朱砂葉螨不同侵染時(shí)間對(duì)木薯生理指標(biāo)的影響

楊娟　周瓊　黃京華　鄒海霞　陳宇鑫　邱靜思　王國(guó)全

摘要：[目的]探討不同木薯品種在朱砂葉螨刺吸脅迫下的生理生化指標(biāo)變化，為木薯的抗螨品種選育提供理論依據(jù)。[方法]田間調(diào)查華南8號(hào)、南植199和華南205等3個(gè)木薯品種朱砂葉螨的種群數(shù)量；采用盆栽法比較接螨葉片（處理）與健康葉片（對(duì)照）的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛（MDA）含量及超氧化物岐化酶（SOD）和過(guò)氧化物酶（POD）活性等生理生化指標(biāo)差異。[結(jié)果]不同木薯品種的朱砂葉螨種群數(shù)量在調(diào)查期內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)高峰（10月30日左右），其中華南205朱砂葉螨高峰期種群數(shù)量最多（105.6±6.9頭/葉），其次為南植199（53.2±8.6頭/葉），華南8號(hào)種群數(shù)量最少（38.7±3.8頭/葉）。朱砂葉螨為害后，3個(gè)木薯品種葉片的葉綠素含量與同期對(duì)照相比均降低；葉片可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸和MDA含量與同期對(duì)照的比值整體上呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，SOD和POD活性整體上有升高趨勢(shì)。其中抗螨品種華南8號(hào)的可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量及SOD和POD活性與同期對(duì)照的比值上升幅度較大，感螨品種華南205的上述生理指標(biāo)較同期對(duì)照升高幅度較小。[結(jié)論]在朱砂葉螨刺吸脅迫下，不同木薯品種的葉片可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量及SOD和POD活性存在顯著差異，初步推測(cè)這幾項(xiàng)生理指標(biāo)變化可作為鑒定木薯品種抗螨性強(qiáng)弱的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：朱砂葉螨；木薯；生理生化指標(biāo)；抗螨性

中圖分類(lèi)號(hào)：S533.1；S435.33 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2017）11-1969-07

0引言

[研究意義]朱砂葉螨（Tetranychus cinnabari-nus）俗名紅蜘蛛，是世界性害蟲(chóng)，以刺吸式口器在寄主植物的葉背為害，刺入葉片的海綿組織和柵欄組織，破壞其葉綠體結(jié)構(gòu)，使受害部位失去綠色，出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)。朱砂葉螨危害嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致寄主植物葉片枯死或脫落，植株焦黃，生長(zhǎng)停滯，甚至整株死亡（黎萍等，2014）。朱砂葉螨因具有繁殖快、寄主范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)及易產(chǎn)生抗藥性等特點(diǎn)，藥物防治難以見(jiàn)效。木薯（Manihot esculenta Crantz）適應(yīng)性強(qiáng)且用途廣泛，非常適合在旱地種植，是綜合利用價(jià)值極高的糧食作物和再生能源作物（嚴(yán)華兵等，2015）。廣西是我國(guó)木薯種植面積最大的?。▍^(qū)），隨著木薯種植面積的持續(xù)增加，因朱砂葉螨危害而造成的木薯減產(chǎn)日趨嚴(yán)重（韋威旭等，2009）。利用木薯自身對(duì)朱砂葉螨的抗性，選育抗螨品種是綜合防治朱砂葉螨的重要途徑。因此，研究朱砂葉螨對(duì)不同木薯品種生理指標(biāo)的影響，探討木薯的抗螨機(jī)制，可為木薯抗螨育種打下理論基礎(chǔ)。[前人研究進(jìn)展]近年來(lái)，已有學(xué)者對(duì)木薯抗螨性進(jìn)行了相關(guān)研究。潘文琴等（2011）通過(guò)調(diào)查廣西武鳴種植木薯品種的朱砂葉螨消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)華南8號(hào)比南植199和華南205較耐朱砂葉螨危害。黃潔等（2011）對(duì)531份木薯種質(zhì)進(jìn)行朱砂葉螨抗性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)華南8013、華南8號(hào)和南植199等品種的抗螨性較強(qiáng)。陳顯雙等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，抗螨性除在品種問(wèn)存在差異外，不同為害時(shí)段也對(duì)木薯的抗螨性有顯著影響。朱成棟等（2013）對(duì)比每葉接螨數(shù)量對(duì)木薯葉片多酚氧化酶（PPO）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）等光合特性保護(hù)酶的影響，發(fā)現(xiàn)酶活性隨危害程度呈顯著上升趨勢(shì)，但為害程度嚴(yán)重時(shí)，則隨為害時(shí)間延長(zhǎng)呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。李遷等（2015）對(duì)227份木薯種質(zhì)進(jìn)行抗螨性評(píng)價(jià)，篩選出高抗螨種質(zhì)6份，中抗種質(zhì)116份，感螨種質(zhì)87份，高感螨種質(zhì)18份；并發(fā)現(xiàn)朱砂葉螨取食抗性木薯種質(zhì)后，螨的發(fā)育歷期延長(zhǎng)，成螨壽命縮短，產(chǎn)卵量減少，甚至成螨不能成活。陸柳英等（2016）選擇47份木薯品種進(jìn)行朱砂葉螨抗性級(jí)別鑒定，發(fā)現(xiàn)抗性最高的品種為華南9號(hào)和ST-1，且螨害指數(shù)與株高、分枝數(shù)、裂葉特征、葉片厚度等形體學(xué)特征及粗蛋白、可溶性糖含量間無(wú)顯著相關(guān)性，但與SPAD值呈負(fù)相關(guān)，故SPAD值可作為木薯抗朱砂葉螨的鑒定指標(biāo)之一。肖建輝等（2017）研究了木薯葉片的組織結(jié)構(gòu)與抗朱砂葉螨的關(guān)系，結(jié)果表明葉片厚、氣孔密度低的品種抗螨性強(qiáng)。梁曉等（2017a，2017b）分析了保護(hù)酶PPO和CAT在木薯抗螨中的功能，發(fā)現(xiàn)抗性高的木薯種質(zhì)其PPO活性比感螨種質(zhì)高，且木薯被危害后可誘導(dǎo)CAT活性升高，從而緩解螨刺吸造成的氧化損傷。[本研究切入點(diǎn)]目前，前人研究多集中于木薯種質(zhì)抗螨性評(píng)價(jià)及木薯生理特性與朱砂葉螨為害的關(guān)系等方面，而針對(duì)朱砂葉螨刺吸為害前后木薯生理指標(biāo)變化的研究較少。[擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題]通過(guò)觀察并測(cè)定不同木薯品種受朱砂葉螨刺吸為害后植株體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）和POD活性及葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸和丙二醛（MDA）含量的動(dòng)態(tài)變化，探討朱砂葉螨刺吸脅迫下木薯的生理變化及各生理指標(biāo)在防御朱砂葉螨為害中的作用，為木薯生產(chǎn)中可持續(xù)控制朱砂葉螨為害及篩選和培育抗螨性木薯品種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用朱砂葉螨（T. cinnabarinus）采自廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地木薯地，并在室內(nèi)以新鮮木薯葉片繼代飼養(yǎng)至成螨。供試木薯品種為華南8號(hào)、南植199和華南205，由武鳴木薯種植基地提供。

1.2田間試驗(yàn)及螨害調(diào)查

試驗(yàn)于2015年在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。木薯種植方式為平放種植，各品種均在同一生長(zhǎng)環(huán)境下生長(zhǎng)，按照木薯生長(zhǎng)規(guī)律統(tǒng)一管理，試驗(yàn)過(guò)程不施農(nóng)藥，朱砂葉螨自由遷入建立種群。每小區(qū)面積30m²（6m×5m），每品種3個(gè)小區(qū)，共9個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列。在每小區(qū)隨機(jī)選取并標(biāo)記1株木薯，定株調(diào)查葉螨為害情況。從朱砂葉螨越夏后進(jìn)人為害期開(kāi)始調(diào)查，9月12日～11月12日每8d調(diào)查1次，共調(diào)查7次。每株各取上、中、下3張葉片，調(diào)查卵數(shù)、幼螨數(shù)和成螨數(shù)，并計(jì)算單株蟲(chóng)量。

1.3木薯抗螨性試驗(yàn)

采用盆栽法在實(shí)驗(yàn)基地溫室大棚中進(jìn)行抗螨性試驗(yàn)。將3個(gè)供試木薯品種于4月種植于直徑40cm、高50cm的花盆內(nèi)，盆內(nèi)土壤攆細(xì)后與有機(jī)肥以3：1混合，每盆種植2株，生長(zhǎng)溫度控制在28℃，濕度調(diào)節(jié)為60%。定期澆水，出苗后結(jié)合中耕、培土和施肥。每個(gè)木薯品種分為螨害處理（木薯長(zhǎng)到80cm左右，每株接種2片葉子，以16頭/葉將朱砂葉螨接于盆栽木薯葉片背面）和對(duì)照（健康木薯），處理和對(duì)照各種植3盆，每品種共6盆。每天觀察和記錄木薯生長(zhǎng)狀況，并確保其生長(zhǎng)過(guò)程中無(wú)其他病害和蟲(chóng)害發(fā)生。接螨后分別在第0、3、5、7和9d采集處理葉（螨害葉）和對(duì)照葉（健康葉），除掉中脈，剪碎混勻后測(cè)定葉片的各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

采用分光光度計(jì)法測(cè)定葉綠素含量，蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量，考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定可溶性蛋白含量，NBT光化還原法測(cè)定SOD活性，愈創(chuàng)木酚法測(cè)定POD活性，磺基水楊酸法測(cè)定游離脯氨酸含量，硫代巴比妥酸比色法測(cè)定MDA含量（李楊瑞，1990；張憲政，1992；李合生，1999）。

1.5統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及制圖，利用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同木薯品種的朱砂葉螨種群動(dòng)態(tài)

從圖1可看出，不同木薯品種的朱砂葉螨種群數(shù)量在調(diào)查期內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)高峰，高峰期均在10月30日左右。其中，華南205朱砂葉螨高峰期種群數(shù)量最多，達(dá)105.6±6.9頭/葉；其次為南植199，高峰期種群數(shù)量為53.2±8.6頭/葉；華南8號(hào)上的朱砂葉螨種群數(shù)量最少，為38.7±3.8頭/葉。由此看出，3個(gè)木薯品種中，以華南8號(hào)受朱砂葉螨的危害最輕，抗螨性較強(qiáng)；其次是南植199，抗螨性中等；受朱砂葉螨危害最重的是華南205，其抗螨性最弱。

2.2朱砂葉螨為害后木薯葉綠素含量的變化

從圖2可看出，朱砂葉螨為害后第3d，3個(gè)木薯品種的葉綠素含量與同期對(duì)照相比均降低，但各品種的處理與對(duì)照葉綠素含量比值問(wèn)無(wú)顯著差異（P>0.05，下同）；接種后5-9d，各木薯品種的處理與對(duì)照葉綠素含量比值較接種后0-3d明顯降低，其中華南8號(hào)的降低幅度達(dá)顯著水平（P>0.05，下同）。

2.3朱砂葉螨為害后木薯可溶性糖含量的變化

從圖3可看出，朱砂葉螨為害后，華南8號(hào)、南植199和華南205的處理與對(duì)照可溶性糖含量比值整體上呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，葉螨為害后第5d比值升至最大值，分別較0d時(shí)顯著增加80.00%、65.02%和70.24%；葉螨為害后第9d，華南8號(hào)的處理與對(duì)照可溶性糖含量比值小于1.0，表明其可溶性糖含量較同期對(duì)照降低，而南植199和華南205的可溶性糖含量仍高于同期對(duì)照。

2.4朱砂葉螨為害后木薯可溶性蛋白含量的變化

從圖4可看出，朱砂葉螨為害后3d，各品種的可溶性蛋白含量較同期對(duì)照均有所下降；為害后5-7d，華南8號(hào)的可溶性蛋白含量較同期對(duì)照大幅上升，其中為害后5d的處理與對(duì)照可溶性蛋白含量比值較0d時(shí)顯著升高20.65%，南植199和華南205的可溶性蛋白含量仍較同期對(duì)照略有下降或小幅上升；至為害后9d，各品種的處理與對(duì)照可溶性蛋白含量比值較前期明顯下降，其中南植199的下降幅度達(dá)顯著水平。

2.5朱砂葉螨為害后木薯SOD活性的變化

從圖5可看出，朱砂葉螨為害后，華南8號(hào)的SOD活性較同期對(duì)照上升幅度最大，葉螨為害期間其處理與對(duì)照SOD活性比值平均上升15.1%，顯著高于南植199和華南205。南植199的SOD活性在葉螨為害后3-7d較同期對(duì)照升高，二者比值較0d顯著升高，隨著為害時(shí)間的延長(zhǎng)，至第9d時(shí)SOD活性較同期對(duì)照下降，二者比值較前期顯著降低。華南205的SOD活性在葉螨整個(gè)為害時(shí)期內(nèi)均高于同期對(duì)照，二者比值在葉螨為害后第9d升至最大值。

2.6朱砂葉螨為害后木薯POD活性的變化

從圖6可看出，葉螨為害后3-5d，3個(gè)木薯品種的POD活性較同期對(duì)照有升有降，但處理與對(duì)照比值差異均不顯著；葉螨為害后7-9d，華南8號(hào)和南植199的POD活性較同期對(duì)照明顯升高，其中華南8號(hào)的處理與對(duì)照POD活性比值顯著高于前期；華南205的POD活性在葉螨為害后7d較同期對(duì)照大幅升高，二者比值較0d時(shí)顯著升高66.7%，但為害至第9d時(shí)，二者比值較第7d顯著下降，與0-5d時(shí)差異不顯著。

2.7朱砂葉螨為害后木薯游離脯氨酸含量的變化

從圖7可看出，葉螨為害后品種問(wèn)的游離脯氨酸含量存在明顯差異，其中華南8號(hào)的游離脯氨酸含量較同期對(duì)照上升幅度最大，處理與對(duì)照比值在為害后5d升至最高，較0d時(shí)顯著上升266.7%，也顯著高于其他時(shí)期及南植199和華南205，第9d時(shí)處理與對(duì)照比值降低，與0d時(shí)無(wú)顯著差異。南植199的游離脯氨酸含量在葉螨為害后7d較同期對(duì)照大幅上升，二者比值升至最高，隨后第9d時(shí)二者比值回落至前期水平。華南205的游離脯氨酸含量在葉螨為害期間變化不明顯，各時(shí)期的處理與對(duì)照比值均無(wú)顯著差異。

2.8朱砂葉螨為害后木薯MDA含量的變化

從圖8可看出，隨著為害時(shí)間的延長(zhǎng)，華南8號(hào)和南植199 MDA含量的處理與對(duì)照比值在為害后5d升至最高，顯著高于其他時(shí)期，第7d時(shí)二者比值降至初期水平，第9d時(shí)降至最低。華南205MDA含量的處理與對(duì)照比值在為害后3d升至最高，其次為

3討論

從朱砂葉螨在不同木薯品種上的種群數(shù)量可知，在為害高峰期內(nèi)，華南8號(hào)種群數(shù)量最少，其次是南植199，華南205）2朱砂葉螨的種群數(shù)量最多，與潘文琴等（2011）對(duì)武鳴縣木薯朱砂葉螨發(fā)生規(guī)律的研究結(jié)果一致。結(jié)合黃潔等（2011）、李遷等（2015）對(duì)上述品種的抗螨性鑒定結(jié)果分析可知，華南8號(hào)的抗螨性較強(qiáng)，為高抗品種；其次是南植199，為中抗品種；華南205的抗螨性最弱，為感螨品種。

葉綠素是葉片光合作用過(guò)程中必不可少的物質(zhì)，葉綠素含量降低勢(shì)必影響植物葉片對(duì)光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的效率，并影響光合作用全過(guò)程。有關(guān)大豆（Haile and Higley，2003）、棉花（楊德松等，2005）、葡萄（Sivritepe et a1.，2009）、水杉（樊斌琦等，2012）、白三葉（張廷偉等，2013）和三七（胡展育和劉偉，2015）的研究及本研究結(jié)果均表明，葉螨破壞了葉綠體結(jié)構(gòu)，使葉綠素含量降低，且與植物種類(lèi)或抗螨性無(wú)關(guān)（蔡雙虎等，2003），而與螨口密度或?yàn)楹r(shí)間相關(guān)，不同為害時(shí)間及螨口密度下葉片葉綠素含量下降差異顯著。

可溶性糖和可溶性蛋白含量可反映作物的碳素和氮素營(yíng)養(yǎng)狀況。在逆境條件（干旱、低溫、病蟲(chóng)害等）下，葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量發(fā)生變化，以適應(yīng)不良條件。楊德松等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，葉螨為害初期，棉花可溶性糖含量升高，可能是葉螨取食葉片后促進(jìn)了蔗糖類(lèi)的合成，而隨著葉螨的不斷為害，在第8 d3Z抑制了其合成。這與本研究的結(jié)果類(lèi)似，朱砂葉螨為害5d內(nèi)，木薯葉片可溶性糖含量升高，在為害第7～9d，可溶性糖含量呈減少趨勢(shì)，可能是木薯本身的防御機(jī)制對(duì)螨害產(chǎn)生的一種生理補(bǔ)償反應(yīng)（張坤鵬等，2013），但隨著為害時(shí)間的延長(zhǎng)，植株無(wú)法補(bǔ)償葉螨為害而造成巨大損失（溫娟等，2017）。可溶性蛋白作為植物體內(nèi)重要的保護(hù)物質(zhì)，在葉螨為害菜豆、豇豆和草莓后，葉片中的蛋白質(zhì)含量升高，且隨時(shí)間的延長(zhǎng)而升高（黎志輝和魯亞，2011）。本研究發(fā)現(xiàn)木薯葉片在螨害初期僅抗性較強(qiáng)的華南8號(hào)可溶性蛋白含量增加，其他兩個(gè)品種相對(duì)穩(wěn)定，在為害嚴(yán)重時(shí)3個(gè)品種的可溶性蛋白含量均顯著降低?？赡芤?yàn)轵Υ碳た剐暂^強(qiáng)的木薯品種產(chǎn)生抗逆性蛋白，同時(shí)可保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞膜不被損壞。

誘導(dǎo)防御在寄主植物對(duì)害螨的抗性防御中發(fā)揮著重要作用（李新崗等，2008）。細(xì)胞內(nèi)的活性氧與保護(hù)酶系統(tǒng)在逆境條件（干旱、低溫、病蟲(chóng)害、營(yíng)養(yǎng)不良等）下，誘導(dǎo)植物體內(nèi)SOD、POD和CAT等保護(hù)酶活性升高，以抵御不良環(huán)境，從而使植物出現(xiàn)抗逆性（劉長(zhǎng)仲和蘭金娜，2009；張廷偉和劉長(zhǎng)仲，2011；趙霞等，2017）。本研究中，朱砂葉螨為害7d內(nèi)，SOD和POD活性升高，且抗螨性較強(qiáng)的華南8號(hào)的兩種酶活性升高的幅度顯著高于其他兩個(gè)品種。說(shuō)明朱砂葉螨刺吸可誘導(dǎo)木薯體內(nèi)SOD和POD活性發(fā)生變化，是木薯品種自身抗性和害螨刺吸誘導(dǎo)植物防御的內(nèi)在表現(xiàn)。

脯氨酸可調(diào)節(jié)葉片細(xì)胞質(zhì)內(nèi)滲透壓，在穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)、解除氨毒、調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原勢(shì)等方面具有重要作用（王麗媛等，2010）。多數(shù)逆境條件下，如干旱、冰凍、低溫、高溫、低pH、鹽漬、病蟲(chóng)害、營(yíng)養(yǎng)不良和大氣污染等均會(huì)造成植物體內(nèi)脯氨酸累積（焦蓉等，2011；丁玉梅等，2013；羅丹等，2013；楊穎麗等，2013；張瑾，2014）。張坤鵬等（2016）研究表明，山楂葉螨在為害蘋(píng)果葉片期間，游離脯氨酸含量隨螨口密度和為害時(shí)間呈先升后降的變化趨勢(shì)。本研究中，朱砂葉螨為害初期，木薯葉片游離脯氨酸含量顯著升高，且抗螨性越強(qiáng)，游離脯氨酸含量升高幅度越大，而在為害后期，游離脯氨酸升高幅度開(kāi)始降低，整體呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)。游離脯氨酸作為一種抗逆性物質(zhì)，在葉螨為害初期含量升高可避免細(xì)胞遭受?chē)?yán)重破壞，是木薯對(duì)朱砂葉螨刺吸的對(duì)抗，且葉片抗螨性越強(qiáng)，上升幅度越高。但隨著為害程度加重，當(dāng)超過(guò)木薯葉片的承受范圍時(shí)，葉片的滲透調(diào)節(jié)機(jī)制失效，導(dǎo)致游離脯氨酸含量下降。

MDA是細(xì)胞內(nèi)自由基過(guò)量積累氧化膜結(jié)構(gòu)中的不飽和脂肪酸，使之?dāng)噫?、分解而破壞，是葉片的細(xì)胞膜發(fā)生膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，是反映植物抗逆性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。張會(huì)英（2014）研究表明，橡膠種質(zhì)抗螨性與六點(diǎn)始葉螨為害后的MDA含量增加幅度呈顯著正相關(guān)。但蔣吉龍（2014）研究認(rèn)為，玉米被葉螨為害后MDA含量升高，隨著為害時(shí)間延長(zhǎng)，MDA與葉片抗螨性問(wèn)的相關(guān)性極顯著。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，朱砂葉螨為害木薯葉片后，雖然MDA含量升高，但不同抗性品種間并無(wú)顯著差異。這些差異可能與葉螨和植物種類(lèi)及取樣時(shí)間不同等有關(guān)。

4結(jié)論

在朱砂葉螨刺吸脅迫下，不同木薯品種的葉片可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量及SOD和POD活性存在明顯差異，主要表現(xiàn)為抗螨性較強(qiáng)品種華南8號(hào)的上述生理指標(biāo)較同期對(duì)照升高幅度較大，而感螨品種華南205各生理指標(biāo)較同期對(duì)照升高幅度較小。初步推測(cè)這幾項(xiàng)生理指標(biāo)變化可作為鑒定木薯品種抗螨性強(qiáng)弱的依據(jù)。

（責(zé)任編輯王暉）