黑刺粉虱為害對(duì)3種茶樹(shù)體內(nèi)光合色素含量的影響

李程錦,劉夢(mèng)圓,趙楠,許永玉,陳珍珍*

黑刺粉虱為害對(duì)3種茶樹(shù)體內(nèi)光合色素含量的影響

李程錦1,劉夢(mèng)圓1,趙楠2,許永玉1,陳珍珍1*

1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 山東 泰安 271018 2. 萊州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 山東 萊州 261400

本文通過(guò)對(duì)比黑刺粉虱為害前后光合色素的含量變化及不同危害程度對(duì)茶樹(shù)體內(nèi)光合色素含量的影響，為全面評(píng)價(jià)黑刺粉虱的危害，制定正確的防治指標(biāo)及綜合防治策略奠定基礎(chǔ)。結(jié)果表明，黑刺粉虱為害前福鼎大白和龍井43#體內(nèi)的葉綠素a和葉綠素b含量無(wú)顯著性差異，但均顯著高于黃金芽體內(nèi)的葉綠素含量，類胡蘿卜素的含量則是龍井43#＞福鼎大白＞黃金芽且均存在顯著性差異。龍井43#被黑刺粉虱為害后，葉片中葉綠素a和類胡蘿卜素的含量顯著降低，福鼎大白被黑刺粉虱為害后光合色素含量變化不顯著，黃金芽被黑刺粉虱為害后體內(nèi)葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量均呈顯著上升趨勢(shì)。黑刺粉虱除直接刺吸茶樹(shù)營(yíng)養(yǎng)外，還可改變光合色素含量從而改變植物同化產(chǎn)物的分配，因此需注重茶樹(shù)上黑刺粉虱的防治工作。

黑刺粉虱; 茶樹(shù)品種; 光合色素

植物被昆蟲(chóng)為害后會(huì)產(chǎn)生一系列的生理生化響應(yīng)，大部分昆蟲(chóng)取食為害后會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)光合能力的下降[1]。光合作用是綠色植物最基本的功能，主要在葉綠體中由葉綠素完成，而葉綠素一旦受損或降解會(huì)直接影響植物光合作用的進(jìn)行[2]。植食性昆蟲(chóng)刺吸危害，破壞植物葉綠素組織從而直接影響光合作用[3]。茶樹(shù)為多年生葉用的常綠經(jīng)濟(jì)作物，其葉片性狀（葉面積、葉形指數(shù)和光合色素含量等）與茶樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)[4]。葉片是茶樹(shù)進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所，光合作用則是將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，是茶樹(shù)葉片干物質(zhì)積累和高品質(zhì)形成的基礎(chǔ)[5]。

黑刺粉虱隸屬半翅目Homoptera粉虱科Aleyrodidae，是山東茶園的主要害蟲(chóng)之一[6-10]。除直接刺吸為害外，其排泄物還可以誘發(fā)茶煤病，嚴(yán)重影響茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。黑刺粉虱成蟲(chóng)喜歡聚集在未完全展開(kāi)的嫩葉上刺吸為害，且偏好在茶樹(shù)上部幼嫩葉片產(chǎn)卵，卵孵化后除1齡若蟲(chóng)可以活動(dòng)外，其余蟲(chóng)態(tài)均固著刺吸為害，可直接降低茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。研究黑刺粉虱為害對(duì)茶樹(shù)光合色素含量的影響，對(duì)于全面評(píng)價(jià)黑刺粉虱的危害，制定正確的防治指標(biāo)及綜合防治策略奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料來(lái)源

試驗(yàn)地點(diǎn)為泰安市道朗鎮(zhèn)茶溪谷茶園，茶園采用生態(tài)防控，年平均溫度為12.8 ℃，年平均降水量為680 mm；園區(qū)內(nèi)主要種植紅葉石楠、櫻花、松樹(shù)、柿子樹(shù)等；試驗(yàn)品種為6年生龍井43#、福鼎大白和5年生黃金芽，田間藥效試驗(yàn)供試茶樹(shù)品種為黃金芽。

1.2 材料處理

采樣方法參考Tian Y等[11]的方法。于2018年9月份采集黑刺粉虱若蟲(chóng)為害不同等級(jí)的不同茶樹(shù)品種芽下第3個(gè)葉片進(jìn)行光合色素含量的測(cè)定。等級(jí)的劃分以在葉片上固著不動(dòng)的2齡、3齡若蟲(chóng)的數(shù)量為標(biāo)準(zhǔn)：1級(jí)0頭，2級(jí)1~20頭，3級(jí)20~40頭，4級(jí)40~60頭，大于60頭以上的為5級(jí)。每個(gè)級(jí)別采樣200個(gè)葉片，每處理重復(fù)3次。由于黑刺粉虱在不同茶樹(shù)上發(fā)生量不同，龍井43#和福鼎大白發(fā)生量較輕為害等級(jí)只能達(dá)到2級(jí)，黃金芽的為害等級(jí)可以達(dá)到5級(jí)。

1.3 試驗(yàn)方法

每個(gè)樣品稱取鮮葉0.2 g，加入80%的丙酮30 mL，封口暗處理36 h，至葉片完全發(fā)白。使用分光光度計(jì)用3個(gè)波長(zhǎng)663、646和470 nm進(jìn)行吸光度的測(cè)量。根據(jù)以下等式計(jì)算葉綠素a、葉綠素b以及類胡蘿卜素的濃度：

Cchl.a(mg g-1FW)=(12.21×OD663－2.81×OD646)/(1000×W)×V

Cchl.b(mg g-1FW)=(20.13×OD646－5.03×OD663)/(1000×W)×V

Ccar.(mg g-1FW)=(1000×OD470－3.27×Cchl.a－104×Cchl.b)/(229×1000×W)×V

其中V是以mL計(jì)的提取物體積，W是鮮重（FW），以g為單位；OD663，OD646和OD470表示分別在663、646和470 nm處的吸收。

所得數(shù)據(jù)利用軟件SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA），對(duì)不同處理間的差異進(jìn)行Tukey HSD多重比較分析（＜0.05)，兩組數(shù)據(jù)之間的差異性比較采用檢驗(yàn)（＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑刺粉虱危害前3個(gè)茶樹(shù)品種間光合色素含量的比較

由圖1可以看出，未經(jīng)黑刺粉虱為害的福鼎大白和龍井43#體內(nèi)葉綠素a含量均無(wú)顯著性差異，但均顯著高于黃金芽體內(nèi)的葉綠素含量（2.15=26.012，0.001）；福鼎大白和龍井43#葉綠素b的含量無(wú)顯著性差異，但均顯著高于黃金芽體內(nèi)的葉綠素含量（2.15=6.329，=0.010）；類胡蘿卜素的含量則是龍井43#＞福鼎大白＞黃金芽且均存在顯著性差異（2.15=31.920，0.001）。

圖 1 3個(gè)品種未被黑刺粉虱為害時(shí)的光合色素含量

注：不同的字母表示在0.05水平上差異顯著。

Note: The different letters showed there were significant difference at 0.05 level.

2.2 黑刺粉虱危害后龍井43#的光合色素含量變化

如圖2所示，黑刺粉虱為害后龍井43#體內(nèi)葉綠素a的含量由2.12%顯著降低為1.48%（=2.801，=10，=0.019），但對(duì)葉綠素b的含量變化無(wú)顯著性影響（=-1.159，=10，=0.273）。黑刺粉虱為害后龍井43#體內(nèi)類胡蘿卜素的含量由0.62%顯著降低為0.52%（=2.226，=10，=0.050）。

圖 2 龍井43#被黑刺粉虱為害前后光合色素的含量變化

注：星號(hào)表示在0.05水平上差異顯著

Note: ‘*’ means significant difference at 0.05 level.

2.3 黑刺粉虱危害后福鼎大白的光合色素含量變化

如圖3所示，黑刺粉虱的為害對(duì)福鼎大白葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量變化均無(wú)顯著性影響（福鼎大白葉綠素a：=1.130，=10，=0.301；福鼎大白葉綠素b：=0.836，=10，=0.423；福鼎大白類胡蘿卜素：=-0.098，=10，=0.924）。

圖 3 福鼎大白被黑刺粉虱為害前后光合色素的含量變化

2.4 黑刺粉虱危害后黃金芽光合色素含量變化情況

圖 4 黃金芽被黑刺粉虱為害前后光合色素的含量變化

注：不同字母表示在0.05水平上差異顯著

Note:The different letters showed there were significant difference at 0.05 level.

如圖4所示，黑刺粉虱為害后葉綠素a的含量升高，為害等級(jí)達(dá)到2級(jí)時(shí)與1級(jí)相比無(wú)顯著性差異，3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)之間含量變化不顯著，為害等級(jí)達(dá)到3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)時(shí)與1級(jí)和2級(jí)相比存在顯著性差異（4.25=12.282，0.001）；黑刺粉虱為害黃金芽后葉綠素b的含量升高，為害等級(jí)達(dá)到2級(jí)時(shí)與1級(jí)相比無(wú)顯著性差異，為害等級(jí)達(dá)到3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)時(shí)與1級(jí)和2級(jí)相比存在顯著性差異（4,25=3.597，=0.019）；為害等級(jí)達(dá)到2級(jí)時(shí)與1級(jí)相比黃金芽體內(nèi)類胡蘿卜素含量無(wú)顯著性差異，為害等級(jí)達(dá)到2級(jí)、3級(jí)和5級(jí)時(shí)與1級(jí)相比無(wú)顯著性差異，為害等級(jí)達(dá)到4級(jí)時(shí)與1級(jí)、2級(jí)和5級(jí)相比存在顯著性差異（4,25=3.813，0.015）。

2.5 黑刺粉虱危害后3個(gè)茶樹(shù)品種體內(nèi)光合色素變化率

如表1所示，黑刺粉虱為害龍井43#、福鼎大白和黃金芽達(dá)到2級(jí)為害程度時(shí)，葉綠素a含量的變化幅度較為接近，無(wú)顯著性差異。為害黃金芽達(dá)到3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)為害程度時(shí)葉綠素a含量的變化幅度較為接近，無(wú)顯著性差異，但顯著高于黑刺粉虱為害龍井43#、福鼎大白和黃金芽達(dá)到2級(jí)為害程度時(shí)的變化幅度（5,30=12.158，0.001）；黑刺粉虱為害龍井43#、福鼎大白和黃金芽達(dá)到2級(jí)為害程度時(shí)，葉綠素b含量的變化幅度較為接近，無(wú)顯著性差異。為害黃金芽達(dá)到3級(jí)、4級(jí)和5級(jí)為害程度時(shí)葉綠素b含量的變化幅度較為接近，無(wú)顯著性差異。為害黃金芽達(dá)到3級(jí)、4級(jí)時(shí)葉綠素b含量的變化幅度要顯著高于黑刺粉虱為害龍井43#、福鼎大白和黃金芽達(dá)到2級(jí)為害程度時(shí)的變化幅度（5,30=4.625，0.003）；黑刺粉虱為害龍井43#、福鼎大白、黃金芽2級(jí)、3級(jí)和5級(jí)為害程度時(shí)，類胡蘿卜素含量的變化幅度無(wú)顯著性差異，黑刺粉虱為害黃金芽達(dá)到4級(jí)為害等級(jí)時(shí)要類胡蘿卜素含量的變化幅度要顯著高于其他為害等級(jí)（5,30=3.115，0.022）。

表 1 黑刺粉虱為害后不同茶樹(shù)品種光合色素含量變化率

注：同一行的數(shù)值中標(biāo)有不同小寫(xiě)字母表示差異顯著< 0.05?！?”表示上升，“-”表示下降。

Note: The values within a row followed by different lower-case letter are different significantly at 0.05 leve.“+”Expressing rise,“-”Express decline.

3 討 論

刺吸式口器害蟲(chóng)取食植物會(huì)對(duì)寄主葉綠體造成不同程度的破壞，從而導(dǎo)致寄主植物整體葉綠素含量下降。當(dāng)煙粉虱若蟲(chóng)侵染煙草的不同時(shí)期時(shí)，被侵染葉片中葉綠素a和b以及類胡蘿卜素的含量在侵染后8 d開(kāi)始減少[12]。李慶亮等[13]研究發(fā)現(xiàn)：B型煙粉虱危害煙草后，傷害了煙草葉片的光合結(jié)構(gòu)PSII；同時(shí)抑制了PSII的電子傳遞，導(dǎo)致煙草光合能力的下降。B型煙粉虱為害煙草后其葉片中葉綠素a、b和類胡蘿卜含量降低，尤其是是葉綠素a在空間和時(shí)間上降低最為顯著[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，龍井43#被黑刺粉虱為害后，葉片中葉綠素a和類胡蘿卜素的含量明顯降低，而葉綠素b卻出現(xiàn)升高的現(xiàn)象。葉綠素a和葉綠素b是葉綠素的主要組成部分，葉綠素a是光合作用的中心色素，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，葉綠素b的主要功能是吸收和傳遞光能。有報(bào)告認(rèn)為葉綠素b含量的減少會(huì)影響到PSⅡ的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致整個(gè)光合機(jī)構(gòu)的不穩(wěn)定, 具體表現(xiàn)在對(duì)逆境的耐受性降低[15,16]，而本研究中黑刺粉虱的為害導(dǎo)致葉綠素b含量的升高，可能是對(duì)刺吸為害的應(yīng)激反應(yīng)，從而導(dǎo)致茶葉抗逆能力的提高。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物的光合色素，生理代謝的營(yíng)養(yǎng)制造者，其含量變化可反映植物在逆境脅迫下的生長(zhǎng)狀況，也是評(píng)價(jià)植物生理代謝程度的重要指標(biāo)，它的合成與降解易受到外界環(huán)境條件的干擾。唐迪[17]等研究發(fā)現(xiàn)：葉綠素在逆境條件下的含量能夠代表植物抵抗逆境的能力，可視為寄主植物抗干擾能力的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，福鼎大白被黑刺粉虱為害后光合色素含量變化不顯著，這可能與寄主植物的抗蟲(chóng)性有關(guān)。隨著黑刺粉虱為害級(jí)別的增加，黃金芽體內(nèi)葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素的含量均有一個(gè)顯著上升趨勢(shì)，然后趨于穩(wěn)定或輕微下降。這可能是由于當(dāng)環(huán)境變化不利于植物生長(zhǎng)時(shí)，葉綠素含量則會(huì)在一定范圍內(nèi)先呈增加趨勢(shì)，從而表現(xiàn)出一定的抗性，當(dāng)脅迫加重到一定程度時(shí)則表現(xiàn)為下降[18]。煙粉虱為害辣椒，也出現(xiàn)葉片中葉綠素含量增加的變化趨勢(shì)[19]。另外黃金芽屬于光照敏感型葉色突變茶樹(shù)品種，黃金芽的葉色受光照強(qiáng)度調(diào)控，光照強(qiáng)度為11~15 klx的時(shí)候開(kāi)始黃化，而適當(dāng)?shù)恼谑a處理可使黃化葉片復(fù)綠[20]，因此推測(cè)可能是由于黑刺粉虱分泌的蜜露覆蓋在黃金芽葉片上，遮蔽的光照導(dǎo)致黃金芽復(fù)綠而造成的葉綠素含量的升高。

葉片葉綠素含量是決定光合速率的重要因素，它代表了潛在的光合生產(chǎn)力和一般植物活力[21]。研究發(fā)現(xiàn)B型煙粉虱的取食降低了植物的光合作用，同時(shí)改變了植物同化產(chǎn)物的分配[22]。黑刺粉虱為害后會(huì)導(dǎo)致光合色素的改變從而影響茶葉體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的合成，影響茶葉口感，因此要加強(qiáng)黑刺粉虱的防治。

[1] Welter SC. Arthropod impact on plant gas exchange [J]. Insect-Plant Interactiongs, 1989,1:135-150

[2] 陳建明,俞曉平,陳俊偉,等.水稻植株光合作用能力的變化與其抗白背飛虱的關(guān)系[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2003,17(6):423-426

[3] 季延平,仝德全,侯玉芹,等.棗樹(shù)銹癭螨對(duì)棗樹(shù)幾項(xiàng)生理指標(biāo)的影響.山東林業(yè)科技,1997(1):18-20

[4] 王峰,陳玉真,王秀萍,等.不同品種茶樹(shù)葉片功能性狀及光合特性的比較[J].茶葉科學(xué),2016,36(3):285-285

[5] 王峰,陳玉真,王秀萍,等.茶樹(shù)不同葉位葉片功能性狀與光合特性研究[J].茶葉科學(xué),2016(1):77-84

[6] 郭見(jiàn)早,馮志花.山東茶區(qū)三種主要害蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律及防治[J].茶業(yè)通報(bào),2004,26(3):112-112

[7] 邱忠蓮,袁洪剛.山東茶區(qū)茶園主要害蟲(chóng)綜合防治技術(shù)[J].茶業(yè)通報(bào),2005,27(2):68-69

[8] 段永春,袁洪剛,張永亮,等山東茶樹(shù)蟲(chóng)害的種類及主要品種的發(fā)生規(guī)律研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,26(11):284-289

[9] 朱雯.山東茶園病蟲(chóng)及天敵資源調(diào)查[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2010

[10] 廖先駿.泰安和日照茶園害蟲(chóng)及天敵種群動(dòng)態(tài)調(diào)查[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2016

[11] Tian Y, Zhao Y, Zhang L,. Morphological, physiological, and biochemical responses of two tea cultivars to(Hemiptera: Cicadellidae) Infestation [J]. Journal of Economic Entomology, 2018,111(2):899-908

[12] Li Q, Tan W, Xue M,. Dynamic changes in photosynthesis and chlorophyll fluorescence in Nicotiana tabacum infested by(Middle East–Asia Minor 1) nymphs [J]. Arthropod-Plant Interactions, 2013,7(4):431-443

[13] 李慶亮,譚偉,薛明.B型煙粉虱危害對(duì)煙草葉片光系統(tǒng)II的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,45(19):3988-3995

[14] 李慶亮.B型煙粉虱為害后煙草的生理響應(yīng)[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2012

[15] Chu HA, Nguyen AP, Debus RJ. Site directed photo system Ⅱ mutants with perturbed oxygen evolving properties: instability or in efficient assembly of the manganese clusters in vivo [J]. Biochemistry, 1994,33:6137-6249

[16] Havaux M, Tardy F. Thermo stability and photo stability of photo system Ⅱ in leaves of the Chlorina-f2 barley mutant deficient in light harvesting chlorophyll a/b protein complexes [J]. Plant Physiol, 1997,113:913-923

[17] 唐迪,徐曉燕,李樹(shù)炎,等.重金屬鎘對(duì)茶樹(shù)生理特性的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,52(12):2839-2843

[18] 周丹丹.棉花對(duì)煙粉虱刺吸脅迫的生理響應(yīng)[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2008

[19] 李傳明,何菁,顧愛(ài)祥,等.煙粉虱取食對(duì)不同抗蟲(chóng)性辣椒品種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和抗性物質(zhì)的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué) 報(bào),2017,25(10):1456-1462

[20] 王開(kāi)榮,李明,梁月榮,等.茶樹(shù)新品種黃金芽選育研究[J].中國(guó)茶葉,2008,30(4):21-23

[21] Golan K, Rubinowska K, Kmie? K,. Impact of scale insect infestation on the content of photosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence in two host plant species [J]. Arthropod plant interactions, 2015,9:55-65

[22] Buntin GD, Gilbertz DA, Oetting RD. Chlorophyll loss and gas exchange in tomato leaves after feeding injury by(Homoptera: Aleyrodidae) [J]. Journal of Economic Entomology, 1993,86(2):517-522

Effects ofDamage on Photosynthetic Pigment Contents of Three Tea Varieties

LI Cheng-jin1, LIU Meng-yuan1, ZHAO Nan2, XU Yong-yu1, CHEN Zhen-zhen1*

1.271018,2.261400,

The changes of photosynthetic pigment content before and after infestation byand the effects of different degrees of damage on the content of photosynthetic pigment in tea plant were compared to lay a foundation for the comprehensive evaluation of the harm ofand the formulation of correct control indexes and comprehensive control strategies.The results showed that there were no significant differences in the content of chlorophyll a and chlorophyll b between ‘Fuding Dabai’ and ‘Longjing 43#’, but all significantly higher than the chlorophyll content in ‘Huangjin ya’. The content of carotenoids was ‘Longjing 43#’ > ‘Fuding Dabai’ > ‘Huangjin ya’ and all had significant differences. The contents of chlorophyll a and carotenoids in leaves of ‘Longjing 43#’ were significantly decreased, but the contents of photosynthetic pigment were no significantly changed in‘Fuding Dabai’, and the contents of chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids were significantly increased in ‘Huangjin ya’ after damaged by. In addition to directly sucking the nutrition of tea plant, the content of photosynthetic pigment can also be changed to change the distribution of plant assimilation products. Therefore, it is necessary to pay attention to the prevention and control ofon tea plant.

; tea;photosynthetic pigments

Q969.36+6.6/Q941+.2

A

1000-2324(2021)02-0205-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2021.02.008

2020-02-12

2020-05-08

山東省茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(SDAIT-19-04)

李程錦(1994-),男,碩士研究生,研究方向?yàn)槔ハx(chóng)生理生態(tài), E-mail:sdaulcj@163.com

Author for correspondence. E-mail:chenzz0327@163.com