香蕉葉柄和假莖單寧含量與抗假莖象甲關(guān)系研究

李科明 舒海燕 常勝合 詹儒林

摘要 為了明確香蕉單寧含量與其對假莖象甲抗性的關(guān)系，采用香蕉假莖平均蛀道數(shù)比值法評價了6個香蕉品種對假莖象甲的抗性，同時采用香草醛法測定了各品種香蕉葉柄和假莖的單寧含量并分析了單寧含量與其對假莖象甲抗性的關(guān)系。結(jié)果表明，廣粉1號和海貢蕉對假莖象甲的抗性較強，南天皇和粵科1號抗蟲性次之，寶島蕉和巴西蕉抗蟲性較差。香蕉葉柄和假莖單寧含量測定結(jié)果表明，各品種香蕉單寧含量差異較大，其單寧含量為7.21～16.60 mg/g，而且香蕉假莖單寧含量高于葉柄單寧含量。香蕉假莖和葉柄單寧含量與其對假莖象甲抗性相關(guān)分析表明，香蕉假莖單寧含量與其對假莖象甲抗性顯著負(fù)相關(guān)，而葉柄單寧含量與其對假莖象甲抗性無相關(guān)性。該研究旨在探索香蕉品種對假莖象甲的抗性機理，為抗蟲香蕉品種的選育提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 香蕉品種;抗蟲性;單寧;假莖象甲

中圖分類號 S 48文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2022）02-0157-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.042

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Correlation between Tannin Content in Petiole and Pseudostem of Banana and Its Resistance to Odoiporus longicollis （Oliver）

LI Ke-ming， SHU Hai-yan， CHANG Sheng-he et al （Haikou Experiment Station， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou，Hainan 571101）

Abstract To understand the resistance of six banana varieties to banana pseudostem weevil as well as the role of tannin content in banana petioles and pseudostems in resistance to banana pseudostem weevil. The resistance level of each banana variety to banana pseudostem weevil were evaluated by average ratio of borer hole number of larva of Odoiporus longicollis? six banana varieties. The tannin content in banana petioles and pseudostems was determined by vanillin method， and the relationship between tannin content and insect resistance was studied by correlation analysis. The results of resistance evaluation showed that Guangfen 1 and Haigongjiao had the strongest resistance to O. longicollis， followed by Nantianhuang and Yueke 1. Baodaojiao and Baxijiao showed the lowest resistance. The determination results of tannin content in banana petioles and pseudostems showed that the tannin content was quite different in different banana varieties， and the tannin content was between 7.21-16.60 mg/g， and the tannin content in pseudostems was higher than that in petioles. The correlation analysis showed that the tannin content in pseudostems had a significantly negatively correlation with its resistance to O. longicollis， while the tannin content in petioles had no correlation with its resistance to O. longicollis. The study will understand the resistance mechanism of banana varieties to O. longicollis and provide scientific basis for the selection and breeding insect-resistant banana varieties.

Key words Banana varieties;Insect resistance;Tannin;Odoiporus longicollis

基金項目 海南省自然科學(xué)基金（318MS102）;廣西作物病蟲害生物學(xué)重點實驗室開放基金（2019-KF-04）。

作者簡介 李科明（1980—），男，陜西漢中人，副研究員，博士，從事熱帶果樹病蟲害防治研究。*通信作者，研究員，博士，從事熱帶果樹抗病蟲育種研究。

收稿日期 2021-09-03

香蕉是我國重要的熱帶水果，在我國華南農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起重要作用[1]。香蕉假莖象甲（Odoiporus longicollis Oliver）屬鞘翅目象蟲科，是香蕉上的重要害蟲，廣泛分布于我國廣西、廣東、海南、福建、臺灣、云南等香蕉種植區(qū)。近年來香蕉假莖象甲危害日益嚴(yán)重，已經(jīng)影響到我國香蕉產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。據(jù)報道，我國蕉園常年香蕉象甲有蟲株率高達(dá)50%，為害率達(dá)60%～70%[2-4]。對于香蕉假莖象甲的防治，國內(nèi)外仍主要采用化學(xué)農(nóng)藥防治[5-8]。雖然化學(xué)防治見效快、防治效果好，但長期大量使用化學(xué)農(nóng)藥，易造成香蕉果實農(nóng)藥殘留增高、蕉園環(huán)境污染加劇及害蟲抗藥性上升等問題。

采用抗病蟲植物品種，是植物病蟲害綜合防治的重要措施之一，已在多種植物病蟲害防治實踐中發(fā)揮作用[9-10]。植物抗蟲機制有3種：非選擇性、抗生性和耐害性。非選擇性是植物通過釋放某些化學(xué)氣味物質(zhì)或者通過改變?nèi)~片顏色、形狀、株型，體表生刺或腺毛等形態(tài)特征使害蟲不選擇其取食、產(chǎn)卵從而達(dá)到免受害蟲危害。抗生性是植物通過產(chǎn)生酚類、生物堿等次生物質(zhì)或者植物體內(nèi)缺乏昆蟲生長發(fā)育的必需物質(zhì)，使昆蟲在取食后生長緩慢、發(fā)育不良、壽命縮短、生殖能力減弱甚至死亡，從而控制害蟲的種群數(shù)量。耐害性是植物被害蟲取食后表現(xiàn)出的忍受能力或者起到補償危害作用的再生長或再繁殖能力[11]。非選擇抗性和抗生性被眾多學(xué)者廣為接受，而耐害性，有學(xué)者認(rèn)為它只是植物生長特性表現(xiàn)出來的最終結(jié)果而不是真正的抗性[12]。

目前，國內(nèi)外還沒有抗蟲香蕉品種，有關(guān)香蕉品種抗蟲機制的研究很少[13]，嚴(yán)重影響我國香蕉抗蟲品種的選育。單寧是植物體內(nèi)廣泛存在的一種重要的次生代謝物，與植物抗蟲性密切相關(guān)，許多植物上都開展了單寧含量與其抗蟲性關(guān)系的研究[14-16]，而香蕉上還沒有開展此研究?；诖耍P者以田間種植的6個香蕉品種為材料，利用假莖平均蛀道數(shù)比值法評價了香蕉品種對假莖象甲的抗性，采用香草醛法測定了香蕉品種葉柄和假莖的單寧含量，并分析了香蕉單寧含量與其對假莖象甲的抗性，旨在探索香蕉品種對假莖象甲的抗性機理，為抗蟲香蕉品種的選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 香蕉品種包括巴西蕉、寶島蕉、粵科1號、廣粉1號、南天皇和海貢蕉，6個品種組培苗均由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院海口實驗站組培中心提供，于2019年3月分小區(qū)種植于?？趯嶒炚举僦莼兀捎贸Ｒ?guī)的栽培管理方式，香蕉種植期間不施用任何化學(xué)藥劑。所需試劑香草醛、兒茶素購自Sigma公司，甲醇、濃鹽酸購自西隴化工股份有限公司。分光光度計為U-T6紫外可見分光光度計（屹譜儀器制造上海有限公司）。

1.2 取樣方法和樣品處理 香蕉營養(yǎng)生長盛期取各品種香蕉第一片葉的葉柄和假莖，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60目篩，干粉置于-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。每品種3個重復(fù)。

1.3 不同香蕉品種對假莖象甲抗性測定 田間自然感蟲情況下，于2019年11月、2020年3月和8月3次調(diào)查假莖象甲的危害情況并記錄香蕉假莖上的蛀道數(shù)，每個香蕉品種調(diào)查20株。香蕉對假莖象甲的抗性評定采用平均蛀道數(shù)比值法，計算公式：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)查獲得的香蕉假莖蛀道數(shù)比值平均，根據(jù)平均蛀道數(shù)比值的不同，將香蕉對假莖象甲的抗性分成5級：高抗，0～0.20;抗，0.21～0.40;中抗，0.41～0.80;感蟲，0.81～1.20;高感，1.20以上。

1.4 單寧含量測定 單寧含量采用香草醛法測定[17]。以兒茶素作為標(biāo)準(zhǔn)品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，用于測定樣品單寧含量。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、10、20、30、40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)蒸餾水作空白對照，分光光度計在510 nm處測定吸光度。以吸光度為縱坐標(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振蕩提取2 h，經(jīng)雙層濾紙過濾后，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，蒸餾水作空白對照，用分光光度計在510 nm處測定吸光度。然后按照計算公式：單寧含量=V/（20×W）×100%，計算樣品單寧含量（V為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的單寧濃度，μg/mL;W為樣品質(zhì)量，g）。

1.5 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS 16.0軟件Tukey法對香蕉葉柄和假莖單寧含量進(jìn)行多重比較分析，采用線性回歸法分析香蕉葉柄和假莖單寧含量與其對假莖象甲抗性的關(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 不同香蕉品種對假莖象甲的抗性

根據(jù)香蕉對假莖象甲的抗性測定方法，對巴西蕉、寶島蕉、粵科1號、廣粉1號、南天皇和海貢蕉對假莖象甲的抗性進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，廣粉1號為高抗品種，其假莖上平均蛀道數(shù)比值為0.12;海貢蕉的抗性次之，其假莖上平均蛀道數(shù)比值為0.38，屬于抗蟲品種;南天皇和粵科1號為中抗品種，其假莖上平均蛀道數(shù)比值分別為0.54和0.76;寶島蕉為感蟲品種，其假莖上平均蛀道數(shù)比值為1.04;巴西蕉為高感品種，其假莖上平均蛀道數(shù)比值為1.28（表1）。

2.2 不同香蕉品種葉柄和假莖單寧含量 采用香草醛法分

別對不同品種香蕉葉柄和假莖單寧含量進(jìn)行測定，結(jié)果表明，在葉柄和假莖中，各品種香蕉單寧含量均存在顯著差異。

葉柄中單寧含量最高的品種為粵科1號，為13.41 mg/g，顯著高于除南天皇外的其他品種;南天皇葉柄中單寧含量僅次于粵科1號，為11.43 mg/g;海貢蕉和寶島蕉葉柄單寧含量居中，分別為9.31和9.22 mg/g;廣粉1號和巴西蕉葉柄單寧含量較低，分別為7.85和7.21 mg/g。假莖中單寧含量最高的品種為廣粉1號，其單寧含量為16.60 mg/g，顯著高于除海貢蕉外的其他品種;海貢蕉假莖單寧含量為14.49 mg/g，低于廣粉1號假莖單寧含量，但差異不顯著;粵科1號和南天皇假莖單寧含量居中，分別為13.38和13.44 mg/g;巴西蕉和寶島蕉假莖單寧含量較低，分別為9.06和9.15 mg/g。此外，廣粉1號和海貢蕉葉柄與假莖單寧含量差異較大，廣粉1號假莖單寧含量是葉柄的2.1倍，海貢蕉假莖單寧含量是葉柄單寧含量的1.56倍。而寶島蕉和粵科1號葉柄與假莖單寧含量相接近?？傮w來看，香蕉假莖單寧含量高于葉柄單寧含量（表2）。

2.3 不同抗性香蕉品種單寧含量與其對假莖象甲抗性的相關(guān)性分析

不同抗性香蕉品種上假莖象甲平均蛀道數(shù)比值分別與香蕉葉柄和假莖單寧含量進(jìn)行回歸分析，結(jié)果表明（圖1），不同抗性香蕉品種上假莖象甲平均蛀道數(shù)比值與香蕉假莖單寧含量存在顯著負(fù)相關(guān)，高抗品種假莖單寧含量高，假莖象甲平均蛀道數(shù)比值則低。而感蟲品種假莖單寧含量低，假莖象甲平均蛀道數(shù)比值卻高。不同抗性香蕉品種上假莖象甲平均蛀道數(shù)比值與香蕉葉柄單寧含量相關(guān)性分析表明，香蕉葉柄單寧含量與假莖象甲平均蛀道數(shù)比值無相關(guān)性。

3 結(jié)論與討論

香蕉抗性評價結(jié)果表明，6個香蕉品種對假莖象甲的抗性表現(xiàn)為廣粉1號>海貢蕉>南天皇>粵科1號>寶島蕉>巴西蕉。這與之前的研究結(jié)果基本一致，在之前的研究中，筆者利用假莖誘捕法測定了廣粉1號、海貢蕉、巴西蕉、寶島蕉對假莖象甲的非選擇抗性，發(fā)現(xiàn)廣粉1號和海貢蕉對假莖象甲的非選擇抗性顯著高于巴西蕉和寶島蕉[13]。關(guān)于香蕉品種對假莖象甲的抗性評價指標(biāo)，目前還沒有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。有學(xué)者采用假莖象甲成蟲、幼蟲蟲口密度作為評價指標(biāo)[18]，有學(xué)者采用成幼蟲蟲口密度結(jié)合蛀道數(shù)作為評價指標(biāo)[19]，有學(xué)者采用假莖象甲幼蟲體重、頭殼寬度等幼蟲發(fā)育指標(biāo)作為評價指標(biāo)[20]。該研究采用平均蛀道數(shù)比值作為香蕉品種抗性評價指標(biāo)，是一種嘗試。對于香蕉品種抗蟲性評價指標(biāo)，筆者認(rèn)為有必要加強研究，建立一個更為合理被大多數(shù)學(xué)者廣為接受的香蕉抗蟲性評價指標(biāo)。此外，該研究測定得出的香蕉抗蟲性級別是相對抗性，加之目前還沒有公認(rèn)的絕對抗假莖象甲的香蕉品種，所以生產(chǎn)上選用抗蟲香蕉品種時還需要進(jìn)一步驗證。

香蕉單寧含量測定結(jié)果表明，6個香蕉品種單寧含量差異顯著，而且同一品種不同部位單寧含量也有差異，總體來看，香蕉假莖單寧含量高于葉柄單寧含量。香蕉假莖和葉柄單寧含量與香蕉抗蟲性的相關(guān)分析表明，假莖單寧含量與香蕉抗蟲性相關(guān)，而葉柄單寧含量與香蕉抗蟲性不相關(guān)，出現(xiàn)這種差異可能是因為該研究是以假莖受害程度（假莖蛀道數(shù)）作為評價香蕉抗蟲級別的指標(biāo)，而不是以葉柄受害程度作為評價指標(biāo)。之所以選擇假莖蛀道數(shù)為抗性評價指標(biāo)，是因為相對葉柄的危害，假莖象甲對假莖的危害才是最主要的危害方式。以假莖蛀道數(shù)作為香蕉品種抗性評價指標(biāo)，更能反映香蕉品種與假莖象甲之間的相互關(guān)系。

單寧是植物體內(nèi)廣泛存在的一種重要次生代謝物，能夠影響昆蟲的取食以及使昆蟲生長發(fā)育不良，與植物抗蟲性密切相關(guān)。賈彥霞等[15]研究表明辣椒單寧含量與其對西花薊馬的抗性顯著負(fù)相關(guān)。楊宇暉等[17]研究認(rèn)為蕾期棉鈴單寧含量與其對綠盲蝽抗性顯著負(fù)相關(guān)。該研究與前人研究結(jié)果類似，香蕉假莖單寧含量與其對假莖象甲的抗性顯著負(fù)相關(guān)。因此，筆者認(rèn)為提高香蕉假莖單寧含量，有可能成為香蕉抗蟲育種的重要途徑之一。

與香蕉抗蟲性相關(guān)的因子眾多，該試驗只研究了香蕉單寧含量與其對假莖象甲抗性的關(guān)系，其他一些與植物形態(tài)抗性相關(guān)因子如株型、株高、葉角、表層厚度等以及與植物生化抗性相關(guān)因子如營養(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)包括酚類化合物含量、生物堿含量以及萜烯類化合物含量，還有待進(jìn)一步研究。

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