若蟲發(fā)育速率影響不同，0.5mM略為抑制，2mM使發(fā)育加快，1mM影響不大。外源茉莉酸誘導(dǎo)煙草植株后對B型煙粉虱和煙蚜存活率均沒有顯著影響。外源水楊酸和茉莉酸誘導(dǎo)煙草后，下部處理葉片對兩種試蟲的影響均大于上部系統(tǒng)葉片。
　　 （2）分別選擇

9、外源水楊酸和茉莉酸對煙蚜影響最為明顯的兩個濃度，即1mM水楊酸和2mM茉莉酸甲酯誘導(dǎo)煙草進(jìn)行對煙蚜影響的時間效應(yīng)實驗，結(jié)果表明兩種外源誘導(dǎo)物噴施后2d對煙蚜略有影響，5d時影響最為明顯，處理8d時，影響幾乎消除。對煙蚜影響的趨勢與濃度實驗中趨勢相同。
　　 4、B型煙粉虱前侵染的煙草植株對隨后取食的B型煙粉虱和煙蚜體內(nèi)解毒代謝酶、保護(hù)酶及消化酶活性有不同的影響，說明生理適應(yīng)性的差異是B型煙粉虱對煙蚜競爭優(yōu)勢的重要原因之一。

10、>　　 （1）取食前侵染的煙草植株系統(tǒng)白脈葉片后，B型煙粉虱成蟲羧酸酯酶活性從取食12h開始顯著升高，且一直持續(xù)至72h，其中取食12h時差異最明顯，是對照的1.71倍。谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性在取食的48和72h時明顯升高，取食48h時差異最明顯，是對照的2.34倍。煙蚜成蚜羧酸酯酶活性在整個取食時間內(nèi)均被顯著抑制，24h時差異最明顯，是對照的0.78倍。谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶活性在取食的12、48和72h明顯降低，在差異最明顯的12h時，處

11、理試蟲酶活是對照的0.74倍。前侵染的煙草植株白脈葉片對隨后取食的兩種試蟲乙酰膽堿酯酶活性沒有顯著影響。兩種試蟲若蟲取食系統(tǒng)白脈葉片與成蟲的相關(guān)酶活規(guī)律相似。兩種試蟲成蟲羧酸酯酶和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶Km和Vmax值亦有不同程度的變化，說明了酶活性的變化不僅限于量變而且可能發(fā)生了質(zhì)變。
　　 （2）B型煙粉虱取食其前侵染的煙草植株系統(tǒng)白脈葉片后，其體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）和多酚氧化酶（PPO）的活性均顯著增加，過氧化物酶（P

12、OD）活性在取食12和24h后變化不明顯，但在取食6，48和72h后也顯著增加，B型煙粉虱體內(nèi)的這3種酶活性的最高值較對照最高分別增加達(dá)1.62，2.71和2.57倍。而煙蚜在多數(shù)取食時間段內(nèi)，體內(nèi)PPO和SOD的活性僅略有增加，但在取食12h后SOD的活性受到明顯的抑制。POD活性除在取食24h后顯著高于對照外，在取食其他時間后均受到顯著的抑制。
　　 （3）B型煙粉虱取食其前侵染的煙草植株系統(tǒng)白脈葉片不同時間后，其體內(nèi)蛋白酶