張玉葉，陳志丹，孫威江*，曹士先，陳家雅

1. 福建農(nóng)林大學(xué) 園藝學(xué)院/福建省茶產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350002；2. 福建農(nóng)林大學(xué)安溪茶學(xué)院/福建省茶產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)基地，福建 泉州 362400；3. 武夷星茶業(yè)有限公司，福建 武夷山 354301；4. 六妙白茶股份有限公司，福建 寧德 355200

小貫小綠葉蟬（Empoasca(Matsumurasca)onukii Matsuda）是茶園中的主要害蟲(chóng)，以茶樹(shù)嫩梢的汁液為食，其刺吸行為造成茶樹(shù)新梢葉脈紅變與葉緣卷曲，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致芽葉褐變及枯焦，甚至使新葉脫落，嚴(yán)重影響茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量[1-4]。小貫小綠葉蟬依靠雌蟲(chóng)將卵產(chǎn)于嫩梢的葉脈或葉肉組織中繁殖后代，且世代更替快及發(fā)育不一致，農(nóng)藥噴灑防治效果欠佳[5]，加之其耐藥性的增強(qiáng)[4]，因此茶樹(shù)本身對(duì)小貫小綠葉蟬的抗性顯得尤為重要。通常所說(shuō)的抗蟲(chóng)性是指遺傳抗蟲(chóng)性[6]，指植物在進(jìn)化過(guò)程中具有的某些物理或生化特性對(duì)害蟲(chóng)的選擇、取食和生長(zhǎng)具有抑制作用，這種抗性可以遺傳給下一代[7-9]。育種工作者可以通過(guò)選育對(duì)小貫小綠葉蟬具有抗性的茶樹(shù)品種來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)小貫小綠葉蟬蟲(chóng)害的控制[5]?？梢?jiàn)，茶樹(shù)抗小貫小綠葉蟬新品種的選育以及關(guān)于其抗性機(jī)制的研究對(duì)茶樹(shù)育種工作具有重要意義。

1 抗小貫小綠葉蟬茶樹(shù)種質(zhì)資源篩選

利用植物品種的抗蟲(chóng)性選育抗蟲(chóng)品種是防治害蟲(chóng)的重要研究方向[10-14]。茶樹(shù)抗小貫小綠葉蟬種質(zhì)的篩選主要是通過(guò)田間蟲(chóng)卵量監(jiān)測(cè)與刺探電位圖譜（electrical penetration graph，EPG）技術(shù)等實(shí)現(xiàn)的。其中，EPG技術(shù)在單位時(shí)間內(nèi)刺吸式昆蟲(chóng)的刺探次數(shù)與真正的取食時(shí)長(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)，即刺探次數(shù)越多取食時(shí)間越短，被危害植物的抗蟲(chóng)性越強(qiáng)[15]。目前相關(guān)領(lǐng)域的工作者使用不同的方法篩選出了許多抗小貫小綠葉蟬茶樹(shù)種質(zhì)（表1）。

表1 抗小貫小綠葉蟬種質(zhì)的篩選Table 1 Screening of germplasm resources of tea plant resistant to Empoasca onukii Matsuda

2 茶樹(shù)形態(tài)學(xué)特征與抗小貫小綠葉蟬的相關(guān)性

茶樹(shù)的形態(tài)學(xué)特征影響小貫小綠葉蟬的取食選擇，主要反映在樹(shù)體的表面結(jié)構(gòu)[7]，已研究的與茶樹(shù)小貫小綠葉蟬抗性相關(guān)的形態(tài)結(jié)構(gòu)主要有發(fā)芽遲早、芽葉顏色、葉片解剖結(jié)構(gòu)及茸毛密度等。

2.1 發(fā)芽遲早

研究表明，發(fā)芽早的茶樹(shù)品種更易遭受小貫小綠葉蟬的危害；此外，茶樹(shù)一芽三葉的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，葉背越卷，則越易增加小貫小綠葉蟬的發(fā)生量[25]。小貫小綠葉蟬的蟲(chóng)口密度與茶樹(shù)新梢持嫩性呈顯著正相關(guān)（r = 0.4626），但與茶樹(shù)發(fā)芽期的相關(guān)系數(shù)低（r = 0.1200）；由于小貫小綠葉蟬是刺吸式昆蟲(chóng)，持嫩性強(qiáng)的新梢更易刺入，因此更易成為小貫小綠葉蟬的取食選擇[26]。小貫小綠葉蟬喜歡取食茶樹(shù)嫩葉，理論上來(lái)說(shuō)茶樹(shù)的發(fā)芽遲早與是否容易遭受小貫小綠葉蟬危害存在相關(guān)性，但目前為止相關(guān)的研究較少，后續(xù)可多注重此領(lǐng)域研究。

2.2 芽葉顏色

茶樹(shù)新梢黃綠色比深色更易吸引小貫小綠葉蟬，因?yàn)辄S綠色比深色更顯眼，更易遭受小貫小綠葉蟬危害，茶樹(shù)新梢顏色與蟲(chóng)口密度的相關(guān)系數(shù)接近顯著水平（r = 0.568 2）[26]。感蟲(chóng)品種普遍呈現(xiàn)黃綠色到綠色，而抗蟲(chóng)品種呈現(xiàn)暗綠色，即抗蟲(chóng)品種的葉色比感蟲(chóng)品種深[31]。但也有研究認(rèn)為茶樹(shù)品種的芽葉色澤與小貫小綠葉蟬的發(fā)生量沒(méi)有明顯關(guān)系[25]。后續(xù)可系統(tǒng)、深入開(kāi)展研究。

2.3 葉片結(jié)構(gòu)

茶樹(shù)的葉片結(jié)構(gòu)與抗小貫小綠葉蟬能力存在相關(guān)性。對(duì)不同品種茶樹(shù)的嫩莖與嫩葉進(jìn)行顯微切片觀察，隨著嫩葉柵狀組織細(xì)胞厚度和嫩莖皮層厚角細(xì)胞厚度的增加，茶樹(shù)受小貫小綠葉蟬的危害程度減輕，呈極顯著相關(guān)，推測(cè)細(xì)胞厚度增加不利于小貫小綠葉蟬的取食與產(chǎn)卵，從而表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性[25]。小貫小綠葉蟬的蟲(chóng)口密度與葉片柵欄組織、海綿組織厚度、下表皮厚度、主脈下方表皮層厚度、主脈下方厚角組織層數(shù)、主脈下方厚角組織厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)；茶樹(shù)葉片表皮越厚，葉質(zhì)越硬，則抗小貫小綠葉蟬能力越強(qiáng)[26-27]。小貫小綠葉蟬的蟲(chóng)口密度與茶樹(shù)葉片的下表皮角質(zhì)層和柵欄組織厚度之間存在顯著負(fù)相關(guān)，這可以解釋為小貫小綠葉蟬的取食方式是口針從下表皮細(xì)胞穿過(guò)到達(dá)葉肉組織，下表皮角質(zhì)層與柵欄組織的厚度對(duì)小貫小綠葉蟬的取食造成機(jī)械障礙，影響小貫小綠葉蟬刺探葉肉組織吮吸葉片汁液，從而表現(xiàn)為抗蟲(chóng)性[28,31]。抗性品種的葉片較厚，角質(zhì)化程度高，上表皮細(xì)胞數(shù)量較多[20]。

2.4 葉片茸毛

一些茶樹(shù)品種茸毛較密，能夠減輕小貫小綠葉蟬的危害，因?yàn)槿~片表面的毛狀物會(huì)限制小貫小綠葉蟬的口針到達(dá)茶樹(shù)組織[28]。通過(guò)對(duì)比8個(gè)茶樹(shù)品種葉片的茸毛長(zhǎng)度和密度，發(fā)現(xiàn)所有抗蟲(chóng)茶樹(shù)品種的茸毛長(zhǎng)度和密度都高于感蟲(chóng)茶樹(shù)品種并且差異顯著，其中茸毛密度的差異尤其顯著，抗蟲(chóng)品種的茸毛密度是感蟲(chóng)品種的4 ～ 12倍[31]；而張貽禮等的研究指出芽葉茸毛的多少與被害指數(shù)關(guān)系密切，相關(guān)系數(shù)為0.68，達(dá)到顯著水平，茸毛多的芽葉葉片和皮層都較薄，易被小貫小綠葉蟬取食[26]，二者研究結(jié)果不一致可能是由于研究方法不同。茶樹(shù)葉片的茸毛長(zhǎng)度和密度會(huì)影響小貫小綠葉蟬的取食，但茸毛密度與葉片厚度是否存在相關(guān)性，有待進(jìn)一步研究。

3 茶樹(shù)生化成分與抗小貫小綠葉蟬的相關(guān)性

3.1 主要品質(zhì)成分

研究表明，小貫小綠葉蟬的蟲(chóng)口密度與咖啡堿的含量呈顯著負(fù)相關(guān)（r = -0.9131）[26]或幾乎達(dá)到顯著水平的負(fù)相關(guān)（r = -0.8434）[28]，可能與咖啡堿含量高的葉片皮層組織較厚不易取食有關(guān)，也可能與咖啡堿味苦有關(guān)；或是不同茶樹(shù)種質(zhì)上小貫小綠葉蟬的新梢著卵量與咖啡堿有一定關(guān)聯(lián)但未達(dá)到顯著水平的負(fù)相關(guān)[21]，推測(cè)小貫小綠葉蟬取食了含有咖啡堿的汁液后過(guò)度興奮從而抑制其之后的取食行為[28]。不同茶樹(shù)種質(zhì)新梢小貫小綠葉蟬的著卵量與GC（沒(méi)食子兒茶素）含量有顯著的負(fù)相關(guān)，與GCG（沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯）含量有一定程度但未達(dá)到顯著水平的負(fù)相關(guān)[21]。將EPG指標(biāo)與茶樹(shù)理化成分進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，抗性品種的兒茶素總量高于感性品種[22]。抗蟲(chóng)品種的EC（表兒茶素）含量略高于感蟲(chóng)品種[30]。小貫小綠葉蟬的蟲(chóng)口密度與游離氨基酸含量呈顯著正相關(guān)（r = 0.9735），這可以解釋為游離氨基酸含量高的茶樹(shù)葉片相對(duì)較嫩，符合小貫小綠葉蟬的取食選擇[28]?？瓜x(chóng)茶樹(shù)品種的茶多酚含量普遍低于感蟲(chóng)品種并且達(dá)到顯著水平，但通過(guò)人工配制小貫小綠葉蟬飼料，在某一時(shí)期內(nèi)隨著茶多酚濃度的遞增小貫小綠葉蟬的成活率一致遞減；抗蟲(chóng)品種的γ-氨基丁酸的含量普遍大于感蟲(chóng)品種，且達(dá)到顯著水平；感蟲(chóng)品種的綠原酸含量大于所有抗蟲(chóng)品種，且差異顯著[30]。小貫小綠葉蟬蟲(chóng)口密度與可溶性蛋白質(zhì)的含量呈負(fù)相關(guān)（r = -0.789 1），接近顯著水平，可能是由于可溶性蛋白質(zhì)的含量越高則新梢顏色越深、葉片皮層組織越厚，不易成為小貫小綠葉蟬的取食選擇[26]。

茶樹(shù)葉片中的品質(zhì)成分在抗蟲(chóng)和感蟲(chóng)品種中存在差異性，但前人的研究沒(méi)有在結(jié)果上取得一致性，這可能是由于試驗(yàn)方法或者試驗(yàn)條件的不同產(chǎn)生一定程度的差異，后續(xù)可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更深層次的研究。

3.2 揮發(fā)性物質(zhì)

植食性昆蟲(chóng)選擇寄主植物會(huì)經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離定向、降落和決定是否取食三個(gè)階段[32]，其中取食與否取決于植物提供給昆蟲(chóng)的視覺(jué)信息和蟲(chóng)類(lèi)的生理狀況（是否饑餓及性成熟度等）[33]，也與昆蟲(chóng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中所存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)[34]；但相比之下，昆蟲(chóng)是否取食的重要影響因素來(lái)自觸覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)和視覺(jué)[35]。小貫小綠葉蟬作為植食性昆蟲(chóng)，取食選擇受茶樹(shù)揮發(fā)性成分的影響。

3.2.1 茶樹(shù)蟲(chóng)害發(fā)生前后的揮發(fā)物差異

大量研究表明，茶樹(shù)在蟲(chóng)害發(fā)生前后的揮發(fā)性物質(zhì)會(huì)發(fā)生改變，有些是原有揮發(fā)物的含量發(fā)生變化，有些是在茶樹(shù)遭受危害后產(chǎn)生的新物質(zhì)。蟲(chóng)害發(fā)生前后茶樹(shù)的揮發(fā)物均有較大差異[36]，鐵觀音和肉桂在健康茶梢上的揮發(fā)物組分和各組分的含量都存在差異，其中鐵觀音健康茶梢中的特有物質(zhì)是芳樟醇，肉桂健康茶梢的特有物質(zhì)是雪松醇、乙酸辛酯、十三（碳）烷和十六烷；在受到小貫小綠葉蟬危害4 h和8 h時(shí)，兩個(gè)茶樹(shù)品種的芳樟醇、α-法呢烯、β-月桂烯、β-羅勒烯與反-β-羅勒烯的含量較健康茶樹(shù)分別增加1.49 ～ 41.22倍；而在健康茶梢中，除芳樟醇以外的其余四種成分在鐵觀音茶樹(shù)中的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于肉桂，推測(cè)這些物質(zhì)和茶樹(shù)的抗蟲(chóng)性相關(guān)[47]。對(duì)小貫小綠葉蟬咬食前后的金萱鮮葉和加工后紅茶的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，醛類(lèi)和醇類(lèi)的揮發(fā)性物質(zhì)在受到危害后都有所降低，芳香醇、脂肪醇、脂肪酮、萜酮、脂類(lèi)和烷類(lèi)物質(zhì)的含量都有所增加[37]。測(cè)定小貫小綠葉蟬不同危害程度的金萱和福云6號(hào)茶樹(shù)的揮發(fā)性成分，隨著危害程度的增加，烯、醇及總芳香物質(zhì)的種類(lèi)增加，烷的含量減少[38]。小貫小綠葉蟬危害誘導(dǎo)正辛醇、芳樟醇、反-β-羅勒烯、反-β-法尼烯、吲哚、苯甲醛及水楊酸甲酯等引誘天敵的物質(zhì)含量上升[41]。采用GC-MS法對(duì)中國(guó)臺(tái)灣、印度及日本收集來(lái)的茶小綠葉蟬危害的茶樹(shù)新梢進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)被危害后的茶樹(shù)新梢中具有2,6-二甲基-3,7-辛二烯-2,6-二醇這一特殊香氣化合物[39]。GC-MS分析鑒定出的30多種揮發(fā)性物質(zhì)中烯烴類(lèi)含量最高；健康茶梢和危害后的茶梢有13種共有組分，這些組分在受到小貫小綠葉蟬危害后含量全部上升，其中乙酸葉醇酯和順-β-羅勒烯的含量分別是健康茶樹(shù)新梢中的12.90倍與142.27倍；受到危害后的茶樹(shù)新梢新出現(xiàn)了12種組分，含量最高的是紫蘇烯[44]。TMTT（4,8,12-三甲基-1,3,7,11-十三碳四烯）是僅可被小貫小綠葉蟬成蟲(chóng)危害后誘導(dǎo)茶樹(shù)新梢產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)；無(wú)論被低密度還是高密度的小貫小綠葉蟬危害，茶樹(shù)新梢揮發(fā)物的主要成分都是DMNT（反-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯）、(反,反)-α-法呢烯和反-β-羅勒烯[40]。被小貫小綠葉蟬危害后的茶樹(shù)新梢中檢測(cè)到豐富的α-法呢烯、苯甲醛、反-2-己烯醛和水楊酸甲酯，這四種成分在健康茶梢和被害茶梢中的含量分別為8.3%和11.8%；同時(shí)，這四種成分能夠顯著引誘天敵微小裂骨纓小蜂[43]。小貫小綠葉蟬為害之后苯甲醛、α-法呢烯和反-2-己烯醛的含量顯著增加[45]。小貫小綠葉蟬的咬食可以顯著誘導(dǎo)茶樹(shù)鮮葉中芳樟醇的釋放[46]。

3.2.2 茶樹(shù)驅(qū)避小貫小綠葉蟬的揮發(fā)性物質(zhì)

茶樹(shù)在受到小貫小綠葉蟬危害前后都有可能釋放出趨避蟲(chóng)害的物質(zhì)，可應(yīng)用到控制有關(guān)蟲(chóng)害的茶園管理中。茶樹(shù)新梢揮發(fā)出的芳樟醇對(duì)小貫小綠葉蟬具有引誘作用，小貫小綠葉蟬-茶樹(shù)取食復(fù)合體產(chǎn)生的2,6-二甲基-3,7-辛二烯-2,6-二醇可輕微驅(qū)避小貫小綠葉蟬[42]。Cai等[48]研究了小貫小綠葉蟬成蟲(chóng)對(duì)葡萄、桃、茶樹(shù)幼苗的氣味反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)成蟲(chóng)相比茶樹(shù)更喜歡葡萄的氣味，并指出在茶園內(nèi)使用桃和葡萄的氣味來(lái)監(jiān)測(cè)和管理小貫小綠葉蟬的可能性。綠葉揮發(fā)物順-3-己烯醇，特別是順-3-己烯基醋酸酯，為小貫小綠葉蟬提供了合理區(qū)分抗性和感性品種的機(jī)制[49]。在茶園中使用緩釋瓶釋放揮發(fā)性物質(zhì)二硫化二甲基（DMDS）、1,8-桉葉素和烯丙基甲基硫化物對(duì)小綠葉蟬成蟲(chóng)有明顯的趨避作用[50]。模擬鮮葉揮發(fā)性化合物對(duì)小貫小綠葉蟬的吸引力，順-3-混合己烯-1-醇、順-3-乙酸己烯酯和芳樟醇，質(zhì)量比為0.6∶23∶12.6，可作為茶園中的吸引劑[51]。但田間背景氣味可以破壞基于植物揮發(fā)物的吸引劑對(duì)小貫小綠葉蟬的吸引力[52]。不同茶樹(shù)品種的揮發(fā)物種類(lèi)、濃度和比例不同，會(huì)導(dǎo)致吸引或者驅(qū)避害蟲(chóng)的結(jié)果[53-54]。

綜上，前人對(duì)于抗蟲(chóng)揮發(fā)性成分的主要分析方法為SDE法分離提取揮發(fā)性物質(zhì)與GC-MS分析比較，與抗蟲(chóng)相關(guān)的揮發(fā)性成分為芳樟醇、α-法呢烯、β-羅勒烯和水楊酸甲酯等。α-法呢烯主要是在被危害后的茶樹(shù)葉片中揮發(fā)出來(lái)[50]，不是從植物的烯萜庫(kù)中來(lái)，而是由茉莉酸甲酯激發(fā)釋放的[55-56]。β-羅勒烯和α-法呢烯會(huì)參與鄰近茶樹(shù)之間的信號(hào)通訊，并可以通過(guò)茉莉酸誘導(dǎo)產(chǎn)生[57]。

4 展望

已開(kāi)展的茶樹(shù)抗小貫小綠葉蟬抗性相關(guān)研究鑒定顯示，不同茶樹(shù)種質(zhì)之間存在抗性差異，篩選抗蟲(chóng)品種對(duì)育種工作具有重要意義[20]，選用抗性品種控制蟲(chóng)害能夠從根本上減少化學(xué)防控帶來(lái)的環(huán)境危害。在與茶樹(shù)小貫小綠葉蟬抗性相關(guān)的指標(biāo)研究方面，無(wú)論是茶樹(shù)形態(tài)與抗蟲(chóng)相關(guān)性，還是品質(zhì)成分相關(guān)性的研究，雖已研究鑒定一些相關(guān)性的指標(biāo)成分，但主要研究結(jié)果并未顯示較高的一致性，可能是因?yàn)槟壳瓣P(guān)于“抗小貫小綠葉蟬”并未有科學(xué)統(tǒng)一的對(duì)照指標(biāo)體系，抗與感都是相對(duì)而言，且各個(gè)研究材料的地域與季節(jié)差異較大，很難做出客觀比較[58-64]；在后續(xù)的研究中，圍繞抗性研究進(jìn)行關(guān)鍵指標(biāo)篩選鑒定，建立一個(gè)科學(xué)的指標(biāo)體系具有重大意義。植物揮發(fā)物對(duì)驅(qū)避害蟲(chóng)起到了不可忽視的作用[65-67]，確定茶樹(shù)抗小貫小綠葉蟬揮發(fā)性組分，確定其最佳抗性濃度或比例，并將之有效地運(yùn)用到茶園管理中，可有效減少環(huán)境危害。目前，茶樹(shù)小綠葉蟬抗性機(jī)理研究還不夠深入，但隨著研究技術(shù)的進(jìn)步，關(guān)于茶樹(shù)抗小貫小綠葉蟬的研究可以延伸到分子生物學(xué)水平，將茶樹(shù)的形態(tài)學(xué)特征、理化特征鑒定與現(xiàn)代基因組學(xué)相結(jié)合，更加系統(tǒng)深入地對(duì)茶樹(shù)小貫小綠葉蟬抗性機(jī)理及調(diào)控機(jī)制開(kāi)展研究，從而為抗性鑒定和抗性品種選育提供更科學(xué)實(shí)用的參考。