植物对专性植食者的组成抗性和诱导抗性的平衡调节机制

摘要

为探讨自然状态下植物组成抗性与诱导抗性之间的进化关系，本文以野生十字花科植物和其专食性昆虫小菜蛾作为模式系统，一方面详细测定了小菜蛾在不同野生十字花科植物上的存活、发育和繁殖力等生长发育指标，另一方面，测定了小菜蛾对不同野生十字花科植物的产卵偏好指标。利用这两个指标综合评价了11种野生十字花科植物对小菜蛾的组成抗性，从中筛选出组成抗性呈梯度变化的植物组，然后对筛选出的植物利用外源茉莉酸处理或昆虫取食进行诱导抗性的测定，并分析组成抗性与诱导抗性之间的关系。同时为了初步了解植物抗性变化中的生化机理，又选取组成抗性与诱导抗性差异显著的植物，对其挥发物进行测定。结果如下： (1)组成抗性测定结果表明，11种野生十字花科植物间组成抗性呈梯度变化。其中荠菜、弹裂碎米荠、北美独行菜的组成抗性较强，而碎米荠、心叶碎米荠和蔊菜的组成抗性较弱。 (2)受昆虫取食后，组成抗性较强的植物产生了诱导敏感性，而组成抗性较弱的植物产生了诱导抗性，说明十字花科植物对小菜蛾的组成抗性与诱导抗性存在一定的平衡调节机制；而茉莉酸处理组中，外源茉莉酸均诱导植物产生诱导抗虫性，与植物的组成抗性无关。 (3)挥发物测定结果表明，虫害处理与茉莉酸处理后植物释放挥发物的组分、过程均有所不同。其中虫害后北美独行菜与弹裂碎米荠均释放出大量的腈类，而茉莉酸处理组却没有该类物质。虫害处理组中植物挥发物的释放呈瞬间性，即幼虫取食发生时，植物体迅速释放大量挥发物，而当幼虫取食停止，其挥发物立即减少甚至消失；茉莉酸处理组中，植物挥发物的释放呈延续性，即喷洒茉莉酸后，植物处于持续释放挥发物的状态，持续时间最长达120h。 本研究主要意义：明确了十字花科植物对小菜蛾的组成抗性与诱导抗性存在平衡调节机制。自然状态下，不同植物间组成抗性与诱导抗性的协同表达，有利于对植食者形成一个平衡的选择压，延缓植食者应对植物抗性的演化。因此，在培育作物抗虫品种过程中，应该在提高作物组成抗性同时，充分考虑诱导抗性的防御作用。另外，在进行田间作物间作时，应考虑抗虫品种与普通品种的间作，避免单一种植抗虫品种，加速植食者抗性的演化。 茉莉酸诱导植物产生的防御反应与植食者诱导植物产生的防御反应有所不同，因此利用茉莉酸类化合物诱导植物产生诱导抗性进行害虫综合治理时，必须谨慎。

目录

文摘

英文文摘

致谢

说明

第一章文献综述及本研究的目的、内容、技术路线

1组成性抗性

1.1植物组织的韧性

1.2细胞壁的成分

1.3叶表毛状体

1.4特异抗虫性物质

2诱导性抗性

2.1诱导方式

2.2昆虫取食诱导植物抗虫性

2.3外源茉莉酸诱导抗虫性

2.4诱导抗性的机制

2.5诱导机制与模型

2.6 展望

3研究目的

4研究内容

5技术路线

第二章基本材料与方法

1供试昆虫

2供试植物

3生态学研究相关的实验仪器和设备

3.1人工气候养虫室

3.2光照培养箱

3.3养虫笼

3.4小养虫笼

3.5产卵箱

4挥发物提取、分析的主要仪器和化学试剂

4.1主要仪器

4.2主要试剂

5数据分析方法

第三章野生十字花科植物组成抗性测定

1材料与方法

1.1供试植物与昆虫

1.2试验方法

1.3数据分析

2结果与分析

2.1取食野生十字花科植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响

2.2取食不同十字花科植物对小菜蛾内禀增长率的影响

2.3小菜蛾对野生十字花科植物的产卵偏好

2.4不同十字花科植物的相对组成抗性指数比较

3小结

第四章野生十字花科植物诱导抗性测定

1材料与方法

1.1植物与昆虫

1.2茉莉酸诱导抗虫性的测定

1.3虫害诱导抗虫性的测定

1.4数据分析

2结果

2.1取食茉莉酸处理的植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响

2.2茉莉酸处理对小菜蛾种群内禀增长率的影响

2.3茉莉酸处理对小菜蛾产卵选择的影响

2.4取食虫害处理的植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响

2.5虫害处理对小菜蛾种群内禀增长率的影响

2.6虫害处理对小菜蛾产卵选择的影响

2.7不同处理对植物诱导抗性的影响

3讨论

3.1茉莉酸诱导抗性

3.2虫害诱导抗性

3.3茉莉酸诱导抗性与虫害诱导抗性比较

第五章不同处理植物挥发物的捕集与鉴定

1材料和方法

1.1供试植物

1.2试剂

1.3挥发物源的准备

1.4挥发物的捕集

1.5气-质联用仪操作条件

1.6气相色谱操作条件

1.7挥发物组分的定性与定量分析

1.8统计分析

2结果

2.1北美独行菜经虫害处理后其挥发物的变化情况

2.2北美独行菜经茉莉酸处理后其挥发物的变化情况

2.3弹裂碎米荠经虫害处理后其挥发物的变化情况

2.4弹裂碎米荠经茉莉酸处理后其挥发物的变化情况

3讨论

第六章总讨论

1本研究的特色与创新之处

2研究意义

3值得继续研究的几个问题

第七章经历诱导植食性昆虫在非寄主植物上产卵

EXPERIENCE INDUCES A PHYTOPHAGOUS INSECT TO LAY EGGS ON A NON-HOST PLANT

The influence of early adult experience and larval food restriction on responses towards non-host plant in moths

参考文献

附录