香蕉次生物質(zhì)含量與其對(duì)球莖象甲的抗性關(guān)系

李科明，舒海燕，常勝合，張 晉

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 ?？趯?shí)驗(yàn)站，海南 ?？?571101； 2.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所，廣西 南寧 530007)

香蕉是我國(guó)重要的熱帶水果，在我國(guó)華南農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到重要作用[1]。香蕉球莖象甲(CosmopolitessordidusGermar)屬鞘翅目、象蟲(chóng)科，是香蕉生產(chǎn)過(guò)程中的主要害蟲(chóng)，主要蛀食香蕉球莖和假莖基部，使得香蕉根部吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)難以輸送到香蕉葉片，影響香蕉光合作用。此外，香蕉球莖上的蛀道或孔洞，不僅影響香蕉植株的堅(jiān)實(shí)度，同時(shí)為香蕉枯萎病、線蟲(chóng)等病原微生物的入侵提供了機(jī)會(huì)。對(duì)于香蕉球莖象甲的防治，國(guó)內(nèi)外仍主要采用化學(xué)農(nóng)藥防治[2-5]。雖然化學(xué)等藥防治見(jiàn)效快、防治效果好，但長(zhǎng)期大量使用化學(xué)農(nóng)藥，易造成香蕉果實(shí)農(nóng)藥殘留增高、蕉園環(huán)境污染加劇及害蟲(chóng)抗藥性上升等問(wèn)題。

采用抗病蟲(chóng)植物品種，是植物病蟲(chóng)害綜合防治的重要措施之一，已在多種植物病蟲(chóng)害防治實(shí)踐中發(fā)揮作用[6-7]。植物抗蟲(chóng)機(jī)制有非選擇性、抗生性和耐害性3種。非選擇性是植物通過(guò)釋放某些化學(xué)氣味物質(zhì)或者通過(guò)改變?nèi)~片顏色、形狀、株形，體表生刺或腺毛等形態(tài)特征使害蟲(chóng)不選擇其取食、產(chǎn)卵從而達(dá)到免受害蟲(chóng)危害。抗生性是植物通過(guò)產(chǎn)生酚類、生物堿等次生物質(zhì)或者植物體內(nèi)缺乏昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的必須物質(zhì)，使昆蟲(chóng)在取食后生長(zhǎng)緩慢、發(fā)育不良、壽命縮短、生殖能力減弱甚至死亡，從而控制害蟲(chóng)的種群數(shù)量。耐害性是植物被害蟲(chóng)取食后表現(xiàn)出的忍受能力或者起到補(bǔ)償危害作用的再生長(zhǎng)或再繁殖能力[8]。非選擇抗性和抗生性被眾多學(xué)者廣為認(rèn)同，而耐害性，有學(xué)者認(rèn)為其只是植物生長(zhǎng)特性表現(xiàn)出來(lái)的最終結(jié)果而不是真正的抗性[9]。

目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有抗蟲(chóng)香蕉品種，有關(guān)香蕉品種抗蟲(chóng)機(jī)制的研究很少[10]，嚴(yán)重影響我國(guó)香蕉抗蟲(chóng)品種的選育。總酚和單寧是植物體內(nèi)存在的重要次生代謝物，與植物抗蟲(chóng)性密切相關(guān)，在許多植物上都開(kāi)展了總酚、單寧等植物次生物質(zhì)含量與其抗蟲(chóng)性關(guān)系的研究[11-13]。目前，鮮見(jiàn)香蕉總酚、單寧等植物次生物質(zhì)含量與其抗蟲(chóng)性關(guān)系的相關(guān)報(bào)道。研究以田間種植的6個(gè)香蕉品種為材料，利用球莖平均蛀道數(shù)比值法評(píng)價(jià)香蕉品種對(duì)球莖象甲的抗性，采用香草醛法和福林酚法分別測(cè)定了各香蕉品種單寧、總酚含量，并分析香蕉單寧、總酚含量與其對(duì)球莖象甲的抗性，旨在探索香蕉品種對(duì)球莖象甲的抗性機(jī)理，為抗蟲(chóng)香蕉品種的選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

香蕉品種：巴西蕉、寶島蕉、粵科1號(hào)、廣粉1號(hào)、南天皇和海貢蕉，6個(gè)品種組培苗均由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院海口實(shí)驗(yàn)站組培中心提供，于2019年3月分小區(qū)種植于?？趯?shí)驗(yàn)站儋州基地，采用常規(guī)的栽培管理方式，香蕉種植期間不施用任何化學(xué)藥劑。

試劑：香草醛、兒茶素、沒(méi)食子酸、福林酚試劑購(gòu)自Sigma公司，甲醇、碳酸鈉、濃鹽酸購(gòu)自西隴化工股份有限公司。

儀器：U-T6紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(屹譜儀器制造上海有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期和抽蕾期取各品種香蕉球莖，樣品用蒸餾水沖洗干凈后切成小塊，自然晾干后60℃烘至恒重，經(jīng)粉碎過(guò)60目篩，干粉置于-20℃冰箱保存?zhèn)溆?。每品種3個(gè)重復(fù)。

1.2.2 不同香蕉品種對(duì)球莖象甲抗性測(cè)定 田間自然感蟲(chóng)情況下，于2019年11月、2020年3月和8月3次調(diào)查球莖象甲的危害情況并記錄香蕉球莖上的蛀道數(shù)，每個(gè)香蕉品種調(diào)查10株。香蕉對(duì)球莖象甲的抗性評(píng)定采用平均蛀道數(shù)比值法，計(jì)算公式：蛀道數(shù)比值=某香蕉品種的蛀道數(shù)/全部香蕉品種的平均蛀道數(shù)。將3次調(diào)查獲得的香蕉球莖蛀道數(shù)比值平均，根據(jù)平均蛀道數(shù)比值的不同，將香蕉對(duì)球莖象甲的抗性分成5級(jí)，高抗：0～0.2；抗：0.21～0.4；中抗：0.41～0.8；感蟲(chóng)：0.81～1.2；高感：1.2以上。

1.2.3 單寧含量測(cè)定 單寧含量采用香草醛法測(cè)定[14]。以兒茶素作為標(biāo)準(zhǔn)品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，用于測(cè)定樣品單寧含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線按如下步驟制作：先將兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品用70%甲醇配制成濃度分別為0 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、30 μg/mL、40 μg/mL和50 μg/mL的兒茶素標(biāo)準(zhǔn)溶液。再將0.5 mL兒茶素標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到以鋁箔遮光的試管中，再加入3 mL 4%香草醛甲醇溶液和1.5 mL濃鹽酸，放入20℃的水浴中反應(yīng)20 min，蒸餾水作空白對(duì)照，分光光度計(jì)在510 nm處測(cè)定吸光度。以吸光度值為縱坐標(biāo)，兒茶素濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品單寧含量測(cè)定：稱取各樣品干粉1 g，置于250 mL三角瓶中，加入50 mL 70%甲醇水溶液，封口后放入搖床，100 r/min震蕩提取2 h，經(jīng)雙層濾紙過(guò)濾后，收集濾液備用。將0.5 mL濾液移入以鋁箔遮光的試管中，加入3 mL 4%香草醛甲醇溶液和1.5 mL濃鹽酸，放入20℃的水浴中反應(yīng)20 min，蒸餾水作空白對(duì)照，用分光光度計(jì)在510 nm處測(cè)定吸光度。然后按照單寧含量=V/(20×W)×100%，計(jì)算樣品單寧含量。式中，V為標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的單寧濃度μg/mL，W為樣品質(zhì)量g。

1.2.4 總酚含量測(cè)定 總酚含量測(cè)定采用福林酚法[15]。以沒(méi)食子酸作為標(biāo)準(zhǔn)品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，用于測(cè)定樣品總酚含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線按如下步驟制作：先將沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品用蒸餾水配制成濃度分別為0 μg/mL、12.5 μg/mL、25 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、200 μg/mL和400 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。再將1 mL沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)液加入到15 mL試管中，分別加入1 mL福林酚顯色劑及3 mL 20%碳酸鈉，放入50℃的水浴中反應(yīng)30 min，分光光度計(jì)在765 nm處測(cè)定吸光度。以吸光度值為縱坐標(biāo)，沒(méi)食子酸濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品總酚含量測(cè)定：稱取各樣品干粉2 g，用50 mL蒸餾水溶解，以3 000 r/min離心10 min，收集上清液備用。將1 mL樣品液加入到15 mL試管中，再加入1 mL福林酚顯色劑及3 mL 20%碳酸鈉，放入50℃的水浴中反應(yīng)30 min，分光光度計(jì)在765 nm處測(cè)定吸光度。然后按照總酚含量=V/(20×W)×100%，計(jì)算樣品總酚含量。式中，V為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的總酚濃度μg/mL，W為樣品質(zhì)量g。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 16.0軟件Tukey法對(duì)各品種香蕉總酚、單寧含量進(jìn)行多重比較分析，采用線性回歸法分析香蕉總酚和單寧含量與其對(duì)球莖象甲抗性的關(guān)系。數(shù)據(jù)顯著差異水平設(shè)置為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同香蕉品種對(duì)球莖象甲的抗性

從表1可知，廣粉1號(hào)為高抗品種，其球莖上平均蛀道數(shù)比值為0.14；海貢蕉的抗性僅次于廣粉1號(hào)，其球莖上平均蛀道數(shù)比值為0.36，屬于抗蟲(chóng)品種；南天黃和粵科1號(hào)為中抗品種，其球莖上平均蛀道數(shù)比值分別為0.58和0.72；寶島蕉為感蟲(chóng)品種，其球莖上平均蛀道數(shù)比值為1.14；巴西蕉為高感品種，其球莖上平均蛀道數(shù)比值為1.26。

表1 不同香蕉品種對(duì)球莖象甲的抗性

2.2 不同香蕉品種球莖的單寧含量

從表2可知，在香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期和抽蕾期，各品種香蕉球莖單寧含量均存在顯著差異。在香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期，各品種香蕉球莖單寧含量為9.48～18.76 mg/g，其中廣粉1號(hào)含量最高，為18.76 mg/g；巴西蕉含量最低，為9.48 mg/g，其余品種香蕉單寧含量依次為海貢蕉>南天黃>粵科1號(hào)>寶島蕉。在香蕉抽蕾期，各品種香蕉球莖單寧含量為9.57～18.86 mg/g，其中廣粉1號(hào)含量最高，為18.86 mg/g；巴西蕉含量最低，為9.57 mg/g，其余品種香蕉單寧含量依次為海貢蕉>南天黃>粵科1號(hào)>寶島蕉。香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期和抽蕾期，各品種香蕉球莖單寧含量大小均表現(xiàn)為廣粉1號(hào)>海貢蕉>南天黃>粵科1號(hào)>寶島蕉>巴西蕉，而且各品種香蕉抽蕾期單寧含量均大于其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期單寧含量。

表2 不同香蕉品種球莖的單寧含量 mg/g

2.3 不同香蕉品種球莖的總酚含量

從表3可知，在香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期和抽蕾期，各品種香蕉球莖總酚含量均存在顯著差異。在香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期，各品種香蕉球莖總酚含量為3.62～18.95 mg/g，其中海貢蕉含量最高，為18.95 mg/g；巴西蕉含量最低，為3.62 mg/g，其余品種香蕉總酚含量依次為廣粉1號(hào)>寶島蕉>南天黃>粵科1號(hào)。在香蕉抽蕾期，各品種香蕉球莖總酚含量為4.46～18.98 mg/g，其中海貢蕉含量最高，為18.98 mg/g；巴西蕉含量最低，為4.46 mg/g，其余品種香蕉總酚含量依次為廣粉1號(hào)>南天黃>寶島蕉>粵科1號(hào)。此外，各品種香蕉抽蕾期總酚含量均大于其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期總酚含量。

表3 不同香蕉品種球莖的總酚含量 mg/g

2.4 不同抗性香蕉品種單寧和總酚含量與其對(duì)球莖象甲抗性的相關(guān)性

從表4可知，香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期和抽蕾期球莖的單寧含量與其對(duì)球莖象甲抗性顯著負(fù)相關(guān)，高抗品種球莖單寧含量高，球莖象甲平均蛀道數(shù)比值則低。而感蟲(chóng)品種球莖單寧含量低，球莖象甲平均蛀道數(shù)比值卻高。此外，香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期和抽蕾期球莖總酚含量與其對(duì)球莖象甲抗性相關(guān)性不顯著。

表4 6個(gè)香蕉品種對(duì)球莖象甲抗性與其球莖總酚和單寧含量關(guān)系

3 結(jié)論與討論

香蕉象甲是香蕉上最主要的害蟲(chóng)，根據(jù)危害部位不同分為香蕉假莖象甲和球莖象甲。現(xiàn)有研究中，利用假莖誘捕法測(cè)定了廣粉1號(hào)、海貢蕉、巴西蕉、寶島蕉對(duì)假莖象甲的非選擇抗性，發(fā)現(xiàn)廣粉1號(hào)和海貢蕉對(duì)假莖象甲的抗性顯著高于巴西蕉和寶島蕉[10]。本試驗(yàn)研究廣粉1號(hào)、海貢蕉、巴西蕉等香蕉品種對(duì)球莖象甲的抗性，結(jié)果與已有的研究類似，廣粉1號(hào)和海貢蕉對(duì)球莖象甲的抗性也顯著高于巴西蕉和寶島蕉。因此，廣粉1號(hào)和海貢蕉對(duì)兩種香蕉象甲的抗性均好于巴西蕉和寶島蕉。此外，有關(guān)香蕉品種抗蟲(chóng)性研究，仍主要集中于對(duì)假莖象甲抗性的研究。開(kāi)展對(duì)球莖象甲抗性的研究，將有助于全面了解香蕉品種的抗蟲(chóng)性。

關(guān)于香蕉品種對(duì)球莖象甲的抗性評(píng)價(jià)指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外鮮見(jiàn)報(bào)道。在香蕉抗假莖象甲的抗性評(píng)價(jià)指標(biāo)研究方面，有學(xué)者采用假莖象甲成蟲(chóng)、幼蟲(chóng)蟲(chóng)口密度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[16]，或采用成幼蟲(chóng)蟲(chóng)口密度結(jié)合蛀道數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[17]，還有采用假莖象甲幼蟲(chóng)體重、頭殼寬度等幼蟲(chóng)發(fā)育指標(biāo)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[18]。參考以上評(píng)價(jià)指標(biāo)并適當(dāng)改進(jìn)，研究采用平均蛀道數(shù)比值大小作為香蕉品種抗球莖象甲的評(píng)價(jià)指標(biāo)，是一種嘗試。對(duì)于香蕉品種抗球莖象甲的評(píng)價(jià)指標(biāo)，有必要加強(qiáng)研究，建立更為合理被大多數(shù)學(xué)者廣為接受的香蕉抗球莖象甲評(píng)價(jià)指標(biāo)。此外，本研究測(cè)定香蕉抗蟲(chóng)性級(jí)別是相對(duì)抗性，加之目前還沒(méi)有公認(rèn)的絕對(duì)抗球莖象甲的香蕉品種，所以生產(chǎn)上選用抗蟲(chóng)香蕉品種時(shí)還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

香蕉球莖單寧和總酚含量測(cè)定結(jié)果表明，在香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期和抽蕾期，各品種香蕉單寧和總酚含量均存在顯著差異，且各品種香蕉抽蕾期單寧和總酚含量均大于其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)盛期單寧和總酚含量?？剐韵嚓P(guān)分析表明，香蕉球莖單寧含量與其對(duì)球莖象甲抗性顯著負(fù)相關(guān)，而香蕉球莖總酚含量與其對(duì)球莖象甲抗性相關(guān)性不顯著。單寧是植物體內(nèi)廣泛存在的一種重要的次生代謝物，能夠影響昆蟲(chóng)的取食以及使昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育不良，與植物抗蟲(chóng)性密切相關(guān)。賈彥霞等[12]報(bào)道辣椒單寧含量與其對(duì)西花薊馬的抗性顯著負(fù)相關(guān)。楊宇暉等[14]研究認(rèn)為蕾期棉鈴單寧含量與其對(duì)綠盲蝽抗性顯著負(fù)相關(guān)。本研究與前人研究結(jié)果類似，香蕉球莖單寧含量與其對(duì)球莖象甲的抗性顯著負(fù)相關(guān)。因此，提高香蕉球莖單寧含量，可能成為香蕉抗蟲(chóng)育種的重要途徑之一。與香蕉抗蟲(chóng)性相關(guān)的因子眾多，試驗(yàn)研究了香蕉球莖單寧和總酚含量與其對(duì)球莖象甲抗性的關(guān)系，其他一些與植物形態(tài)抗性相關(guān)因子如株形、株高、表層厚度等以及與植物生化抗性相關(guān)因子如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量包括蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量等以及植物次生物質(zhì)包括生物堿含量以及萜烯類化合物含量，還有待進(jìn)一步研究。