茉莉酸甲酯诱导金橘和柿树对蚧虫的防御反应研究

摘要

蚧虫属于昆虫纲半翅目(Hemiptera)蚧总科(Coccoidae)，是世界范围的农林业重大害虫。它们以刺吸式口器刺吸植物汁液，造成直接危害，多数蚧虫能分泌蜜露，诱发植物霉污病，造成二次危害。大多数蚧虫的虫体被有较厚的蜡壳，起到保护作用，使一般的化学防治很难奏效，反而会大量杀伤蚧虫的天敌并造成环境污染。同时，蚧虫具有很高的生殖能力，种群增长很快，极易成灾。
　　茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)是一种植物激素，是植物抗性诱导剂。外源施用可以有效地诱导植物防御性酶类活性增加、次级代谢产物含量上升以及挥发性物质的改变，产生针对植食性昆虫的直接防御和间接防御，增强植物的抗虫性。因其是一种植物激素，不会对环境造成污染，因此作为防治蚧虫的植物外源信号诱导剂，具有良好的应用前景。
　　为了研究MeJA应用于蚧虫防治的可行性，本文分别以金橘和柿树为实验材料，研究了MeJA处理对金橘和柿树抗虫性的诱导效果。本研究主要分为两部分:
　　1、MeJA处理对金橘—蚧虫—寄生蜂三营养层次关系的影响研究了MeJA作为外源信号分子处理植物，对金橘—蚧虫—黑色软蚧蚜小蜂三营养层次的影响和在蚧虫生物防治上的意义。结果显示，褐软蚧危害后，会明显诱导寄主植物金橘叶片内胰凝乳蛋白酶抑制剂(Chym PI)增加和多酚氧化酶(PPO)活性的上升。与健康植株相比，轻微受害的金橘叶片ChymPI增加了3.48倍、PPO活性上升了1.11倍，而严重受害的金橘叶片ChymPI增加了6.93倍、PPO活性上升了1.33倍。应用MeJA处理进一步提高了两种物质的含量和活性，其中，轻微受害的金橘叶片ChymPI提高73.4％、PPO活性上升了28.4％，严重受害的金橘叶片ChymPI增加了2.8％、PPO活性上升了3.1％。健康植株用MeJA处理后，其PI值在1-7 d内始终处于较高的水平，与未处理的健康植株相比PI值增加了4.17-5.89倍，其中第5天PI值达到最高的4.83，其PPO活性在1-7 d内只有第1天的变化达到显著水平(P＜0.05)，增幅为52.6％。
　　试验发现，褐软蚧初孵化若虫更倾向选择在未经过MeJA处理的金橘叶片上固定取食(63.8％)，在处理植株叶片上仅为22.6％，说明MeJA处理的金橘叶片对该虫产生了明显的拒避作用。在对草履蚧1龄和2龄若虫的趋性试验中发现MeJA处理后的金橘会对草履蚧产生拒避效果使其趋向于未处理植株。与此相反，黑色软蚧蚜小蜂趋向MeJA处理金橘叶片气味源的比例为59.6％，比未处理的高出1倍。说明MeJA处理后金橘叶片挥发性气味对小蜂产生了明显的招引效果。
　　2、MeJA对柿树抗虫性的诱导效应研究了在6-7月份蚧虫危害的关键时期，应用浓度分别为0.05％、0.1％、0.25％的MeJA溶液处理柿树，对处理后1～7 d柿树的脂氧合酶(LOX)、多酚氧化酶(PPO)的活性、单宁含量作了测定比较，另外在9月份，利用圆周法测定1mLMeJA诱导柿树后其挥发物成分的变化。并在林间对MeJA处理后的柿树对瓢虫的吸引效果进行测定。结果表明，MeJA可以诱导柿树的LOX、PPO活性及单宁含量的增加。其中LOX在处理后的第1天酶活显著上升，浓度为0.05％和0.1％的处理组酶活分别为144.6U.g-1和129.6U.g-1。浓度为0.25％的处理组酶活增加的持续时间长，在第5天酶活达到了145.1U.g-1。PPO变化与LOX有相似特点，在处理后第1天浓度为0.05％和0.1％处理组的酶活达到最大值，分别为146.3U.g-1和149.4U.g-1，浓度为0.25％的处理组在第3天酶活增加最大，达到了133.8U.g-1，与对照比较差异都达到显著水平。单宁变化呈现先升高后下降再升高的变化趋势。利用味源熏蒸的方法用1mL的MeJA处理柿树，并对距离味源0m、5m、10m，3个不同距离上的柿树挥发性物质进行了测定，发现在10m范围内，MeJA均可以诱导柿树的挥发性物质的变化，特别是与引诱害虫天敌相关的萜烯类物质得到了明显的增加，同时还发现在这3个距离点上，MeJA的诱导效果不尽相同，其中5m距离上的柿树诱导效果最好，而在中心位置和10m位置的柿树诱导效果相对5m组的柿树诱导效果较低。利用喷雾法用MeJA处理受害柿树与未经过MeJA处理的相应柿树相比，对异色瓢虫的吸引效果都有明显的增加，林间处理可以发现经过喷雾法处理，处理后的日本龟蜡蚧危害的柿树上瓢虫数量增加了84.4％。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 蚧虫及其对植物的危害

1．2 植物对害虫的防御机制

1．3 茉莉酸及茉莉酸甲酯在植物防御害虫中的作用

1．3．1 JA及MeJA在植物体内的合成途径

1．3．2 JA及MeJA的作用方式

1．3．3 JA及MeJA诱导的直接防御

1．3．4 JA及MeJA诱导的间接防御

1．4 茉莉酸及茉莉酸甲酯作为外源信号诱导植物抗虫性的研究进展

1．5 本文的研究内容、目的和意义

第二章 茉莉酸甲酯处理对金橘—蚧虫—寄生蜂三营养层次关系的影响

2．1 材料和方法

2．1．1 材料

2．1．2 方法

2．2 结果与分析

2．2．1 MeJA处理和蚧虫危害对金橘Chym PI和PPO的影响

2．2．2 MeJA处理后金橘叶片对褐软蚧的拒避效果

2．2．3 MeJA处理后金橘对草履蚧的拒避效果

2．2．4 MeJA处理后金橘挥发物对蚧虫寄生蜂黑色软蚧蚜小蜂的招引效果

2．3 讨论

第三章 茉莉酸甲酯对柿树抗虫性的诱导效应

3．1 材料和方法

3．1．1 材料

3．1．2 方法

3．2 结果与分析

3．2．1 MeJA诱导对柿树LOX活性的影响

3．2．2 MeJA诱导后柿树PPO的变化

3．2．3 MeJA诱导后柿树叶片内单宁的变化

3．2．4 MeJA诱导的柿树挥发物的变化和距离效应的测定

3．2．5 MeJA处理柿树对异色瓢虫的吸引效果

3．3 讨论

第四章 总结

4．1 茉莉酸甲酯处理对金橘—褐软蚧—寄生蜂三营养层次关系的影响

4．2 茉莉酸甲酯对柿树抗虫性的诱导效应

参考文献

硕士期间发表的学术论文

致谢

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