施硅提高玉米抗蚜性的组成型和诱导型生理代谢机制

摘要

[目的]禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi)是危害玉米的主要害虫之一,其生长繁殖严重影响了玉米的产量和品质.分析施硅(Si)诱导玉米植株对蚜虫的抗性对玉米正常生长尤为重要.本研究从玉米抗氧化系统、次生代谢和信号传导途径3个方面,探究了施硅提高玉米抗蚜性的生理代谢机制.[方法]采用玉米水培试验方法,共设置4个处理:不施硅不接蚜虫(–Si–A)、不施硅接蚜虫(–Si+A)、施硅不接蚜虫(+Si–A)、施硅接蚜虫(+Si+A).分别于蚜虫侵染后48、60、72、96、120 h,调查玉米植株蚜虫密度,并取样分析玉米植株抗氧化系统(CAT、SOD、H2O2和MDA)、次生代谢(PAL、PPO、LOX和木质素含量)和信号传导物质(JA、SA)含量,以未接虫玉米3个系统中的相关成分含量为组成型抗性,以接虫前后各成分含量的差值为诱导型抗性,讨论了硅对玉米抗蚜组成型和诱导型抗性的影响.[结果]随着蚜虫侵染后时间的延长,蚜虫密度增加,与侵染后48 h相比,在–Si处理下,侵染后60～120 h时蚜虫数量显著增加了12.50％～40.18％;+Si处理下,侵染后60～120 h蚜虫数量显著增加了12.36％～49.44％;在侵染后48～120 h相同时间点下,与不施硅处理相比,施硅处理的蚜虫种群密度显著降低了15.29％～20.64％.整个培养时间内,与不施硅处理相比,施硅处理的玉米抗氧化系统中组成型CAT、SOD活性均显著提高,组成型H2O2、MDA含量分别降低了4.41％～15.35％、5.35％～17.95％,诱导型CAT活性显著增加(除侵染后72 h外),诱导型SOD活性显著降低,诱导型H2O2含量先提高后降低;施硅处理显著提高了次生代谢中组成型PAL、LOX和PPO活性、木质素含量,降低了诱导型PPO活性、木质素含量,诱导型PAL活性表现为先提高后降低,诱导型LOX活性表现为先降低后升高随后又降低;施硅处理显著提高了信号传导中组成型JA、SA含量,增加了诱导型SA含量43.77％～117.48％,降低了诱导型JA含量.同一时间点,无论是否施硅,组成型CAT、SOD活性、H2O2和MDA含量、PAL、LOX和PPO活性、木质素、JA和SA含量均显著高于诱导型.PCA与相关性分析结果表明,组成型和诱导型CAT、SOD活性和诱导型H2O2、SA含量为体现玉米抗蚜虫的组成型和诱导型抗性的较优指标.[结论]施硅可显著降低蚜虫的密度,并显著提高玉米抗氧化系统、次生代谢和信号传导途径各物质的组成型与诱导型抗性,因此,施用硅肥为玉米田间蚜虫的生态调控提供了理论基础和科学依据.