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本文研究了茄科植物、西花蓟马和胡瓜钝绥螨之间的相互关系,主要是化学信号在三级营养层次之间的通迅,包括植物挥发物对西花蓟马的引诱作用;植物挥发物对捕食螨的引诱作用;鉴定了茄子植株的挥发性物质。此外还深入研究了茄子受西花蓟马取食后引起的生理反应及植物的化学信号传导途径与植物挥发物的关系。
1.西花蓟马对茄科植物的选择行为:利用培养皿法和Y形嗅觉仪法分别测定了西花蓟马(Frankliniella occidentalis)若虫及成虫在茄子、辣椒与番茄三种茄科植物及茄子植株不同处理(健康、机械损伤、虫伤、已虫伤)间的选择行为。结果显示:健康茄子、健康辣椒及健康番茄的挥发物对西花蓟马若虫有明显的吸引作用,其中健康茄子对西花蓟马若虫的吸引力最强,其次是番茄,最后是辣椒;在西花蓟马若虫对茄子植株不同处理的选择试验中发现虫伤茄子对西花蓟马若虫的引诱力最强。西花蓟马成虫对茄科植物的选择性与若虫基本一致。
2.胡瓜钝绥螨对茄科植物的选择行为:利用Y形嗅觉仪法测定了胡瓜钝绥螨(Neoseiulus cucumeris)在茄子、辣椒及番茄三种茄科植物间及茄子植株不同处理间的选择行为。结果显示:与空白对照相比,健康茄子、健康辣椒及健康番茄的挥发物对胡瓜钝绥螨有明显的吸引作用;当3种健康茄科植物间相互比较时,分别有58.97%和60.98%的胡瓜钝绥螨选择茄子及番茄,只有38.46%和29.27%的个体选择辣椒,表明茄子和番茄的挥发物对胡瓜钝绥螨的吸引作用比辣椒强,但胡瓜钝绥螨对茄子与番茄之间的选择性没有显著差异;在胡瓜钝绥螨对茄子植株不同处理的选择试验中发现虫伤茄子的挥发物比其它处理茄子的挥发物对胡瓜钝绥螨更有引诱性。
3.茄子植株挥发性物质的鉴定:利用气质联用技术(GC-MS),共检测到健康茄子释放出来的21种挥发物组分,其中多数为烷烃类物质,还有一些烯类和醇类物质,以及少量的酚类。从机械损伤茄子中检测到23种挥发物组分;虫伤茄子中有35种挥发物组分;已虫伤茄子中检测到23种挥发物组分。试验表明,受西花蓟马取食为害的茄子挥发出来的化合物种类明显增加。
4.西花蓟马/胡瓜钝绥螨对挥发物单组分的行为反应:利用Y-型嗅觉仪测定了西花蓟马和胡瓜钝绥螨对13种虫伤茄子挥发物组分(0.01μg/ml、0.1μg/ml、1μg/ml、10μg/ml)的行为反应。结果表明:2-Nenon-1-ol、Syringaldehyde、2,4-Ditert-Butyphnol、2-Decenal、2-Decanol、2-Butyl-1-Octanol在适合的浓度下对西花蓟马具有明显的引诱作用,Syringaldehyde在10μg/ml时对西花蓟马有驱避作用;7-Hexadecenal在四种浓度下,对胡瓜钝绥螨都有明显的引诱作用;2-Decenal在0.1μg/ml、1μg/ml二种浓度下,对胡瓜钝绥螨有显著的引诱作用、2-Decanol在0.01μg/ml下,对胡瓜钝绥螨有吸引作用、2,4-Ditert-Butyphnol在1μg/ml和10μg/ml二种浓度下对胡瓜钝绥螨也有吸引作用。
5.西花蓟马取食后茄子植株体内保护酶的变化:西花蓟马取食茄子后,茄子叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及过氧化物酶(POD)在1h小时内都发生了变化;就1天内的酶活力总体变化趋势而言,受害叶片的上述3种酶的活性略高于正常叶片,但差异不显著。已受西花蓟马为害24h的茄子植株在1h后,虫害叶片的SOD、CAT、POD比健康叶片的略高,但随着时间延长,已虫害叶片3种酶却低于健康叶片,但达不到显著差异水平。说明西花蓟马为害不能诱导茄子植株通过改变自身保护酶水平有效抵御西花蓟马的为害。
6.西花蓟马取食后茄子植株体内信号物质-水杨酸(SA)含量的变化:利用反向高效液相色谱法测定了茄子叶片受西花蓟马为害后水杨酸含量的变化。结果表明:受害茄子叶片体内的水杨酸的含量明显高于健康茄子的含量;受西花蓟马为害后,前7h茄子叶片的水杨酸含量都明显的高于健康茄子叶片水杨酸含量,但是12h后,受害叶片的水杨酸含量为0.30±0.68%mg/kg,而健康叶片的含量为0.28±0.53%mg/kg,两者没有显著的差异。说明茄子叶片受到西花蓟马为害后,很快的启动了体内的水杨酸途径,使体内的水杨酸含量明显的上升,当从受害叶片上移去接种的西花蓟马后,随着时间延长,受害叶片的水杨酸含量会恢复到健康叶片的水平。
7.西花蓟马取食后茄子植株体内信号物质-茉莉酸(JA)含量的变化:利用反向高效液相色谱质谱法测定了茄子叶片受西花蓟马为害后茉莉酸含量的变化。结果表明:受害茄子叶片体内的茉莉酸的含量明显高于健康茄子的含量;受西花蓟马为害后,前3h茄子叶片的茉莉酸含量都明显的高于健康茄子叶片茉莉酸含量,但是7h后,受害叶片的茉莉酸含量为0.060±0.08%mg/kg,而健康叶片的含量为0.059±0.08%mg/kg,两者没有显著的差异。茄子叶片受到西花蓟马为害后,很快的启动了体内的茉莉酸途径,使体内的茉莉酸含量明显的上升,但是从受害叶片上移去西花蓟马后,随着时间的延长,受害叶片的茉莉酸含量会恢复到健康叶片的水平。
8.西花蓟马/胡瓜钝绥螨对喷施信号物质的茄子的选择行为:利用Y-型嗅觉仪法测定了西花蓟马及胡瓜钝绥螨对添加外源信号物质茉莉酸(JA)或水杨酸(SA)的茄子植株的选择行为。结果表明:通过喷施外源水杨酸或茉莉酸,茄子植株对西花蓟马的天敌胡瓜钝绥螨有明显的引诱作用,但对西花蓟马无引诱作用。
9.喷施信号物质后茄子植株的挥发性物质:利用气质联用技术(GC-MS),分别在喷施0.5μg/ml水杨酸(SA)或0.1μg/ml茉莉酸(JA)的茄子植株上检测到25种及26种挥发物组分,其中烷烃及醇类物质占绝大多数,还存在一些醛类、醚类物质。而在未喷施信号物质茄子植株中共捕集到20种挥发物组分。在喷施信号物质的茄子植株和虫伤茄子植株上都采集到2-Decanol、7-Hexadecenal、2-Hexyl-1-Octanol三种相同的挥发性物质,而这些物质在对照植物上并没有采集到。这说明信号物质SA或JA确实参与了虫伤植物的挥发物产生及释放过程。
10.外源信号物质与茄子植株保护酶的关系:茄子植株喷施外源信号物质0.5μg/ml水杨酸(SA)或0.1μg/ml茉莉酸(JA)后,能引起3种保护性酶(SOD,CAT,POD)活力的略微变化,但与未喷施植株的酶活力无显著性差异。说明喷施外源信号物质不能诱导茄子植株的生理防御反应,本结论与茄子植株受西花蓟马若虫取食后酶活力没显著性变化相类似。