不同方式诱导菜薹抗性对甜菜夜蛾和斑痣悬茧蜂生理和生物学特性的影响

发布时间：2016-08-09 07:12

1 文献综述

在长期进化过程中，植物-植食性昆虫-寄生蜂之间形成三级营养互作关系。植物先天具备抵御植食性昆虫危害的防御机制，还能够通过外界因子诱导产生。通过改变自身物理和化学表型从而发挥抗虫效应，对植食性昆虫产生忌避、拒食、毒杀等作用[1]。寄生蜂以植食性昆虫作为寄主，同时受到植物和植食性昆虫两个营养级的影响。植物防御机制通过直接的、间接的两种方式作用于寄生蜂，如通过抑制植食性昆虫的生长发育、免疫功能间接影响寄生蜂，或者通过次生代谢物等有毒物直接作用于寄生蜂[2]。无论何种作用方式都说明植物-植食性昆虫-寄生蜂之间存在密切的关系。在自然环境中，有许多不同的因子都能够诱导植物抗性增强，如植食性昆虫取食、机械损伤以及病原菌的侵染。此外，通过施用外源植物激素也能使植物产生诱导抗性，目前研究最多的是有关茉莉酸、水杨酸和它们的衍生物，以及乙烯的作用[3]。然而，不同因子对植物抗性的诱导效应不同，如取食损伤和机械损伤都能诱导植物体内茉莉酸信号转导途径合成防御物质，但二者诱导的抗性表型在许多植物中都存在差异[4-6]。

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2 不同方式诱导菜薹抗性对甜菜夜蛾幼虫及其寄生蜂斑痣悬茧蜂生物学特性的影响

2.1 材料和方法

菜薹以 3 种不同方式处理 24 h 后用于试验，每个处理组重复 20 株植物。甜菜夜蛾幼虫取食损伤处理：在菜薹第 2-6 叶上各接 1 头 4 龄末甜菜夜蛾幼虫（试验前饥饿处理 5 h），，用塑料透明罩将植株罩住防止幼虫逃逸，取食 24 h后移走试虫，记为 HD。机械损伤处理：经预实验观察甜菜夜蛾幼虫取食处理后植株叶片被取食面积约占完整叶片 1/5，故用剪叶法剪去第 2-6 叶叶尖端 1/5，造成一次性机械损伤，记为 MD。MeJA 处理：每株植株喷施 MeJA 溶液 30 mL（液滴从叶面滴落），随后用塑料透明罩罩住 8 h 以减少蒸发。该处理共设置 3 个浓度：0.01, 0.1 和 1 mmol/L，分别记为“MeJA 0.01”“MeJA 0.1”和“MeJA 1”。取食损伤和机械损伤以不做任何处理的植株为对照，记为 CK；MeJA 处理以喷施清水的植株为对照，记为Water。

2.2 结果与分析

斑痣悬茧蜂卵巢、卵巢管、未成熟卵和成熟卵形态如图 2.3 所示，滋养细胞消失且卵黄充满整个卵室的为成熟卵。不同方式诱导菜薹抗性对斑痣悬茧蜂卵巢发育没有显著影响，具体表现为：寄生蜂卵巢管数量、成熟卵数量和长宽之间差异都不显著（表 2.2）。斑痣悬茧蜂卵巢由平均 8~10 根卵巢管组成，羽化 24 h 后成熟卵数量平均为 7~10 个；成熟卵的长度和宽度分别为 350 ±1.61 μm 和 78 ±0.78 μm（平均值±标准误）。

3 不同方式诱导的菜薹防御酶活性变化及其对甜菜夜蛾幼虫中肠解毒酶活性的影响...... 19

3.1 材料和方法...............19
3.2 结果与分析.................21
3.3 讨论.......24
4 不同方式诱导菜薹抗性对寄生前后甜菜夜蛾免疫功能的影响..........................26
4.1 材料和方法...........................26
4.2 结果与分析................28
4.3 讨论....................30
5 全文总结................33
5.1 主要结论..................33
5.2 不足与展望.............33

4 不同方式诱导菜薹抗性对寄生前后甜菜夜蛾免疫功能的影响

4.1 材料和方法

菜薹处理 24 h 后，接上大小相近的 5 d 甜菜夜蛾幼虫，在处理植株上取食 4d 后将试虫分为两组：一组将试虫逐一称重后用于免疫功能测定；另一组用斑痣悬茧蜂单头寄生，将寄生后试虫放回先前取食的植株继续饲养，48 h 后取下幼虫逐一称重再进行免疫功能测定。寄生前后各处理均重复 30 只虫。不同处理间甜菜夜蛾血细胞数量、PO 活性和蛋白质含量均采用单因素方差分析，有显著性差异的用 Turkey 氏多重比较方法进行对比。甜菜夜蛾幼虫体重对血细胞数量和 PO 活性的影响采用协方差进行分析。寄生前和寄生后的血细胞数量、PO 活性和蛋白质含量采用独立样本 t 测验进行对比。除特别注明外，差异显著水平为 P = 0.05。数据用 SPSS 软件进行统计分析。

4.2 结果与分析

大量研究显示植食性昆虫的免疫功能与其所取食的食物之间具有密切关系，植物营养水平和防御物质含量的差异可能使昆虫的免疫功能发生变化。如 Lee等人证实灰翅夜蛾（Spodoptera mauritia (Boisduval)）取食蛋白质含量高的食物后能将更多的能量用以维持高水平的免疫功能[50]；而当植物次生代谢物较多的情况下昆虫的免疫功能则容易受到抑制[51]。植食性昆虫的免疫功能具体表现为血细胞数量、PO 活性等诸多免疫因子。有研究表明昆虫血细胞数量也受食物品质的影响，Shikano 等人发现粉纹夜蛾取食花椰菜后的血细胞数量显著高于取食黄瓜的[47]；Vogelweith 等人研究表明葡萄卷叶蛾（Eupoecilia ambiguella）取食不同品种的葡萄后血细胞数量呈现差异性[48]；Yin 等人的试验中棉铃虫取食营养水平低的小麦血细胞数量少于取食营养水平高的小麦[105]。PO 活性同样也会随着植物种类的改变而发生变化。

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5 全文总结

5.1 主要结论

本试验通过甜菜夜蛾取食、机械损伤和喷施外源 MeJA 处理菜薹，目的是为了诱导菜薹产生诱导抗性，从而探究诱导抗性对甜菜夜蛾幼虫及其寄生蜂斑痣悬茧蜂生长发育的影响，通过测定甜菜夜蛾解毒酶活性以及它的免疫功能进一步分析诱导抗性影响甜菜夜蛾和斑痣悬茧蜂的生理机制。全文主要结论如下：1 取食损伤、机械损伤和喷施外源 MeJA 处理明显提高菜薹防御酶活性，但是不同处理方式对菜薹抗性的诱导作用并不相同，取食损伤和外源 MeJA 的抗性诱导作用具有相似性，且二者均比机械损伤明显。2 菜薹诱导抗性的产生明显影响甜菜夜蛾和斑痣悬茧蜂的生物学特性。取食损伤和外源 MeJA 处理菜薹后影响甜菜夜蛾的存活和大小，进而抑制斑痣悬茧蜂生长。这两种处理使寄生蜂幼虫的死亡率显著增加，结茧率减少。诱导抗性没有影响斑痣悬茧蜂的卵巢发育。

5.2 不足与展望

本试验得到了上述几个结论，为了更充分全面的分析植物诱导抗性产生过程中次生代谢物与植食性昆虫生理代谢过程，在今后需要深入研究菜薹次生代谢物随不同诱导处理的变化机制，通过测定硫代葡萄糖苷的含量来阐明它与昆虫解毒酶活性变化之间的关系。在探索寄主昆虫免疫功能变化试验中发现寄生对寄主昆虫血细胞数量和 PO活性有不同的影响，此前也有报道过上述两个免疫因子并非是个稳定值，而是会随着寄生时间而呈现一定变化规律。因此在本试验的基础上还需要测定甜菜夜蛾幼虫被斑痣悬茧蜂寄生后的免疫功能随时间变化情况，才能更客观深入了解寄主昆虫免疫功能与寄生蜂直接的相互作用。

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参考文献（略）

本文编号：89275