朱砂葉螨為害前后抗、感木薯品種葉組織營養(yǎng)物質(zhì)含量差異分析

張哲 陳青 梁曉 伍春玲 陳謙 張銀東

摘 ?要：為了明確營養(yǎng)物質(zhì)在木薯抗螨性中的重要作用，在獲得遺傳穩(wěn)定的抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種的基礎(chǔ)上，采用分光光度法開展了朱砂葉螨為害前后抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中營養(yǎng)物質(zhì)含量的差異分析。結(jié)果表明：朱砂葉螨為害1、4、8 d的抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115葉組織中的游離氨基酸（FAA）、可溶性糖（WSS）、可溶性氮（SN）含量均顯著降低，分別是為害前的69.69%、69.29%和63.42%，73.16%、73.71%和72.75%，45.97%、46.21%和46.13%（P<0.05）;但糖氮比（S/N）顯著升高，是為害前的159.15%、159.46%和157.83%（P<0.05），游離脯氨酸（Pro）含量無顯著變化。螨害1、4、8 d的感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900葉組織中的FAA含量和WSS含量與為害前無顯著差異，SN含量顯著升高，是為害前的148.50%、148.73%和148.77%;S/N顯著降低，是為害前的62.61%、61.48%和61.92%;Pro含量顯著升高，是為害前的373.82%、367.33%和362.61%，但為害前后無顯著性差異（P<0.05）。

關(guān)鍵詞：朱砂葉螨;抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115;感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900;營養(yǎng)物質(zhì);差異分析

中圖分類號：S435.33;S433.7 ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

Abstract： The difference of nutrient contents in leaf tissues of resistant and susceptible standard cassava varieties before and after being damaged by Tetranychus cinnabarinus was analyzed by spectrophotometry. The content of free amino acids （FAA）， soluble sugars （WSS）， soluble nitrogen （SN） in the leaves of C1115， a standard cassava cultivar for mite resistance， significantly decreased damaged by T. cinnabarinus. The content of FAA， WSS and SN 1， 4 and 8 days after damaged by T. cinnabarinus was， 69.69%， 69.29% and 63.42%， 73.16%， 73.71% and 72.75%， 45.97%， 46.21% and 46.13%， respectively （P<0.05） of that before damaged. S/N increased significantly， which was 159.15%， 159.46% and 157.83% 1， 4 and 8 days after damaged by T. cinnabarinus respectively （P<0.05） of that before damaged， while the content of free proline （Pro） did not change significantly. There was no significant difference in the content of FAA， WSS between the leaves of the mite-susceptible reference standard cassava variety BRA900 after damaged for 1， 4 and 8 days. The content of SN increased significantly， which was 148.50%， 148.73% and 148.77% 1， 4 and 8 days after damaged by Tetranychus cinnabarinus respectively of that before damaged. S/N decreased significantly， which was 62.61%， 61.48% and 61.92% of that before damaged. The content of free proline （Pro） increased significantly， which was 373.82%， 367.33% and 362.61% of that before damaged.

Keywords： Tetranychus cinnabarinus; mite-resistant reference standard cassava cultivar C1115; mite-susceptible reference standard cassava cultivar BRA900; nutrients; difference analysis

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.09.020

木薯（Manihot esculenta Crantz），隸屬于大戟科（Euphorbiaceae）、木薯屬（Manihot），原產(chǎn)于美洲熱帶地區(qū)的亞馬遜流域，廣泛種植于泰國、墨西哥等熱帶和亞熱帶地區(qū)[1]，是世界近9億以上人口的主糧和重要的工業(yè)原料、生物質(zhì)能源、飼料和救荒作物，在世界糧食安全、生物質(zhì)能源和加工等領(lǐng)域，發(fā)揮著非常重要的作用，并且在服務(wù)國家“一帶一路”倡議中作為“先鋒作物”的優(yōu)勢日益突出[2-3]。

朱砂葉螨（Tetranychus cinnabarinus）別名紅蜘蛛，隸屬蛛形綱（Arachnida）、真螨目（Acariformes）、葉螨科（Tetranychidae），是世界木薯種植區(qū)普遍發(fā)生為害最嚴(yán)重的4大有害生物之一[4]，主要寄居在木薯葉背及葉脈兩側(cè)刺吸汁液為害，可致使木薯減產(chǎn)20%～70%，為害嚴(yán)重時可導(dǎo)致絕收[5]。長期以來，防治朱砂葉螨主要依賴化學(xué)防治，但是化學(xué)防治導(dǎo)致產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境安全問題、農(nóng)產(chǎn)品安全問題和害螨抗藥性問題等日益突出[6]。因此，尋求朱砂葉螨的高效綠色防控策略和途徑已成為當(dāng)前木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待解決的重要課題。

植物體內(nèi)所含營養(yǎng)物質(zhì)的成分及其比例直接影響植食性昆蟲的生長發(fā)育[7]。即當(dāng)某種營養(yǎng)物質(zhì)缺乏或比例不當(dāng)時，將嚴(yán)重影響昆蟲（螨）的正常生長發(fā)育，因而提高植物的抗蟲性與植物體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)有著密切的關(guān)系。Maluf等[8]研究發(fā)現(xiàn)含有豐富酰基糖的番茄對二斑葉螨（Tetranyc?h?us urticae）表現(xiàn)出良好的抗性。李田田等[9]研究發(fā)現(xiàn)脯氨酸和可溶性糖含量與黃瓜抗蚜性呈顯著正相關(guān)關(guān)系。陳玉茶等[10]研究發(fā)現(xiàn)黃瓜較低的營養(yǎng)物質(zhì)含量不利于蚜蟲在黃瓜上生長繁殖，從而起到抗蟲作用。陳青[11]研究發(fā)現(xiàn)，感蚜辣椒品種的葉組織中其可溶性氨基酸、脯氨酸、可溶性氮含量都顯著高于抗蚜辣椒品種，而抗蚜辣椒品種的可溶性糖含量和糖氮比顯著高于感蚜品種。而目前有關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)與木薯抗螨性的相關(guān)性研究鮮有報道。為此，本研究系統(tǒng)分析了朱砂葉螨為害前后抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中營養(yǎng)物質(zhì)含量的差異，以期為深入探討營養(yǎng)物質(zhì)在木薯抗螨性中的重要作用，以及系統(tǒng)開展基于營養(yǎng)物質(zhì)與木薯抗螨性相關(guān)的抗螨新種質(zhì)的創(chuàng)制和分子設(shè)計育種奠定基礎(chǔ)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

供試木薯品種：選用遺傳穩(wěn)定的抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115和感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900為試驗材料。C1115和BRA900均由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶品種資源研究所國家木薯種質(zhì)資源圃提供。

供試朱砂葉螨：朱砂葉螨來源于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護研究所特色熱帶作物害蟲課題組以感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900新鮮葉片繼代飼養(yǎng)的室內(nèi)種群。

供試試劑：茚三酮、蒽酮試劑、考馬斯亮藍(lán)G-250蛋白試劑、5-磺基水楊酸、磷酸、硫酸、乙醇等相關(guān)試劑均為國產(chǎn)分析純試劑。

1.2 ?方法

1.2.1 ?朱砂葉螨接種和取樣 ?選取溫室大棚內(nèi)種植3個月、長勢一致的C1115和BRA900植株，以螨害前（接種朱砂葉螨為害前）的木薯植株相同部位葉片為對照，按50頭/葉分別接種朱砂葉螨雌成螨于植株的上部、中部以及下部各3張葉片的葉背，用蒸餾水浸濕的棉花圍住葉柄基部，并保持棉花濕潤以確保葉螨不遷移，每天觀察和記錄木薯生長狀況（若試驗期間出現(xiàn)其他蟲害則人工防除以消除干擾）。分別在葉螨接種為害前（0 d）、接種為害后1、4、8 d采集葉片用于各種營養(yǎng)物質(zhì)的測定。每品種設(shè)3盆重復(fù)，每重復(fù)取上部、中部以及下部各1張葉片（1個重復(fù)共3張葉片）。

1.2.2 ?葉組織中營養(yǎng)物質(zhì)測定[12] ?采用茚三酮法測定木薯葉組織中的游離氨基酸（FAA）和游離脯氨酸（Pro）含量，采用蒽酮法測定可溶性糖（WSS）含量，采用考馬斯亮藍(lán)G250法測定可溶性氮（SN）含量;可溶性糖/氮比（S/N）為可溶性糖與可溶性氮的比值。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS軟件Duncans新復(fù)極差法進行顯著性分析，顯著性水平P=0.05，以螨害前葉組織中各營養(yǎng)物質(zhì)含量為對照（歸一化處理為100%），螨害后營養(yǎng)物質(zhì)含量變化以對照的百分率表示。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中游離氨基酸含量差異分析

從圖1可以看出，朱砂葉螨為害前后抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中的游離氨基酸含量存在顯著性差異（P<0.05）。朱砂葉螨為害后1、4、8 d的抗螨木薯參照標(biāo)準(zhǔn)品種C1115葉組織中游離氨基酸含量顯著降低，分別是為害前的69.69%、69.29%和63.42%;而感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900的葉組織中游離氨基酸含量雖然有所增加，分別是為害前的121.01%、121.95%和122.22%，但為害前后無顯著性差異。上述結(jié)果表明，朱砂葉螨為害木薯品種C1115后葉組織中的游離氨基酸含量顯著降低，不利于其在木薯品種C1115上生長發(fā)育與繁殖，木薯品種C1115從而表現(xiàn)出抗螨性。

2.2 ?抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中可溶性糖含量差異分析

從圖2可看出，朱砂葉螨為害前后抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中的可溶性糖含量存在顯著性差異（P<0.05）。朱砂葉螨為害后1、4、8 d的抗螨木薯品種C1115葉組織中可溶性糖含量顯著降低，分別是為害前的73.16%、73.71%和72.75%;而感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900葉組織中可溶性糖含量雖有所降低，分別是為害前的91.84%、91.41%和92.06%，但為害前后并無顯著性差異。上述結(jié)果表明，朱砂葉螨為害木薯品種C1115后葉組織中可溶性糖含量顯著降低，不利于其在抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115上生長發(fā)育與繁殖，木薯品種C1115從而表現(xiàn)出抗螨性。該結(jié)果與抗、感朱砂葉螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中游離氨基酸含量差異分析一致。

2.3 ?抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中可溶性氮含量差異分析

從圖3可看出，朱砂葉螨為害前后抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中的可溶性氮含量存在顯著性差異（P<0.05）。朱砂葉螨為害后1、4、8 d的抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115葉組織中可溶性氮含量顯著降低，分別是為害前的45.97%、46.21%和46.13%;而感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900葉組織中可溶性氮含量顯著增加，分別是為害前的148.50%、148.73%和148.77%，但為害前后無顯著性差異。上述結(jié)果表明，朱砂葉螨為害木薯品種C1115后葉組織中可溶性氮含量顯著降低，不利于其在抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115上生長發(fā)育與繁殖，木薯品種C1115從而表現(xiàn)出抗螨性。該結(jié)果與抗、感朱砂葉螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中可溶性糖含量差異分析一致。

2.4 ?抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中糖氮比差異分析

由圖4可看出，朱砂葉螨為害前后抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中的糖氮比存在顯著性差異（P<0.05）。朱砂葉螨為害后1、4、8 d的抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115葉組織中糖氮比顯著增加，分別是為害前的159.15%、159.46%和157.83%;而感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900葉組織中糖氮比顯著降低，分別是為害前的62.61%、61.48%和61.92%。

2.5 ?抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中游離脯氨酸差異分析

從圖5可看出，朱砂葉螨為害前后抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種葉組織中的游離脯氨酸含量存在顯著性差異（P<0.05）。朱砂葉螨為害后1、4、8 d的感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900葉組織中游離脯氨酸含量顯著增加，分別是為害前的373.82%、367.33%和362.61%;而抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115葉組織中游離脯氨酸含量雖有所增加，分別是為害前的114.43%、118.99%和112.29%，但為害前后并無顯著性差異。上述結(jié)果表明，朱砂葉螨為害后木薯葉組織中游離脯氨酸含量無顯著性差異。

3 ?討論

遺傳穩(wěn)定的抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種是開展?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)與木薯抗螨性分析，使結(jié)果更具科學(xué)性和穩(wěn)定性的最根本的材料保障。韋婉羚等[13]通過測定不同木薯品種的葉片營養(yǎng)成分及葉片形態(tài)特征，分析不同指標(biāo)與朱砂葉螨危害程度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)木薯的螨害指數(shù)與葉片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量和游離氨基酸總量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。陸柳英等[14]發(fā)現(xiàn)木薯的螨害指數(shù)與可溶性糖含量間無顯著相關(guān)性。本研究結(jié)果表明，木薯對朱砂葉螨的抗性與葉組織中游離氨基酸、可溶性糖、可溶性氮、游離脯氨酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與糖氮比呈顯著正相關(guān)關(guān)系。本研究結(jié)果與韋婉羚等[13]、陸柳英等[14]的研究結(jié)果存在差異的根本原因可能在于，本研究選用的實驗材料是按照《木薯種質(zhì)資源抗蟲性鑒定技術(shù)規(guī)程》（NY/T 2445—2013）對國家木薯種植資源圃核心種質(zhì)進行長期抗螨性鑒定獲得的遺傳穩(wěn)定的抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115和感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種BRA900[15]，而韋婉羚等[13]以6個木薯品種（新選048、華南205、華南8號、桂熱4號、D346和F50）為試驗材料，陸柳英等[14]未嚴(yán)格采用按照《木薯種質(zhì)資源抗蟲性鑒定技術(shù)規(guī)程》（NY/T 2445—2013）鑒定獲得的抗、感螨種質(zhì)為試驗材料。

植物在長期生長進化過程中自身形成了一套復(fù)雜的抵制害蟲（螨）的化學(xué)防御機制，通過改變自身所包含的營養(yǎng)物質(zhì)來抵御害蟲（螨）的侵害，在研究植物抗蟲（螨）性中起著重要的作用。然而不同的木薯品種所含的營養(yǎng)物質(zhì)含量有差異，因此營養(yǎng)物質(zhì)也常被作為研究品種抗蟲（螨）性的一個重要參考指標(biāo)[16]。本研究結(jié)果表明，與為害前相比，朱砂葉螨為害1、4、8 d的抗螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種C1115葉組織中的游離氨基酸（FAA）、可溶性糖（WSS）、可溶性氮（SN）含量顯著降低，糖氮比（S/N）顯著升高，游離脯氨酸（Pro）無顯著性差異;與為害前相比，而螨害1、4、8 d的感螨木薯品種BRA900葉組織中的游離氨基酸和可溶性糖含量無顯著差異，可溶性氮含量顯著升高，糖氮比顯著降低，游離脯氨酸含量顯著升高，抗、感螨參照標(biāo)準(zhǔn)木薯品種間存在顯著性差異。進一步相關(guān)性分析表明，木薯對朱砂葉螨的抗性與葉組織中的游離氨基酸、可溶性糖、可溶性氮、游離脯氨酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與糖氮比呈顯著正相關(guān)關(guān)系，從而說明葉組織中的游離氨基酸、可溶性糖、可溶性氮、游離脯氨酸含量和糖氮比可以作為木薯抗螨性鑒定的重要參考指標(biāo)。

植株體內(nèi)所包含的營養(yǎng)物質(zhì)是形成木薯品種抗螨性的主要元素，初步探究各種營養(yǎng)物質(zhì)在木薯抗螨性中的作用，為深入開展木薯品種抗螨性的生理生化與分子機理研究奠定基礎(chǔ)。本研究僅從游離氨基酸、可溶性糖、可溶性氮、游離脯氨酸含量和糖/氮比與木薯抗螨性方面進行了初步探討，其他營養(yǎng)物質(zhì)和次生代謝物質(zhì)在木薯抗螨性中的作用，還有待進一步的研究。

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