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外源MeSA诱导茶树防御假眼小绿叶蝉机理的研究

苗进

   在室内研究了外源水杨酸甲酯(Methyl salicylate,MeSA)处理茶树(Camellia sinensis (L.) O. Kuntze)后,对假眼小绿叶蝉(Empoasca vitis Gothe)取食行为的影响,对茶树体内MeSA合成起始酶苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia lyase,PAL)、以及主要防御反应酶酯氧合酶(Lipoxygenase,LOX)活性和防御分子H2O2含量的影响,对茶树体内防御相关基因表达的影响;在茶园中调查了缓释MeSA对主要天敌的诱集效应。综合分析了外源MeSA诱导茶树对假眼小绿叶蝉产生的直接和间接抗性及其机制。 应用直流型昆虫刺吸电位技术(DC-EPG)研究了该叶蝉在茶树上取食行为,辨识出其在茶树上的取食波形主要有NP、A、C、S、E、F和R波7种。A波为刺探波,S波为分泌唾液波,C波为主动取食波,E波和F波为韧皮部取食波,R波为取食间休息波,NP波为非刺探波。其中S、E和F波与寄主植物的抗性密切相关。以叶蝉在不同品种茶树上的平均刺探次数和各波形平均持续时间为指标,或者以在不同品种茶树上单次刺探的各波形平均持续时间为指标,分别进行聚类分析,均将9个品种分为3大类。在各类间,以S波、E波和F波的平均持续时间、以及单次刺探平均持续时间为指标,对品种的抗性强弱排序,评判出9个品种茶树抗叶蝉取食能力由强到弱为:龙井长叶、黄旦、政和大白茶、黔湄601、红芽佛手、中茶102、中茶302、龙井43和安吉白茶。该强弱顺序与田间查得这几个品种茶树上叶蝉密度由小到大的顺序一致,表明应用DC-EPG方法检测茶树对叶蝉的抗性有其可信性。 与未诱导茶苗(CK)上叶蝉刺吸行为相比,在0.2、0.4和0.8 mmol/L外源MeSA缓释诱导24h茶苗上,叶蝉刺探次数n增加,检测结果为n(ck) = 8.30±1.13,n(0.2)=13.25±3.95,n(0.4)=15.01±2.68,n(0.8)=34.50±7.56;非取食刺探时间NP明显延长,即NP(ck)= 110.97±5.2 min,NP(0.2)= 128.39±6.76 min,NP(0.4)= 148.35±6.14 min,NP(0.8)= 131.94±10.75min;韧皮部取食时间显著减少,即E(ck)= 52.90±2.22 min,E(0.2)= 9.08±2.6 min,E(0.4)= 8.87±1.44 min,E(0.8)= 15.89±2.21min。3个MeSA处理剂量相比较,0.4 mmol/L的诱导效应最明显。24和48 h诱导时间相比,24h的效应较显著。茶树被诱导之后,对叶蝉的取食适合度明显下降,一定程度上抗拒了叶蝉的取食。 茶园中施用MeSA处理的茶树对假眼小绿叶蝉产生了比较明显的趋避效应,而对龟纹瓢虫、异色瓢虫、小黑瓢虫、蜘蛛和寄生峰等茶园主要天敌表现出了明显的诱集效应。 对外源MeSA诱导茶树、叶蝉为害茶树和叶蝉诱导茶树挥发物处理茶树后,应用GC-MS定性和定量测定了3类茶梢挥发物,发现MeSA处理后,茶梢挥发物中乙酸乙酯、乙醇、反-2-己烯醛、罗勒烯、反式-芳樟醇氧化物、顺-式芳樟醇氧化物、芳樟醇、法呢烯、MeSA、丁酸顺-3-己烯酯、香叶醇、苯甲醇、苯甲醛和3,7,11-三甲基-1,6,10-十二烷三烯-3-醇等组分含量上升,顺-3-己烯-1-醇等组分含量明显下降。外源MeSA处理后的茶梢挥发物指纹图与叶蝉为害诱导的茶梢挥发物指纹图类似。 MeSA诱导茶梢挥发物中14种单组分,在茶园中分别缓施,表明反-2-己烯醛、MeSA和苯甲醛等对假眼小绿叶蝉表现出了趋避效应。蜘蛛对苯甲醛具有明显的趋性,对MeSA和吲哚也有一定的趋性;吲哚、MeSA和香叶醇对茶园中寄生蜂具有明显的诱集作用;顺-3-己烯乙酸酯和MeSA则对寄蝇具有显著的诱集作用;吲哚和MeSA诱集了较多的刀角瓢虫。 用0.2、0.4和0.8 mmol/L的外源MeSA诱导茶树24h后,茶树叶片内PAL的活性与对照相比分别上升了0.69、1.62和4.73倍,LOX的活性与对照相比分别上升了4.3%、29.0%和33.0%,H2O2含量与对照相比分别上升了3.4%、10.2%和69.7 %。假眼小绿叶蝉刺吸为害显著地诱发茶树叶片PAL和LOX的活性上调,加大防御性物质H2O2的含量。叶蝉为害12h后,茶树叶片内PAL的活性上升9.8倍,LOX活性上升42.6%,H2O2含量增加32.9%。MeSA诱导与叶蝉为害对叶片中某些防御性酶类有类似的诱导效应。 应用基因差异表达(DD-RT-PCR)技术对外源MeSA诱导和或者蝉取食后对茶树体内基因表达量的影响进行了检测。外源MeSA处理后有80条基因表达量发生变化,叶蝉取食后有51条基因表达量发生变化。对差异基因回收测序后分析,发现其中有多条基因与植物的防御性反应相关。 综合分析,受外源MeSA的诱导,茶树防御反应相关基因被激活,以至于防御反应相关的酶类活性上调,比如PAL酶等,产生了具有抗生性的次生化合物,改变茶树维管束内汁液的组分,对假眼小绿叶蝉产生了明显的抗取食效应;同时茶树挥发物组分也发生了改变,对天敌具有引诱作用的互利素大量释放以引诱蜘蛛等天敌,而使茶树间接防御叶蝉。外源MeSA对茶树防御反应的诱导效应,与叶蝉为害诱导效应具有类似性。……   
[关键词]:假眼小绿叶蝉;茶树;MeSA;诱导抗性;直流刺探电位技术
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国农业科学院2008年