許建鵬 谷停停 劉永月 李田田 姜文芝 劉桂軍 曹辰興

摘要：為篩選高抗煙粉虱的黃瓜新品種，本試驗(yàn)以“大青把”黃瓜為不抗煙粉虱對照（CK1），“無毛黃瓜”為抗煙粉虱對照（CK2），對國內(nèi)外370份黃瓜種質(zhì)資源進(jìn)行煙粉虱抗性篩選，并對篩選出的抗性黃瓜材料接種煙粉虱，研究接種前后葉片中過氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）的活性變化，以期為黃瓜煙粉虱抗性的鑒定提供理論依據(jù)。試驗(yàn)共篩選出四份高抗煙粉虱黃瓜材料，分別為4號、13號、19號、76號。其葉片經(jīng)煙粉虱為害后，4號的PPO活性最高，13號的POD和PAL活性最高；4份材料的POD、PAL、PPO活性均極顯著高于CK1。由此得出結(jié)論：不同黃瓜材料對煙粉虱的抗性與POD、PAL、PPO中的一種或幾種物質(zhì)的綜合作用有密切關(guān)系。

關(guān)鍵詞：黃瓜；煙粉虱；抗性；過氧化物酶（POD）；苯丙氨酸解氨酶（PAL）；多酚氧化酶（PPO）

中圖分類號：S642.2文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2016）09-0065-04

AbstractTo screen new cucumber varieties with high resistance to Bemisia tabaci， using Daqingba cucumber as the non Bemisia tabaci-resistance control （CK1） and glabrous cucumber as the Bemisia tabaci-resistance control （CK2）， the resistances of 370 cucumber germplasm resources at home and abroad were screened. The chosen cucumber materials were inoculated with Bemisia tabaci， and then the activity changes of peroxidase （POD）， phenylalnine ammonialyase （PAL） and polyphenol oxidase （PPO） in the leaves before and after inoculation were studied to provide theoretical bases for the identification of Bemisia tabaci resistance of cucumber. The results showed that 4 cucumber materials with high resistance to Bemisia tabaci were screened out， including No.4， No.13， No.19 and No.76. After inoculation with Bemisia tabaci， the activity of PPO in the leaves of No. 4 cucumber was the highest； the activities of POD and PAL in the leaves of No. 13 cucumber were the highest； the activities of POD， PAL and PPO in the leaves of 4 anti-Bemisia tabaci materials were all very significantly higher than those of CK1. In conclusion， the resistance to Bemisia tabaci of different cucumber materials had close relationships with the synthetical effects of one or several substances of POD， PAL and PPO activities.

KeywordsCucumber； Bemisia tabaci； Resistance； POD；PAL；PPO

黃瓜（Cucumis sativus L.）屬葫蘆科黃瓜屬，廣泛分布于世界各地，是一種重要的蔬菜作物。粉虱是危害黃瓜的主要害蟲之一，近年來，危害黃瓜的粉虱主要是煙粉虱（Bemisia tabaci）。煙粉虱俗稱小白蛾，是一種世界性的害蟲[1]，對其抗性研究是生物領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。過氧化物酶（POD）能使組織中的某些碳水化合物轉(zhuǎn)化成木質(zhì)素，增加木質(zhì)化程度，可通過此途徑阻止粉虱進(jìn)一步侵害。苯丙氨酸解氨酶（PAL）是莽草酸途徑中連接初級代謝和苯丙烷類代謝的關(guān)鍵酶和限速酶[2]，由于該途徑的中間產(chǎn)物以及終產(chǎn)物對植物抗蟲性有影響[3，4]，所以PAL被認(rèn)為是一種防御性酶[5]，是苯丙烷類代謝途徑中研究最多的酶[6]。多酚氧化酶（PPO）在植物抗性反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，可催化木質(zhì)素及其他酶類氧化產(chǎn)物的形成，構(gòu)成保護(hù)性屏蔽[7]，增強(qiáng)作物的抗蟲性；也可以通過將酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)[8，9]，抑制害蟲的取食，達(dá)到抗蟲的效果。

黃瓜生產(chǎn)上主要以化學(xué)防治為主，不僅增加生產(chǎn)成本，而且污染環(huán)境，利用植物本身的抗性來防治害蟲已成為國內(nèi)外公認(rèn)的有效途徑。本研究旨在探討不同抗粉虱黃瓜材料在煙粉虱危害脅迫下體內(nèi)幾種次生代謝相關(guān)酶活性的變化規(guī)律，以期為進(jìn)一步選育高抗煙粉虱的黃瓜新品種和探究黃瓜的抗煙粉虱生理機(jī)制提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

于2014年4月-2015年8月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站9號溫室內(nèi)進(jìn)行田間試驗(yàn)，在園藝中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。供試材料為該實(shí)驗(yàn)室保存的370份國內(nèi)外黃瓜種質(zhì)資源，其中“大青把”為不抗煙粉虱對照（CK1），無毛黃瓜為抗煙粉虱對照（CK2）。供試蟲源為采自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新園大田黃瓜植株上的煙粉虱成蟲。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1抗煙粉虱材料篩選2014年4月-2015年5月對370份黃瓜種質(zhì)資源材料進(jìn)行篩選，每份材料設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10株。浸種處理4 h后放入30℃光照培養(yǎng)箱中催芽10 h，待種子露白后播于塑料育苗缽（直徑10 cm，高度8 cm）中，于日光溫室內(nèi)培養(yǎng)。待至三葉一心時(shí)接種煙粉虱，每份材料釋放500頭，讓其在植株上取食、產(chǎn)卵，5 d后剔除成蟲，檢測產(chǎn)卵量和若蟲數(shù)量。取樣方法采用Meagher法[10]，用打孔器沿葉脈兩側(cè)隨機(jī)打4個(gè)葉盤孔，在解剖鏡下統(tǒng)計(jì)每一葉盤上的卵數(shù)量。4個(gè)葉盤上的卵和若蟲數(shù)量作為每株黃瓜上的平均蟲數(shù)量，重復(fù)3次。經(jīng)過初選、復(fù)選篩選出抗煙粉虱材料。

1.2.2抗煙粉虱材料次生代謝相關(guān)酶活性測定于2015年8-9月將篩選出的抗煙粉虱黃瓜材料4號、13號、19號、76號于日光溫室內(nèi)培養(yǎng)至三葉一心，接種煙粉虱，在每份材料植株中間釋放100頭，任其在供試植株上自由取食，每份材料種植10株，設(shè)3次重復(fù)，以“大青把”黃瓜為對照CK1。于接種煙粉虱后第0、1、3、5、7 d取煙粉虱吸食的整片葉，置于-80℃超低溫冰箱內(nèi)保存，用于測定葉片中的POD、PAL、PPO活性，重復(fù)3次。

POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測定；PAL活性參照毛愛軍等[11]的方法測定； PPO活性采用愈創(chuàng)木酚比色法[11]測定。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用DPS軟件進(jìn)行Duncans新復(fù)極差法差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1黃瓜抗煙粉虱材料的篩選

經(jīng)篩選可得，370份黃瓜材料中抗蟲性最強(qiáng)的為4號、13號、19號、76號。由表1可以看出，4份材料葉片的蟲卵量極顯著低于不抗煙粉虱對照CK1。隨著時(shí)間的推移，蟲卵數(shù)量增加。接種3 d后，CK2葉片上的煙粉虱蟲卵和若蟲數(shù)量極顯著少于CK1。接種5 d后蟲卵數(shù)量均有增加，但仍極顯著少于CK1。4份材料中，4號蟲卵和若蟲

2.3不同黃瓜材料接種煙粉虱后葉片PAL活性變化

PAL是合成木質(zhì)素和植保素的關(guān)鍵酶，木質(zhì)素的形成可以增加細(xì)胞壁厚度，增加組織木質(zhì)化，形成害蟲的機(jī)械障礙。如圖2所示，接種煙粉虱后，各黃瓜材料葉片的PAL活性呈先上升后下降的趨勢，且在第1天時(shí)達(dá)最大。13號葉片PAL活性峰值最高，且極顯著高于其它黃瓜材料；4號和19號峰值次之，76號峰值最低，均極顯著高于CK1。

2.4不同黃瓜材料接種煙粉虱蟲后葉片PPO活性變化

PPO能把酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)，而醌類物質(zhì)又是一類活躍的化合物，能共價(jià)結(jié)合并修飾自由氨基酸和巰基集團(tuán)形成酚類絡(luò)合物，從而降低汁液吸食性，進(jìn)一步抵御煙粉虱的侵害。如圖3所示，接種煙粉虱后，各黃瓜材料的PPO活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且均在第3天達(dá)到最大值。4號材料的峰值極顯著高于其他黃瓜材料，在對煙粉虱的抗性上表現(xiàn)最強(qiáng)；13號的峰值極顯著高于19號和76號，三者均極顯著高于CK1。

3討論與結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，不同黃瓜抗性材料對煙粉虱的抗性機(jī)制并不完全相同。本試驗(yàn)中，受煙粉虱危害后，4號材料葉片的PPO活性最高，13號材料葉片的POD和PAL活性最高，4個(gè)抗性材料的POD、PAL、PPO活性均明顯高于對照黃瓜“大青把”。表明黃瓜植株對煙粉虱的抗性不僅僅與酶活性相關(guān)，還可能與其它物質(zhì)甚至是環(huán)境有關(guān)。

孔海龍等研究發(fā)現(xiàn)Q型煙粉虱取食不同辣椒品種后，無論是抗蟲品種還是感蟲品種，其POD活性均比接種前有明顯的提高，且抗蟲品種的POD活性高于感蟲品種[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，幼苗期各黃瓜材料受煙粉虱取食后，POD活性呈先上升后下降的趨勢，峰值處各材料的POD活性由高到低依次是13號、4號、19號、76號、對照（“大青把”）。

王濤等研究發(fā)現(xiàn)粉虱取食黃瓜葉片后，抗蟲材料無毛黃瓜和感蟲材料有毛黃瓜的PAL活性均比接種前明顯提高，且無毛黃瓜的PAL活性高于有毛黃瓜[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，幼苗期各黃瓜材料接種粉虱后，PAL活性變化呈先上升后下降的趨勢，峰值處各材料的PAL活性由高到低依次是13號、4號、19號、76號、對照（“大青把”）。由于PAL是木質(zhì)素的關(guān)鍵酶，粉虱取食黃瓜材料后，抗性材料的PAL活性增長量明顯提高，從而迅速提高了葉片的木質(zhì)化程度，導(dǎo)致葉片難以被穿破，從而抵御了煙粉虱的侵害，起到抗蟲的作用。

馬榮金等研究發(fā)現(xiàn)幼苗期各黃瓜材料接種蚜蟲后，PPO活性變化呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且抗蟲材料均顯著高于有毛黃瓜材料[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，幼苗期各黃瓜材料接種粉虱后，PPO活性變化亦呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，峰值處各材料PPO活性由高到低依次是4號、13號、19號、76號，均極顯著高于對照（“大青把”），這與畢明娟等[16]在煙葉上的研究結(jié)果一致。PPO能直接以O(shè)2為氧化底物將酚氧化成醌[14]，降低黃瓜體內(nèi)有害酚類，增強(qiáng)對粉虱的毒害作用，使其汁液吸食性降低，進(jìn)一步抵御粉虱的侵害。

本試驗(yàn)通過探討不同黃瓜材料經(jīng)煙粉虱取食后幾種相關(guān)酶活性的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了各抗性材料對煙粉虱抗性的生理生化反應(yīng)規(guī)律，為黃瓜對煙粉虱的抗性鑒定提供了理論依據(jù)。但植物的抗蟲性是寄主、昆蟲和環(huán)境三者相互作用的結(jié)果[17]，本試驗(yàn)主要研究不同黃瓜材料與煙粉虱之間的關(guān)系，但其與環(huán)境之間的作用機(jī)制還需進(jìn)一步深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]張芝利.關(guān)于煙粉虱大發(fā)生的思考[J].北京農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000 （S1）：1-3.

[2]李潤植，毛雪，李彩霞，等.棉花誘導(dǎo)抗蚜性與次生代謝相關(guān)酶活性的關(guān)系[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1998，18（2）：165-168.

[3]李玉泉，宋占午，金祖蔭.朱砂葉螨危害初期豇豆幼苗葉片PPO、PAL及POD的研究[J].西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，39（3）：61-64，67.

[4]李奕震，易葉華，謝治芳.栗樹芽內(nèi)酚類物質(zhì)含量與抗栗癭蜂的關(guān)系[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，24（2）：91-92.

[5]Mauch-Mani B，Slusarenko A J. Production of salicylic acid precursors is a major function of phenylalanine ammonia lyase in the resistance of Arabidopsis to Peronospora parasitica[J]. Plant Cell，1996，8：203-212.

[6]王敬文，薛應(yīng)龍.植物苯丙氨酸解氨酶的研究——Ⅱ苯丙氨酸解氨酶在抗馬鈴薯晚疫病中的作用[J].植物生理學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)報(bào)，1982（1）：35-42.

[7]秦秋菊，高希武.昆蟲取食誘導(dǎo)的植物防御反應(yīng)[J].昆蟲學(xué)報(bào)，2005，48（1）：125-134.

[8]趙伶俐，范崇輝，葛紅，等.植物多酚氧化酶及其活性特征的研究進(jìn)展[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，20（3）：156-159.

[9]王曼玲，胡中立，周明全，等.植物多酚氧化酶的研究進(jìn)展[J].植物學(xué)通報(bào)，2005，22（2）：215-222.

[10]Meagher R L Jr，Smith C W， Smith W J.Preference of Gossypium genotypes to Bemisia argentifolii （Homoptera：Aleyrodidae）[J].J. Econ. Entomol.，1997，90（4）：1046-1052.

[11]毛愛軍，王永健，馮蘭香，等.水楊酸誘導(dǎo)辣椒抗疫病生化機(jī)制的研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21（5）：219-222.

[12]王紅星，喬傳英，古紅梅.影響植物次生代謝產(chǎn)物形成的因素[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（35）：11376-11377，11405.

[13]孔海龍，呂敏，吳琳.Q 型煙粉虱為害對不同品種辣椒保護(hù)酶活性及次生物質(zhì)含量的影響[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào)，2014，56（6）：1553-1560.

[14]王濤，雷關(guān)紅，季春梅.溫室白粉虱危害對無毛黃瓜葉片PAL、PPO、POD活性的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（9）：81-84，87.

[15]馬榮金，李田田，劉桂軍.不同黃瓜材料抗蚜性與部分次生代謝物及其相關(guān)酶活性的關(guān)系[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015，31（19）：80-86.