杂种落叶松不同子代之间抗虫相关物质的变化

摘要

落叶松是东北地区主要造林树种,常遭受落叶松毛虫Dendrolimus superans等害虫的严重危害。目前为营造健康的落叶松林,减少害虫的侵蚀,除了采取行之有效的营林措施,还需要从昆虫与植物的关系上,研究其内在相互作用的实质,采取多种方式提高植物防御能力。因此,选择对目的害虫具有高抗性的林木品种越来越受到人们的重视。本文以日本落叶松(Larix kaempferi)、兴安落叶松(L.gmelinii)与长白落叶松(L.olgensis)的杂交后代F1和F2代,共两代7个家系的杂种落叶松为研究对象,对其针叶内的抗虫性指标,即次生代谢物质、保护性酶、防御性酶及蛋白酶抑制剂等进行测定分析,首次探讨不同品种杂种落叶松之间组成抗虫性的强弱及差异,为林木遗传改良成为抗性强品种、营造强壮健康的落叶松林提供更多的依据。研究结果如下。
　　 (1)家系显著影响落叶松针叶内单宁及酚酸的含量。
　　 利用香草醛比色法测定单宁,分析得出相同代7个家系的单宁含量存在差异;相同家系不同代的落叶松之间也存在显著差异(P＜0.05),两代在6、7月变化趋势一致。两代中,有4个家系针叶内的单宁含量表现为6月高于7月(P＞0.05),其它3个家系相反。
　　 用高效液相色谱仪检测出两代7个家系针叶内含有10种酚酸,即苯甲酸、咖啡酸、绿原酸、肉桂酸、苯乙酸、阿魏酸、对香豆酸、水杨酸、丁香酸、香草酸。相同家系不同代之间10种酚酸含量差异极显著(P＜0.01),说明不同家系/子代的落叶松抗虫性有显著差异。两代之间只有阿魏酸、香草酸的F2代高于F1代,其它8种酚酸的F1代均高于F2代,进一步证明了F1代杂种优势高于F2代。F1代苯甲酸和苯乙酸含量在7个家系间均存在显著差异(P＜0.05),F2代苯乙酸和丁香酸的含量较高且差异显著。因此,推测苯乙酸、苯甲酸和丁香酸可能对落叶松的健康生长起到较强的抗虫作用。
　　 (2)家系及生长时期均影响落叶松针叶内保护性酶的活性。
　　 过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT。和超氧化物歧化酶SOD是植物重要的保护性酶。利用紫外分光光度计法测定不同品种落叶松针叶内的保护性酶,发现F1、F2代多数家系的POD、CAT和SOD活性均表现为6月高于7月(P＞0.05)。CAT和SOD活性多数家系均是F1代高于F2代,说明F1代杂种优势高于F2代。7个家系的杂交组合中表现最好的组合为日本落叶松与兴安落叶松的正反交。
　　 (3)家系影响落叶松针叶内防御性酶的活性。
　　 苯丙氨酸解氨酶PAL和多酚氧化酶PPO是两种重要的植物防御酶。通过对两代针叶内PAL和PPO活性的分析,结果为日12×兴9、日3×兴9、日5×长78-3等家系的PAL、PPO活性较高,两代之间,多数家系F1代PAL活性高于F2代,7月F1代PPO活性高于F2代,而6月F2代高于F1代。说明F1代杂种优势虽高于F2代,但F2代也表现出杂种优势,F2代也可以利用。
　　 (4)家系及生长时期均影响落叶松针叶内蛋白酶抑制剂的活性。
　　 胰蛋白酶抑制剂TI、胰凝乳蛋白酶抑制剂CI是一类能够抑制蛋白水解酶活性的物质,对许多植食性昆虫的生长发育都具有明显的抑制作用。两代日5×兴9、日3×兴2和日5×长78-3等家系的TI、CI活性较高。多数家系不同代的TI、CI活性均表现为7月高于6月。两代之间7个家系的TI、CI活性存在不同的差异,F2代TI、CI的活性高于F1代(P＜0.05)。说明在蛋白酶抑制剂方面,F2代杂种优势高于F1代。
　　 (5)落叶松针叶内抗虫性指标的聚类分析将两代7个家系分为3类。
　　 本研究的7个家系/子代中,F1代日3×兴2、兴7×日77-2及两代的日3×兴9为一类,抗虫性较强;F2代日12×兴9、日5×兴9、兴7×日77-2及日5×长78-3为一类,抗虫性中等;其它6个品种为一类,抗性较弱。品种间抗虫性的差异为抗虫育种提供了重要的前提和基础。利用F1代日3×兴2,两代的日3×兴9等抗性较好的品种为抗虫资源,进行抗虫落叶松品种的选育,对减轻松毛虫为害、提高林木抗病虫能力具有重要意义。
　　 总之,落叶松的组成抗虫性是一个复杂的体系。家系及生长时期对落叶松的抗虫性指标均产生不同的影响。经过良种选育具有优良性状的杂种落叶松,种内及种间的不同组合均表现了不同的杂种优势。因此,将F1代日3×兴2,两代的日3×兴9等抗性较好的杂种落叶松充分利用起来,进行植物抗性品种的研究和培育,是林木良种繁育的一种有效途径。