棉花受牧草盲蝽脅迫后生理代謝指標的變化

（塔里木大學/南疆特色果樹高效優(yōu)質栽培與深加工技術國家地方聯(lián)合工程實驗室/農業(yè)部阿拉爾作物有害生物科學觀測實驗站/塔里木大學南疆農業(yè)有害生物綜合治理重點實驗室，新疆阿拉爾843300）

近年來，盲蝽等刺吸類害蟲逐漸成為危害棉花的主要害蟲[1]。在新疆危害棉花的盲蝽有牧草盲蝽Lygus pratensis（L.）、苜蓿盲蝽Adelphocoris lineolatus（Goeze）等，其中以牧草盲蝽為優(yōu)勢種[2]。2000年后牧草盲蝽在南疆棉田大發(fā)生，嚴重威脅新疆棉花生產[3]。

植物受蟲害脅迫后，體內與抗逆性相關的生理指標會發(fā)生變化，從而影響昆蟲進一步取食。研究害蟲危害與不同棉花品種有關代謝指標的關系，可進一步了解不同品種抗蟲能力及其受害后生理反應機制。目前，已有學者研究了綠盲蝽Apolygus lucorumMeyer-Dür、中黑盲蝽Adelphocoris suturalisJakovlev危害對寄主生理代謝指標的影響[4-6]，對牧草盲蝽研究多集中于生物學特性、發(fā)生規(guī)律及防治技術等方面[7-9]，而有關牧草盲蝽危害對寄主生理代謝指標的影響未見報道。因此，筆者研究了牧草盲蝽危害后棉株體內生理代謝指標變化，探討不同棉花品種的逆境補償能力，為耐盲蝽棉花品種的篩選及牧草盲蝽與寄主間關系的研究提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種：新陸中37、新陸中38、j206-5，均由新疆生產建設兵團第一師農業(yè)科學研究所提供。

供試蟲源：牧草盲蝽采自塔里木大學，在光照培養(yǎng)箱中，于（25±0.5）℃、相對濕度（70±5）%、光照與黑暗時間分別為16 h和8 h的條件下，用花椰菜連續(xù)飼養(yǎng)，得到蟲齡基本一致的3～4齡若蟲。

試驗儀器：RXZ型智能人工氣候箱，寧波江南儀器廠生產；菁華752手動型紫外可見分光光度計，上海菁華科技儀器有限公司生產； 湘儀TGL-16M高速臺式離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司生產；水浴鍋HH-6，國華電器有限公司生產；雷磁PHS-3C型臺式pH計，雷磁電子科技有限公司生產；VORTEX-5旋渦混合器，海門市其林貝爾儀器制造有限公司生產。

主要試劑：磺基水楊酸、茚三酮、磷酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、甲硫氨酸、氮藍四唑、聚乙烯吡咯烷酮K30、核黃素、乙二胺四乙酸二鈉、H2O2、愈創(chuàng)木酚。上述試劑純度均為分析純水平，均采購于生工生物工程（上海）股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1試驗設計。對上述3個品種棉花種子進行催芽，播種于大小一致的塑料花盆土壤中。每品種10盆，每盆放入6粒種子，用紗網籠罩培養(yǎng)，水肥充足。培養(yǎng)30 d后，每品種選取長勢均勻一致的棉苗6盆。每盆保留3株，除去下部衰老葉片，其中3盆作空白對照，不接蟲；另3盆作接蟲處理，分別接入25頭牧草盲蝽3～4齡若蟲。接蟲7 d后，測定不同處理棉株葉片（避開葉脈）生理代謝指標，3次重復。

1.2.2測定方法。葉綠素含量采用分光光度計法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，游離脯氨酸含量采用酸性茚三酮顯色法測定，可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍G250染色法測定，過氧化物酶（Peroxidase，POD）活力采用氮藍四唑法測定，過氧化氫酶（Catalase，CAT）活力采用愈創(chuàng)木酚法測定，超氧化物歧化酶（Super oxide dismutase，SOD）活力采用紫外吸光法測定[10-11]。

1.2.3數(shù)據統(tǒng)計分析。采用軟件 Microsoft Excel 2003和DPS 7.55數(shù)據處理軟件。

2 結果與分析

2.1 棉株葉綠素總含量的變化

由表1可知，牧草盲蝽危害后，不同品種棉株葉綠素總含量均有所下降，變化率由高到低依次為：新陸中38＞新陸中37＞j206-5。其中，新陸中38棉株葉綠素總含量下降率高達18.34%；但3個品種受害棉株葉綠素總含量與對照均無顯著差異。

表1 牧草盲蝽危害棉株與未受害株葉片葉綠素總含量比較

2.2 棉株可溶性糖含量的變化

所選3個品種棉株在受牧草盲蝽危害后，葉片可溶性糖含量均呈上升趨勢，與對照相比變化率分別為30.04%、30.94%、31.93%，且與對照均存在顯著差異（表2），說明牧草盲蝽危害對3個品種棉株可溶性糖含量影響均較大。

2.3 棉株游離脯氨酸含量的變化

由表3可見，受牧草盲蝽危害后3個品種棉株游離脯氨酸含量均有所上升。其中，新陸中38游離脯氨酸含量上升顯著高于其他品種，上升率達36.73%，且與對照差異顯著。j206-5和新陸中37受害后游離脯氨酸含量上升率較小，且與對照無顯著差異。這說明牧草盲蝽危害對新陸中38脯氨酸含量影響較大。

表2 牧草盲蝽危害株與未受害株葉片可溶性糖含量比較

表3 牧草盲蝽危害株與未受害株葉片游離脯氨酸含量對比

2.4 棉株可溶性蛋白質含量的變化

受牧草盲蝽危害后，3個品種棉株可溶性蛋白質含量均呈下降趨勢，且變化率差異較大（表4）。新陸中37可溶性蛋白質含量下降率達63.94%，明顯高于另外2種棉花，且與對照存在顯著差異。j206-5可溶性蛋白質含量下降率僅為7.46%，且與對照無顯著差異。這說明新陸中37可溶性蛋白質含量受牧草盲蝽危害影響較大。

表4 牧草盲蝽危害株與未受害株葉片可溶性蛋白質含量對比

2.5 對棉株葉片保護酶活力的影響

2.5.1葉片POD活力的變化。由圖1可知，3個品種棉株受害后，葉片POD活力增加20%～30%，且均與對照（未受害株）存在顯著差異。這說明3個品種棉葉POD活力上升與牧草盲蝽危害脅迫相關。

圖1 牧草盲蝽危害棉株與未受害株葉片POD活力對比

2.5.2葉片CAT活力的變化。由圖2可知，在受牧草盲蝽危害后，3個品種棉株葉片CAT活力均下降，新陸中37和新陸中38的CAT活力下降55%，j206-5下降30%，但與對照均無顯著差異。因此，不能判定棉葉CAT活力下降是由牧草盲蝽取食造成。

圖2 牧草盲蝽危害棉株與未受害株葉片CAT活力對比

2.5.3葉片SOD活力的變化。由圖3可知，受牧草盲蝽危害后，3個品種葉片SOD活力均有所上升，上升范圍在3.28%～5.01%，但與對照無顯著差異。

3 結論與討論

本研究中，不同品種棉株受牧草盲蝽危害后，葉綠素含量均有所下降，新陸中38葉綠素含量下降率較高，說明新陸中38生長發(fā)育可能更易受牧草盲蝽取食影響；可溶性糖含量均呈上升趨勢，變幅不大，但均與對照存在顯著差異；游離脯氨酸含量均有所下降，且新陸中38與對照存在顯著差異；可溶性蛋白質含量均有所下降，可能與植物在逆境下蛋白酶活力增強，蛋白質加速分解成氨基酸，導致蛋白質含量下降、氨基酸積累有關[12]。

圖3 牧草盲蝽危害棉株與未受害株葉片SOD活力對比

寄主在受蟲害后發(fā)生一系列的防御反應，而酶恰恰是這些反應的基礎。其中，SOD、POD、CAT在植物的抗蟲防御過程中起重要的保護作用，能有效緩解活性氧自由基對機體的傷害[13]。本研究中，牧草盲蝽危害后，3個品種棉株葉片POD活力均增強，且與對照存在顯著差異，說明棉株POD活力上升由牧草盲蝽危害脅迫造成。3個品種棉株受牧草盲蝽危害后CAT活力均增強，但與對照無顯著差異，該結果與魏書艷等[5]、高勇等[6]研究一致。棉株受牧草盲蝽危害后，SOD活力增強，但與對照差異均不顯著。

從上述分析可以看出，不同品種棉株受害后體內生理代謝指標的變化存在差異，這可能與品種性狀及逆境補償能力相關。本研究中，3個品種棉株受牧草盲蝽危害后生理代謝指標變化基本一致，只有新陸中38游離脯氨酸含量升高及新陸中37可溶性蛋白質含量減少顯著。而游離脯氨酸積累反映植株受害重[12]，可溶性蛋白質含量減少，能影響植株正常生長發(fā)育，使植株出現(xiàn)枯萎等受害癥狀[14]。因此，初步判斷j206-5更適應牧草盲蝽取食危害。要準確判斷3個品種棉株對牧草盲蝽的抗性及3個品種棉株對牧草盲蝽發(fā)育、繁殖的影響程度，還須與室內飼養(yǎng)所得生命表參數(shù)結合分析。

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