陳磊 常靜 王振 李清宇 周洪友 李海平
摘要
為探討抗蟲(chóng)和感蟲(chóng)蕎麥品種對(duì)西伯利亞龜象Rhinoncus?sibiricus取食的反應(yīng),選擇抗蟲(chóng)品種‘蒙0207‘晉苦6和感蟲(chóng)品種‘蒙0208‘晉苦2,研究害蟲(chóng)不同程度(輕度、中度和重度)取食情況下,蕎麥葉片中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(可溶性蛋白和可溶性糖)和次生代謝物質(zhì)(單寧、總酚和類(lèi)黃酮)含量,防御酶[過(guò)氧化氫酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)]以及蛋白酶抑制劑[胰蛋白酶抑制劑(TI)、胰凝乳蛋白酶抑制劑(CI)]活性的變化,以及西伯利亞龜象體內(nèi)主要解毒酶活性的變化。結(jié)果表明,西伯利亞龜象取食48?h后,各處理組蕎麥葉片中可溶性性蛋白、可溶性糖、單寧、總酚和類(lèi)黃酮的含量以及PAL、CAT、TI、CI活性均有增加。在供試的4個(gè)蕎麥品種中,抗蟲(chóng)品種被取食后可溶性蛋白和可溶性糖含量上升幅度較感蟲(chóng)品種更大,感蟲(chóng)品種被取食后單寧含量,PAL、TI、CI活性上升幅度較抗蟲(chóng)品種更大。在不同取食程度下,抗蟲(chóng)品種中的TI和CI活性均顯著高于感蟲(chóng)品種。西伯利亞龜象成蟲(chóng)取食抗蟲(chóng)蕎麥品種后體內(nèi)羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GSTs)活性均顯著高于取食感蟲(chóng)品種的個(gè)體。研究結(jié)果表明,西伯利亞龜象取食能誘導(dǎo)蕎麥抗蟲(chóng)性物質(zhì)含量的變化,但對(duì)蕎麥抗性品種與感蟲(chóng)品種的影響不同。
關(guān)鍵詞
蕎麥;?西伯利亞龜象;?取食;?抗蟲(chóng)性;?抗性物質(zhì);?防御酶
中圖分類(lèi)號(hào):
S?435.17
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:?A
DOI:?10.16688/j.zwbh.2023149
Effects?of?Rhinoncus?sibiricus?feeding?on?biochemical?substances?in?different?resistant?cultivars?of?buckwheat
CHEN?Lei1,2,?CHANG?Jing1,?WANG?Zhen1,?LI?Qingyu3,?ZHOU?Hongyou1,?LI?Haiping1*
(1.?College?of?Horticulture?and?Plant?Protection,?Inner?Mongolia?Agricultural?University,?Hohhot?010019,?China;
2.?Plant?Protection?and?Plant?Quarantine?Center?of?Shanxi?Province,?Taiyuan?030002,?China;
3.?Agriculture,?Animal?Husbandry?and?Water?Conservancy?Science?and?Technology?Bureau?of
Genhe?City?in?Inner?Mongolia,?Genhe?022350,?China)
Abstract
To?investigate?the?responses?of?insectresistant?and?insectsusceptible?buckwheat?cultivars?to?the?feeding?of?Rhinoncus?sibiricus,?the?contents?of?nutrients?(soluble?protein?and?soluble?sugar),?secondary?metabolites?(tannins,?total?phenols?and?flavonoids),?and?the?activities?of?defense?enzymes?(CAT,?PAL)?and?protease?inhibitors?(TI,?CI)?in?leaves?of?two?insectresistant?buckwheat?cultivars?(‘Meng?0207?and?‘Jinku?6)?and?two?insectsusceptible?buckwheat?cultivars?(‘Meng?0208?and?‘Jinku?2)?with?different?damage?degrees?(mild?damage,?moderate?damage?and?severe?damage)?were?measured?48?h?after?damage.?In?addition,?the?activities?of?major?detoxifying?enzymes?(CarE,?GSTs,?P450)?in?Rhinoncus?sibiricus?were?tested?too.?The?results?showed?that?the?contents?of?soluble?protein,?soluble?sugar,?tannin,?total?phenol?and?flavonoids?in?buckwheat?leaves,?as?well?as?the?activities?of?PAL,?CAT,?TI,?and?CI?were?increased?by?feeding?on?R.sibiricus.?Among?the?four?buckwheat?cultivars?tested,?the?increase?of?contents?of?soluble?protein?and?soluble?sugar?in?the?insectresistant?cultivars?is?relatively?more?than?that?of?the?susceptible?cultivars,?and?the?tannin?content,?PAL,?TI?and?CI?activities?of?the?susceptible?cultivars?increased?relatively?more?than?that?of?the?insectresistant?cultivars.?The?TI?and?CI?activities?of?insectresistant?cultivars?were?significantly?higher?than?those?of?susceptible?cultivars?under?different?feeding?levels.?The?activities?of?carboxylesterase?(CarE)?and?glutathione?Stransferase?(GSTs)?of?R.sibiricus?fed?on?insectresistant?buckwheat?were?significantly?higher?than?those?in?the?individuals?fed?on?the?insectsusceptible?cultivars.?The?results?showed?that?the?feeding?of?R.sibiricus?on?both?insectresistant?and?insectsusceptible?cultivars?could?change?the?content?of?substance?related?to?resistant?in?both,?resistant?and?susceptible?cultivars,?but?demonstrated?different?effects.
Key?words
buckwheat;?Rhinoncus?sibiricus;?feeding;?insect?resistance;?resistant?substance;?detoxification
enzyme
蕎麥屬于小宗糧豆作物,具備其他主糧作物所不具備的優(yōu)點(diǎn)和功能,素有“五谷之王”的美稱(chēng)[1]。蕎麥含有特殊的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微量元素[24],是唯一含有七大營(yíng)養(yǎng)素的谷類(lèi)作物,也是集營(yíng)養(yǎng)、保健和醫(yī)療于一體的天然保健食品[35]。我國(guó)地域遼闊,蕎麥種質(zhì)資源極為豐富[6]。內(nèi)蒙古自治區(qū)是全國(guó)蕎麥的主產(chǎn)區(qū)之一,優(yōu)越的地理環(huán)境使得該地區(qū)生產(chǎn)的蕎麥粒大皮薄、品質(zhì)優(yōu)良,成為享譽(yù)中外的明星產(chǎn)品[7]。
蕎麥抗逆性較強(qiáng),病蟲(chóng)害對(duì)其影響較小。2013年在內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市翁牛特旗首次發(fā)現(xiàn)西伯利亞龜象Rhinoncus?sibiricus?Faust嚴(yán)重為害蕎麥[8],之后該蟲(chóng)在我國(guó)北方蕎麥種植區(qū)不斷擴(kuò)散,到2019年,西伯利亞龜象已擴(kuò)散到東北西部,西北和華北的部分地區(qū),并呈現(xiàn)迅速擴(kuò)散蔓延的趨勢(shì)[9],對(duì)我國(guó)蕎麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。
植物在長(zhǎng)期進(jìn)化中形成的抗性是農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防治體系的重要組成部分,并作為一種有效的防治策略廣泛用于病蟲(chóng)害控制[10]。植物通過(guò)調(diào)控次生代謝物質(zhì)的代謝對(duì)害蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育和存活等產(chǎn)生不利影響,是針對(duì)取食者的一種重要防御策略[1112]。本研究團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)期的蕎麥調(diào)查研究中,篩選出了2個(gè)相對(duì)抗蟲(chóng)的品種和2個(gè)感蟲(chóng)品種,在此基礎(chǔ)上,本論文主要研究西伯利亞龜象取食對(duì)抗感品種蕎麥主要物質(zhì)含量和防御酶活性等的影響,以及取食抗感品種蕎麥后西伯利亞龜象體內(nèi)主要解毒酶活性的變化,為進(jìn)一步明確蕎麥抗蟲(chóng)性機(jī)制提供理論依據(jù)。
1?材料與方法
1.1?試驗(yàn)材料
1.1.1?供試蕎麥
試驗(yàn)選用內(nèi)蒙古地區(qū)常見(jiàn)的4個(gè)栽培品種?‘蒙0208‘蒙0207‘晉苦6和‘晉苦2,其中‘蒙0208‘蒙0207屬于甜蕎;‘晉苦6和‘晉苦2屬于苦蕎?!?207和‘晉苦6相對(duì)抗西伯利亞龜象,‘蒙0208‘晉苦2相對(duì)感蟲(chóng)。
上述材料在實(shí)驗(yàn)室用花盆(直徑25?cm)種植。
1.1.2?供試蟲(chóng)源
西伯利亞龜象成蟲(chóng)采自?xún)?nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市林西縣四合村蕎麥地(43°38′N(xiāo),118°12′E),帶回室內(nèi)用‘通蕎2號(hào)(赤峰市當(dāng)?shù)胤N植品種)飼養(yǎng)。飼養(yǎng)環(huán)境條件:溫度(25±1)℃,相對(duì)濕度(60±5)%,光周期L∥D=14?h∥10?h。試驗(yàn)前饑餓6?h,挑選發(fā)育良好、形態(tài)大小一致的成蟲(chóng)供試。
1.1.3?試劑
考馬斯亮藍(lán)G250、Folin試劑,F(xiàn)luka公司;氯化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)、L苯丙氨酸、巰基乙醇,Sigma公司;聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、EDTANa2、5磺基水楊酸二水合物、單寧酸、N苯甲酰L酪氨酸乙酯、Nα苯甲酰L精氨酸乙酯鹽酸鹽、99%沒(méi)食子酸、N苯基硫脲、愈創(chuàng)木酚、甲硫氨酸(Met)、AR蒽酮、α乙酸萘酯、固藍(lán)B鹽、α萘酚、毒扁豆堿(99%)、牛血清蛋白、核黃素、還原性谷胱甘肽、1氯2,4二硝基苯(CDNB)、3,3′,5,5′四甲基聯(lián)苯胺(TMBZ),Macklin公司;其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。
1.2?試驗(yàn)方法
1.2.1?西伯利亞龜象取食
本試驗(yàn)設(shè)置對(duì)照和3個(gè)取食等級(jí),參照岳文波等[13]的方法,根據(jù)實(shí)際情況略有改動(dòng)。蕎麥出苗后18?d,在每株蕎麥中部葉片接種西伯利亞龜象成蟲(chóng)10頭,共接種30株,用紗網(wǎng)套住整株蕎麥防止其逃逸。
以未接蟲(chóng)的健康蕎麥植株作為對(duì)照。
輕度取食為蕎麥葉片上有零星部分被取食;中度取食為蕎麥葉片上有1/3以下面積被取食;重度取食為蕎麥葉片上有1/3~2/3面積被取食。對(duì)照及不同處理均在取食48?h后剪取葉片測(cè)定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、次生代謝物質(zhì)含量及防御酶活性。同時(shí)取西伯利亞龜象測(cè)定其體內(nèi)解毒酶活性。
1.2.2?西伯利亞龜象取食后蕎麥葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和次生代謝物含量測(cè)定
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量測(cè)定:分別采用考馬斯亮藍(lán)G250法[14]、蒽酮比色法[15]測(cè)定可溶性蛋白、可溶性糖的含量。
次生代謝物質(zhì)含量測(cè)定:類(lèi)黃酮、總酚含量的測(cè)定分別采用蘆丁比色法和福林法[16],單寧的測(cè)定采用福林酚比色法[17]。
1.2.3?西伯利亞龜象取食后蕎麥葉片中防御酶和蛋白酶抑制劑活性測(cè)定
防御酶活性測(cè)定:比色法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性[15],苯丙氨酸比色法測(cè)定苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性[18]。
蛋白酶抑制劑活性測(cè)定:蕎麥葉片胰蛋白酶抑制劑(TI)和胰凝乳蛋白酶抑制劑(CI)的活性測(cè)定采用張健等[19]的方法進(jìn)行測(cè)定。
1.2.4?西伯利亞龜象取食蕎麥葉片后解毒酶活性測(cè)定
羧酸酯酶(CarE)活性的測(cè)定參考van?Asperen[20]的方法,谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GSTs)活性的測(cè)定參考Habig等[21]的方法,細(xì)胞色素P450活性的測(cè)定參考Brogdon等[22]的方法。
1.3?數(shù)據(jù)處理與分析
采用Microsoft?Excel?2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖,采用SPSS?25.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,采用Duncan氏多重比較檢驗(yàn)各處理間測(cè)定指標(biāo)的差異顯著性。
2?結(jié)果與分析
2.1?不同品種蕎麥被西伯利亞龜象取食后葉片主要生理指標(biāo)的變化
2.1.1?蕎麥葉片可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化
西伯利亞龜象不同程度取食均誘導(dǎo)了蕎麥葉片可溶性性蛋白和可溶性糖含量的增加,取食程度越重2種物質(zhì)含量增加越多。在供試的4個(gè)蕎麥品種中,抗蟲(chóng)品種中可溶性蛋白和可溶性糖增加幅度較大,經(jīng)重度取食誘導(dǎo)的抗性品種‘蒙0207和‘晉苦6可溶性蛋白含量比對(duì)照上升265%和481%,而感蟲(chóng)品種‘蒙0208和‘晉苦2僅比對(duì)照上升86%和232%(表1)。
2.1.2?蕎麥葉片次生代謝物質(zhì)含量的變化
無(wú)論是抗蟲(chóng)品種還是感蟲(chóng)品種,西伯利亞龜象不同程度取食均誘導(dǎo)單寧、總酚和類(lèi)黃酮含量增加,其中單寧和總酚含量隨西伯利亞龜象取食程度增加而增加。在供試的4個(gè)蕎麥品種中,西伯利亞龜象重度取食后,感蟲(chóng)品種‘蒙0208和‘晉苦2單寧含量分別增加80%和96%,而抗蟲(chóng)品種‘蒙0207和‘晉苦6僅分別增加56%和48%,而總酚含量的變化在蕎麥抗、感蟲(chóng)品種間無(wú)明顯規(guī)律。西伯利亞龜象取食誘導(dǎo)蕎麥葉片類(lèi)黃酮含量顯著增加,但同一品種不同取食程度之間除‘蒙0208“輕度”取食顯著少于中、重度(P<0.05)外,其他品種不同取食程度間沒(méi)有顯著差異(表2)。
2.1.3?蕎麥葉片防御酶活性的變化
西伯利亞龜象不同程度取食均能誘導(dǎo)蕎麥葉片過(guò)氧化氫酶(CAT)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性提高,其中CAT活性在中度和重度取食下顯著提高,PAL活性在重度取食下顯著升高。在供試的4個(gè)蕎麥品種中,感蟲(chóng)品種‘蒙0208和‘晉苦2被西伯利亞龜象重度取食后PAL活性上升幅度較抗蟲(chóng)品種更大,其PAL活性分別增長(zhǎng)116%和203%,而抗蟲(chóng)品種‘蒙0207和‘晉苦6僅分別增長(zhǎng)89%和72%(表3)。
2.1.4?蕎麥葉片蛋白酶抑制劑活性的變化
西伯利亞龜象不同程度取食誘導(dǎo)了蕎麥葉片內(nèi)胰蛋白酶抑制劑(TI)和胰凝乳蛋白酶抑制劑(CI)活性升高,取食程度越重,蕎麥葉片的蛋白酶抑制劑活性也越高。不同取食程度下,抗蟲(chóng)品種的TI和CI活性均顯著高于感蟲(chóng)品種(P<0.05)。此外,在供試的4個(gè)蕎麥品種中,感蟲(chóng)品種‘蒙0208和‘晉苦2被取食后TI和CI活性上升幅度較抗蟲(chóng)品種更大,其中TI活性分別是對(duì)照的5.18倍和3.09倍,而抗蟲(chóng)品種‘蒙0207和‘晉苦6?TI活性分別是對(duì)照的2.07倍和1.93倍(表4)。
2.2?取食不同品種蕎麥后西伯利亞龜象體內(nèi)3種解毒酶活性的變化
西伯利亞龜象成蟲(chóng)取食抗蟲(chóng)品種蕎麥葉片后,體內(nèi)羧酸酯酶(CarE)、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GSTs)活性顯著高于取食感蟲(chóng)品種后的活性(P<0.05)。其中取食甜蕎抗蟲(chóng)品種‘蒙0207比取食其感蟲(chóng)品種‘蒙0208的CarE活性上升了85%,取食苦蕎抗蟲(chóng)品種‘晉苦6比取食其感蟲(chóng)品種‘晉苦2的CarE活性上升了79%。取食甜蕎抗蟲(chóng)品種‘蒙0207后,西伯利亞龜象體內(nèi)GSTs活性是取食感蟲(chóng)品種‘蒙0208的1.3倍;取食苦蕎抗蟲(chóng)品種‘晉苦6的GSTs活性是取食感蟲(chóng)品種‘晉苦2的1.6倍。取食不同抗感性品種的蕎麥葉片后,西伯利亞龜象體內(nèi)細(xì)胞色素P450活性沒(méi)有顯著性差異(圖1)。
3?結(jié)論與討論
植物的誘導(dǎo)抗性是一種普遍存在的現(xiàn)象,大量研究表明,一些物理因素如人工修剪枝葉、針刺等機(jī)械損傷,或昆蟲(chóng)取食都可以誘導(dǎo)植物的抗蟲(chóng)性[23]。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是寄主植物和植食性昆蟲(chóng)進(jìn)行正常生命活動(dòng)所必需的能源物質(zhì),昆蟲(chóng)通過(guò)取食從寄主植物中獲取能量,以滿足自身生長(zhǎng)發(fā)育,而植物受到損傷后會(huì)調(diào)整自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量以適應(yīng)逆境。徐偉[24]的研究表明,興安落葉松受損后可溶性蛋白的含量升高。尹飛等[25]在研究小菜蛾P(guān)lutella?xylostella取食對(duì)寄主植物蛋白質(zhì)和糖含量影響時(shí)發(fā)現(xiàn),小菜蛾取食后白菜菜心內(nèi)蛋白質(zhì)含量顯著升高,葡萄糖含量明顯下降。本試驗(yàn)結(jié)果表明,西伯利亞龜象不同程度取食均能誘導(dǎo)可溶性蛋白和可溶性糖含量升高,但只有重度取食才能誘導(dǎo)可溶性糖含量顯著升高,這表明損傷程度對(duì)植物的防御反應(yīng)十分重要,只有在損傷達(dá)到一定程度時(shí),才能引起植物體內(nèi)物質(zhì)含量的顯著變化。不同抗性品種在遭受昆蟲(chóng)取食后發(fā)生的防御反應(yīng)也不完全相同。周福才等[26]在棉蚜Aphis?gossypii取食對(duì)黃瓜葉片中抗生物質(zhì)的影響研究中發(fā)現(xiàn),棉蚜取食后,抗蟲(chóng)品種黃瓜葉片中可溶性糖含量的變化幅度高于感蟲(chóng)品種。李傳明等[27]研究指出,被煙粉虱Bemisia?tabaci取食后,抗蟲(chóng)品種的可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化幅度明顯高于感蟲(chóng)品種。本研究發(fā)現(xiàn),供試的4個(gè)蕎麥品種中,抗蟲(chóng)品種受損傷后可溶性蛋白和可溶性糖含量上升幅度較感蟲(chóng)品種更大,與他們的研究結(jié)果一致。陳磊等[28]研究發(fā)現(xiàn),蕎麥對(duì)西伯利亞龜象的抗性與葉片蛋白質(zhì)和可溶性糖含量顯著正相關(guān),抗蟲(chóng)品種通過(guò)增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量抵抗昆蟲(chóng)的取食。
植物遭受昆蟲(chóng)取食后,植株內(nèi)某些防御性次生代謝物質(zhì)的含量會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速升高,起到毒殺昆蟲(chóng)或引誘昆蟲(chóng)天敵的作用[29]。不同抗性品種在遭受損傷后的防御反應(yīng)也不完全相同。李傳明等[27]的研究顯示,受到煙粉虱取食后,感蟲(chóng)辣椒品種的酚類(lèi)化合物含量上升幅度高于抗蟲(chóng)品種。
任佳[30]的研究發(fā)現(xiàn),不同品種黃瓜接種瓜蚜后,抗蟲(chóng)品種酚類(lèi)化合物及黃酮類(lèi)化合物的含量始終高于感蟲(chóng)品種。本研究發(fā)現(xiàn),供試的4個(gè)蕎麥品種中,感蟲(chóng)品種被取食后單寧含量上升幅度較抗蟲(chóng)品種更大,而總酚和類(lèi)黃酮2種植物次生代謝物質(zhì)含量在抗蟲(chóng)和感品種間沒(méi)有明顯規(guī)律。這表明在昆蟲(chóng)取食誘導(dǎo)的過(guò)程中,植物次生代謝物質(zhì)含量向著有利于提高自身抗蟲(chóng)性的方向改變。
在遭受逆境時(shí),植物細(xì)胞中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧自由基,活性氧過(guò)量累積會(huì)損傷植物,過(guò)氧化氫酶(CAT)是植物體內(nèi)參與活性氧清除的重要酶系,其活性高低能反映出植物抗氧化能力的強(qiáng)弱[31]。植物受到損傷后產(chǎn)生的一系列次生代謝物質(zhì)主要通過(guò)苯丙烷類(lèi)代謝途徑完成,苯丙氨酸解氨酶(PAL)在苯丙烷循環(huán)中起著關(guān)鍵作用,是植物體內(nèi)次生代謝反應(yīng)的關(guān)鍵酶和限速酶。PAL也是一種可誘導(dǎo)的酶,在病原體、蟲(chóng)害、低溫等一系列生物和非生物脅迫下其活性會(huì)發(fā)生變化,因此其活性可以作為評(píng)價(jià)植物抗逆性強(qiáng)弱的指標(biāo)[3234]。研究表明,短期的昆蟲(chóng)取食可以誘導(dǎo)植物葉片相關(guān)防御性物質(zhì)含量升高,從而提高植物的抗蟲(chóng)性[35]。
吳瓊[36]的研究發(fā)現(xiàn),在響應(yīng)豌豆蚜取食的過(guò)程中,苜??瓜x(chóng)品種的PAL、POD和SOD等防御酶活性增加量均高于敏感品種。本試驗(yàn)研究表明,感蟲(chóng)品種被西伯利亞龜象取食后PAL活性上升幅度較抗蟲(chóng)品種相對(duì)更大,而CAT在抗、感品種間沒(méi)有明顯規(guī)律。本文研究結(jié)論與此結(jié)論不同,推測(cè)是不同寄主植物響應(yīng)不同昆蟲(chóng)取食的防御酶不同,另外本文中,西伯利亞龜象取食后,蕎麥感蟲(chóng)品種中單寧含量及PAL活性增加量均高于抗蟲(chóng)品種,這表明蕎麥可能存在特定的抗性機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)昆蟲(chóng)的取食,尚需進(jìn)一步試驗(yàn)來(lái)揭示。
植物蛋白酶抑制劑是一類(lèi)對(duì)蛋白水解酶有抑制活性的小分子蛋白質(zhì),在生物中普遍存在,是植物重要的防御物質(zhì)之一[37]。石媛媛等[38]的研究發(fā)現(xiàn),油松毛蟲(chóng)?Dendrolimus?tabulaeformis不同程度取食能夠誘導(dǎo)胰蛋白酶抑制劑(TI)和胰凝乳蛋白酶抑制劑(CI)活性增加,進(jìn)而增強(qiáng)油松的抗蟲(chóng)性。王琪等[39]在研究剪葉或昆蟲(chóng)取食對(duì)興安落葉松蛋白酶抑制劑的影響中發(fā)現(xiàn),落葉松毛蟲(chóng)Dendrolimus?superans取食或修剪均可誘導(dǎo)興安落葉松內(nèi)TI和CI活性發(fā)生顯著變化,相同損傷程度下,蟲(chóng)害誘導(dǎo)的TI活性高于修剪損傷誘導(dǎo)的活性。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,西伯利亞龜象不同程度取食誘導(dǎo)了蕎麥葉片內(nèi)TI和CI活性發(fā)生變化,相同損傷程度下,甜蕎和苦蕎抗蟲(chóng)品種中TI和CI活性均顯著高于感蟲(chóng)品種。這與王琪等的研究結(jié)果一致,說(shuō)明在損傷程度相同的情況下,昆蟲(chóng)唾液中的某些化學(xué)成分或者其特殊的取食方式,可能激發(fā)蕎麥產(chǎn)生了特定的防御反應(yīng)。
在植物與昆蟲(chóng)的長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中,昆蟲(chóng)在面對(duì)外界環(huán)境以及植物防御機(jī)制的脅迫時(shí),逐漸演化出許多適應(yīng)機(jī)制,以保護(hù)自身免受傷害。昆蟲(chóng)解毒酶系以及解毒機(jī)制在應(yīng)對(duì)植物次生代謝物質(zhì)的脅迫過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GSTs)、羧酸酯酶(CarE)和細(xì)胞色素P450酶系(CYP450)是昆蟲(chóng)體內(nèi)最重要的解毒酶[40]。陳德霞等[41]研究了典型草原4種優(yōu)勢(shì)種牧草次生代謝物對(duì)亞洲小車(chē)蝗Oedaleus?asiaticus解毒酶活性的影響,發(fā)現(xiàn)取食冷蒿和羊草的亞洲小車(chē)蝗體內(nèi)CarE、CYP450和GSTs的活性均顯著高于取食克氏針茅的亞洲小車(chē)蝗,得出亞洲小車(chē)蝗對(duì)冷蒿和羊草具有高解毒活性,對(duì)克氏針茅具有低解毒活性的結(jié)論。王亞軍等[42]發(fā)現(xiàn),苦參堿、氧化苦參堿和山奈酚等次生代謝物對(duì)舞毒蛾Lymantria?dispar?GSTs和CarE活性的抑制作用是其具有殺蟲(chóng)活性的原因之一。本試驗(yàn)中,西伯利亞龜象成蟲(chóng)取食甜蕎和苦蕎抗蟲(chóng)品種后體內(nèi)CarE和GSTs活性均顯著高于取食感蟲(chóng)品種的個(gè)體,而取食抗性品種和感蟲(chóng)品種的西伯利亞龜象成蟲(chóng)體內(nèi)P450活性無(wú)顯著差異。這表明在西伯利亞龜象的解毒機(jī)制中,CarE和GSTs可能發(fā)揮著重要的作用。
本研究分別從植物和昆蟲(chóng)2個(gè)方面來(lái)探索蕎麥不同品種對(duì)西伯利亞龜象的抗性機(jī)制,發(fā)現(xiàn)西伯利亞龜象取食能誘導(dǎo)蕎麥抗蟲(chóng)性物質(zhì)含量的變化,為蕎麥抗蟲(chóng)品種的選育提供了理論基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)取食蕎麥不同抗性品種的西伯利亞龜象體內(nèi)解毒酶的測(cè)定,有助于了解植物與昆蟲(chóng)之間的互作機(jī)制,為蕎麥害蟲(chóng)西伯利亞龜象的防治提供理論依據(jù)。
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