二斑叶螨为害番茄诱导防御反应对西花蓟马的影响

摘要

二斑叶螨Tetranychus urticae Koch自入侵我国以来，迅速扩展蔓延，上升为重要害虫。前期研究发现，二斑叶螨取食诱导的菜豆对西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)有明显的不利影响，二斑叶螨与西花蓟马存在明显的种间竞争关系。本研究以番茄为寄主植物，以二斑叶螨-番茄-西花蓟马作为研究体系，研究了二斑叶螨胁迫对番茄植株的生理生化影响，探讨诱导防御的番茄植株在对西花蓟马防御反应中的作用，研究了西花蓟马取食二斑叶螨前侵染番茄植株后西花蓟马行为和生理适应性的差异，以明确二斑叶螨为害后寄主植物番茄对西花蓟马作用机理，为二者的综合防治提供理论依据。本文的主要结果如下：
　　1西花蓟马对二斑叶螨为害后番茄的行为反应及挥发物成分分析
　　西花蓟马对二斑叶螨不同密度和时间为害后番茄植株的选择行为结果表明，二斑叶螨密度为5和15头/株时，西花蓟马偏好选择为害1 d的番茄，二斑叶螨密度为25头/株时，西花蓟马对为害2 d的番茄植株选择率高达39.56％。在二斑叶螨为害的3个时间段下，二斑叶螨为害1d和2d时，西花蓟马趋向选择为害密度为15头/株，为害时间为3 d时，西花蓟马对密度为5头/株的番茄植株选择率最高。由此可见，西花蓟马对不同为害株的选择率与二斑叶螨为害时间和为害密度密切相关，并且西花蓟马对二斑叶螨为害程度居中的番茄喜好性强。
　　健康和二斑叶螨不同密度和为害时间下番茄植株挥发物收集到了38种化合物，含量最高的化合物是β-水芹烯、(Z)-3-己烯-1-醇和(+)-2-蒈烯，这3种化合物含量之和在不同处理下占挥发物总量的比例均很高，为63.83%~73.26%。二斑叶螨为害后番茄释放的挥发物，除了相对百分含量发生显著变化外，还检测到特异性挥发物组分。(+)-2-蒈烯和β-水芹烯的相对百分含量则明显低于二斑叶螨为害株。二斑叶螨为害番茄植株后诱导番茄新产生了香橙烯，并且在为害程度较高的番茄上检测到邻-异丙基苯、2-甲基-1-丁醇和(E)-2-己烯醛3种化合物。结合嗅觉仪的结果，推测间伞花烃和邻-异丙基苯对西花蓟马具有一定的驱避作用，对伞花烃和1-辛烯-3-醇对西花蓟马具有一定的引诱作用。
　　2二斑叶螨为害对番茄叶片主要营养物质和防御酶活性的影响
　　二斑叶螨不同密度不同取食为害时间对番茄植株营养物质有明显的影响，并且还有明显的交互作用。不论在何种密度下，二斑叶螨为害叶片可溶性糖含量均明显低于对照，且随着取食时间的延长，可溶性糖含量的变化与密度密切相关。二斑叶螨为害造成可溶性蛋白含量的变化，不同为害时间下可溶性蛋白含量的变化与密度有关，且二斑叶螨为害3d时，可溶性蛋白含量下降幅度最大，在25头/叶时下降了46.65%。游离氨基酸含量在不同密度和时间下的变化不同，游离氨基酸含量在二斑叶螨15头/叶和25头/叶为害2 d时最高。由此可见，番茄植株通过重新配置营养物质的含量来应对二斑叶螨的胁迫为害。
　　无论在何种密度下，过氧化物酶（POD）活性均高于健康植株，且POD活性在二斑叶螨25头/叶为害2 d时最高，达到153 U/mg prot。同样，二斑叶螨为害番茄也导致苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性发生变化，PAL活性在15头/叶二斑叶螨为害2 d时最高。番茄叶片中多酚氧化酶（PPO）活性也因二斑叶螨的取食发生变化。不论在任何为害密度下，均在为害2 d时PPO活性最高，分别较健康植株增加了25.31%、30.81%和12.84%。二斑叶螨取食为害后脂氧合酶（LOX）活性均显著高于健康植株，仅在25头/叶为害3 d时低于健康植株，且变化特点与PAL相似。以上结果说明二斑叶螨刺吸为害作为一个外界胁迫能诱导番茄植株POD、PAL、PPO和LOX活性发生变化，是植物诱导防御和自身抗性的内在表现。
　　3二斑叶螨诱导的番茄植株防御反应对西花蓟马取食行为的影响
　　不论是叶绿素、黄酮还是单宁含量均与二斑叶螨为害密度和为害时间密切相关，并且还有明显的交互作用。二斑叶螨为害后，番茄植株叶绿素含量均明显低于对照。无论在二斑叶螨何种为害密度和为害时间下，黄酮含量均在5头/叶二斑叶螨胁迫7 d和二斑叶螨15头/叶为害5 d时最低。单宁含量在不同密度和时间下的变化不同，5头/叶二斑叶螨为害时，在为害5 d时最高，比对照增加了75%。二斑叶螨15头/叶，单宁在为害3和5 d时，均显著高于健康植株。以上结果说明番茄植株积极改变叶绿素和次生代谢物质含量应对二斑叶螨的威胁。
　　西花蓟马在二斑叶螨密度5头/叶为害5 d的番茄植株上非取食波np波和上颚口针刺入波p波次数最高，但各处理间则无明显差异。从上颚口针重复刺探波S波来看，在二斑叶螨5头/叶密度为害7d时，西花蓟马的刺探次数最低。下颚口针刺入波Q波的不论在何种处理下均非常低。细胞内取食波R波的变化则均与S波相似。西花蓟马在健康和二斑叶螨为害后番茄植株上的非取食刺探和上颚口针刺入探不存在显著差异。西花蓟马取食番茄植株时其上颚口针刺入波p波、上颚口针重复刺探波S波、下颚口针刺入波Q波和细胞内取食波R波的平均持续时间均低于60 s。以上结果说明二斑叶螨为害后的番茄植株对后取食昆虫西花蓟马产生了明显的不利影响。
　　4二斑叶螨为害番茄对西花蓟马体内酶活性和发育历期及繁殖力的影响
　　西花蓟马取食二斑叶螨不同密度和不同时间为害番茄叶片后，其体内的保护酶和解毒酶的活性有明显的差异。西花蓟马保护酶POD、CAT和解毒酶CES、GST和MFO均在取食二斑叶螨5头/叶为害3 d时最高。西花蓟马体中T-SOD活性不论在任何为害密度下，均低于取食健康番茄的西花蓟马。以上结果说明二斑叶螨为害番茄植株对西花蓟马体内保护酶和解毒酶活性有明显影响。
　　在7种不同处理的番茄植株上，西花蓟马在健康和二斑叶螨5头/叶为害5d时，1龄若虫发育最慢。西花蓟马2龄若虫期时，在二斑叶螨5头/叶为害3 d时发育最慢，为5.37 d。西花蓟马在预蛹期和蛹期时均在二斑叶螨15头/叶为害5d时发育最慢。西花蓟马在二斑叶螨5头/叶为害3d时，未成熟期最长，为11.02 d。无论是产卵前期、产卵历期还是产卵后期，西花蓟马均在二斑叶螨15头/叶为害3d和5头/叶为害5d时历期最短。西花蓟马的产卵量在不同处理番茄之间也有明显的差异。无论是每雌每天产卵量还是每雌总产卵量，西花蓟马的产卵量均在二斑叶螨15头/叶为害5 d的番茄植株上最高。西花蓟马雌成虫寿命在二斑叶螨15头/叶为害3 d和5头/叶为害5 d的番茄植株上最短。以上结果说明二斑叶螨取食后的番茄对西花蓟马产生了一定的防御反应。