小麦抗蚜性与次生代谢物的相关性研究

小麦抗蚜性与次生代谢物的相关性研究

胥 苡

(安顺职业技术学院，贵州安顺 561000)

摘要[目的]初步了解小麦次生代谢物与其抗蚜性的相关性。[方法]研究抗蚜水平不同的4个小麦材料的次生代谢物与抗蚜水平的关系。[结果]小麦的单宁、总酚、酚酸、木质素等次生代谢物质含量都因材料不同而各有差异。小麦的单宁、总酚、酚酸含量在麦蚜危害中期达到相对较高的值。选育的4个小麦典型品种中，除高抗品种0923外，其余感虫品种的抗蚜性越弱，单宁、总酚含量也越低，而酚酸、木质素含量与抗蚜水平的关系没有明显的趋势性。[结论]试验结果为探索小麦抗蚜的生化机制及选育优良的小麦抗蚜品种提供了参考。

关键词小麦；抗蚜性；次生代谢物；相关性

中图分类号S435.122+.2

作者简介胥苡(1987-)，女，贵州安顺人，硕士研究生，研究方向：植物学。

收稿日期2015-06-03

The Correlation between Resistance to Wheat Aphid and Secondary Metabolites in Common Wheat

XU Yi (Vocational and Technical College of Anshun, Anshun, Guizhou 561000)

Abstract[Objective] The aim was to understand the correlation between resistance to wheat aphid and secondary metabolites in common wheat. [Method] The correlation between the secondary metabolites and resistant degree to wheat aphid was analyzed by four wheat varieties with various resistances. [Result] The wheat material content of tannin, total phenol, phenolic acid and xylogen had differences among different varieties (lines). Wheat material content of tannin, total phenol and phenolic acid were the maximum at the medium stage of aphid harming. Except the variety 0923, the lower the resistance of wheat varieties was, the smaller tannin and total phenol contents of wheat material were, while phenolic acid and xylogen contents of wheat varieties had no significant correlation with resistant degree to wheat aphid. [Conclusion] The results provide reference for studying biochemical mechanism of wheat to aphid and breeding good aphid-resistant varieties.

Key words Wheat；Aphid resistance；Secondary metabolites；Correlation

新陈代谢是指生物体内新旧物质的交换，是生物所共有的生命活动。植物的新陈代谢可以分为初生代谢和次生代谢。初生代谢与植物的生长发育和繁殖直接相关，是植物获得能量的代谢，是为生物体生存、生长、发育、繁殖提供能源和中间产物的代谢。植物的次生代谢是相对于初生代谢而言的，是释放能量的代谢，是以初生代谢的中间产物作为起始物(底物)的代谢[1]。次生代谢过程中所合成的产物即为次生代谢物。次生代谢物有许多种，如萜类、酚类和含氮化合物等。某些次生代谢物对植物本身无毒而对动物或微生物有毒，从而防御天敌的吞食，保存自己[2]。对于昆虫，植物次生代谢物质是非营养性物质；对于植物，它们具有对昆虫进行化学防御的功能。许多次生代谢物质会随昆虫取食而在体内积累，从而延缓昆虫生长发育，或降低昆虫繁殖率，甚至会导致昆虫死亡[3]。

小麦是我国第二大粮食作物，麦蚜是严重影响小麦产量的主要害虫之一[4]。培育种植小麦抗虫优良品种是控制害虫危害最经济有效的手段，也是害虫综合防治的重要措施之一[5]。由于次生代谢物与小麦的抗蚜性有着密切关系，笔者研究了不同小麦材料的次生代谢物与其抗蚜性的关系，旨在为探索小麦抗蚜的生化机制及选育优良的小麦抗蚜品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1供试作物。选取抗蚜程度不同的4个典型小麦材料：0923(高抗)、C1015(低感)、济麦22(低感)、贵农21(高感)，均为贵州大学农学院麦作中心保存的纯系材料。

1.1.2供试害虫。试验虫源是贵州省贵阳市花溪区自然发生的禾谷缢管蚜和无网长管蚜种群，以禾谷缢管蚜为优势种群。

1.2 方法每个小麦材料播种20株，株距为10 cm，行距为20 cm，小区四周设置保护行，3次重复，随机排列。按常规栽培管理，不喷施杀虫剂农药[6]。在麦蚜自然发生危害的初期、中期和高峰期测定4个小麦材料的蚜量比值[7]、单宁[8]、总酚[9]、酚酸[9]、木质素[10-11]等次生代谢物质含量，对这些次生代谢物质含量与抗蚜性程度的关系进行研究。

1.3数据处理运用Excel 2003和DPS(v7.05版)数据处理系统软件对试验数据进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同小麦材料的次生代谢物质含量由表1可知，小麦的单宁、总酚、酚酸、木质素等次生代谢物质含量都因材料不同而各有差异。小麦的单宁、总酚、酚酸含量在麦蚜危害中期达到相对较高的值。除高抗品种0923外，其余感虫品种小麦的抗蚜性越弱，单宁、总酚含量也越低，而酚酸、木质素含量与抗蚜水平的关系没有明显的趋势性。在麦蚜危害的各时期，除济麦22外，对比组(无蚜)的单宁含量都比感蚜组略低。在麦蚜危害初期和中期，对比组C1015和贵农21的总酚含量都比感蚜组低，济麦22的总酚含量都比感蚜组高；而在麦蚜危害高峰期，C1015和济麦22的对比组总酚含量低于感蚜组，贵农21对比组的总酚含量却高于感蚜组。在麦蚜危害初期，各品种对比组的酚酸含量都比感蚜组高；到麦蚜危害的中期和高峰期，除0923外，其余品种对比组的酚酸含量都比感蚜组低。C1015和贵农21感蚜组的木质素含量在麦蚜危害中期达到较高值，而0923却在此时达到最低值，济麦22随生长时间逐渐减少。各品种对比组的木质素含量都在麦蚜危害中期达到最低值。在麦蚜危害初期，C1015和贵农21对比组的木质素含量都略高于感蚜组，而0923和济麦22的对比组都略低于感蚜组；在麦蚜危害中期，C1015和济麦22对比组的木质素含量都略低于感蚜组，其余2个品种对比组和感蚜组的差异不大；到麦蚜危害高峰期，除0923外，其余3个品种对比组的木质素含量都高于感蚜组。

表1　 不同小麦材料的抗蚜水平和次生代谢物质含量的关系

注：同时期同列数据后不同大、小写字母分别表示不同处理间在0.01、0.05水平差异显著(Duncan’s新复极差测验)。

2.2抗蚜水平与次生代谢物质含量相关性分析由表2可知，选育的4个小麦典型品种中，除高抗品种0923外，其余感虫品种在整个生长周期中蚜量比值与单宁、总酚含量都呈负相关，而与酚酸、木质素都无明显相关性。在麦蚜危害初期，蚜量比值与单宁、总酚含量都呈极显著负相关，与酚酸含量呈极显著正相关；在麦蚜危害中期，蚜量比值与单宁含量呈极显著负相关，与总酚含量呈显著负相关；在麦蚜危害高峰期，蚜量比值与单宁含量呈显著负相关，与总酚含量呈极显著负相关。

表2　 不同小麦材料蚜量比值与其次生代谢物质含量的相关性

注：*表示P<0.05。

3讨论

陈巨莲等[12]研究发现，单宁是小麦植株抗禾谷缢管蚜的重要次生物质。李贤庆等[13]研究表明，单宁含量在不同抗性品种(系)间存在显著差异,其含量变化与麦长管蚜产蚜量无显著相关。陈巨莲等[14-15]认为，不同抗原的单宁和总酚含量明显高于感蚜品种，单宁含量与小麦品种的抗蚜级别呈负相关，但相关程度低于显著水平，因而单宁含量与麦蚜抗性关系不密切。而该研究中3个感蚜品种小麦的蚜量比值与其次生代谢物质含量相关性结果表明，感虫品种小麦在整个生长周期中蚜量比值与单宁含量呈显著负相关，即与小麦品种的抗蚜级别呈显著负相关。这可能是由于采用不同的方法测定单宁的含量是有差异的，因为植物单宁包括水解单宁和缩合单宁。但从试验结果来看，单宁是小麦抗蚜的重要次生代谢物。

蔡青年等[16]认为总酚是小麦抗麦长管蚜的一个关键因子，但其总酚含量与麦长管蚜蚜量比值的相关性不显著。而陈巨莲等[14，17-20]认为总酚含量与抗麦长管蚜级别以及麦长管蚜的内禀增长力呈显著负相关，与品种的抗蚜性呈显著正相关,酚含量越高,表现为品种的抗蚜性越强，与该研究结果一致。次生代谢物质中的一个大类是酚类物质，总酚是酚类物质的一个集合体，表现出了酚类物质在作物抗虫中的重要作用。

聂呈荣等[21]研究表明在有害物侵入后，酚酸含量会增加。该研究酚酸含量在麦蚜危害中期增加，但在麦蚜危害高峰期又降低，并且酚酸含量与小麦抗蚜水平没有显著相关性。这可能是由于酚酸包括多种酚酸类物质，各种酚酸类物质对麦蚜的抗性不一致，因而总体表现出酚酸含量与小麦抗性的关系不密切。胡奇等[22-23]研究表明，木质素含量高的大豆品种防御蚜虫危害的能力高于含量低的品种，抗蚜性较强；蒋桂华等[24]发现，草莓品种对蚜虫抗性与叶片的木质素含量呈正比。该研究结果表明，木质素含量与小麦的抗蚜性无显著相关性，这可能由于木质素含量的变化与木质素代谢的相关酶类的作用有关，需要进一步探索。

小麦次生物质代谢的研究仅仅是小麦抗蚜虫研究的一个部分，只有通过对小麦的生长环境、生长发育、生理特性、物质代谢和遗传机制等相关因素进行综合性研究，才能使小麦的抗蚜性研究更加全面和精确，使小麦抗蚜育种更具合理性。

参考文献

[1] 张康健,董娟娥.药用植物次生代谢[M].西安:西北大学出版社,2001.

[2] 潘瑞炽.植物生理学[M].5版.北京:高等教育出版社,2004.

[3] 王志刚,张彦广,黄大庄.不同杨树树种枝条木质部酚类次生代谢物质的分析[J].河北农业大学学报,1999,22(4):75-78.

[4] 郭萧,李克斌,尹姣,等.不同小麦品种(系)对麦长管蚜生命参数的影响[J].中国农业科学，2010,43(10):2056-2063.

[5] 张丰,吴蕾,石建伟,等.小麦害虫无公害治理技术[J].现代农业科技,2009,15(8):175.

[6] 胥苡,张素勤,耿广东,等.小麦抗蚜性与形态特征的相关性研究[J].陕西农业科学,2011(6):3-4.

[7] 陈万权，刘太国，陈巨莲，等.中华人民共和国农业行业标准：小麦抗病虫性评价技术规范(NY/T 1443.7—2007)[S/OL].(2007-09-14)http://www.doc88.com/p-949818979299.html.

[8] 何照范.粮油籽粒品质及其分析技术[M].北京:农业出版社,1985.

[9] 李刘杰，汪强，韩燕来，等.钾水平对小麦酚类物质、木质素代谢和接种蚜虫群体动态的影响[J].中国农学通报,2009,25(17):143-148.

[10] 林葵,黄祥辉,王隆华,等.甜瓜子叶不定芽分化过程中 PAL活性和木质素含量变化研究[J].华东师范大学学报：自然科学版,1996(2):92-97.

[11] 苏同福,高玉珍,刘霞,等.木质素的测定方法研究进展[J].河南农业大学学报,2007,41(3):356-362.

[12] 陈巨莲,倪汉祥,孙京瑞.主要次生物质对麦蚜的抗性阈值及交互作用[J].植物保护学报,2002,29(1):7-12.

[13] 李贤庆,郭线茹,李克斌,等.不同小麦品种(系)对麦长管蚜的抗性[J].昆虫学报,2006,49(6):963-968.

[14] 陈巨莲,孙京瑞,丁红建,等.主要抗蚜品种(系)的抗性类型及其生化抗性机制研究[J].昆虫学报,1997,40(S1):190-195.

[15] 段灿星,王晓鸣,朱振东.我国小麦抗麦长管蚜(Sitobionavenae)研究概况[J].植物遗传资源学报,2003,4 (2):175-178.

[16] 蔡青年,张青文,高希武,等.小麦体内次生物质对麦蚜的抗性作用研究[J].中国农业科学,2003,36(8):910-915.

[17] LESZCZYNSKI B,WRIGHT L C,BAKOWSKI T.Effect of secondary plant substances on winter wheat resistance to grain aphid[J].Entomologia Experimentalis et Applicata,1989,52:135-139.

[18] CIEPIELA A.Biochemical basis of winter wheat resistance to the grain aphid,Sitobionavenae[J].Entomologia Experimentalis et Applicata,1989,51:269-275.

[19] 陈建新,宋敦伦,采长群,等.小麦抗禾谷缢管蚜的生化研究[J].昆虫学报,1997,40(S1):186-189.

[20] 李素娟，韩世平.小麦灌浆期抗禾谷缢管蚜的生化机制[J].植物保护学报，2001,28(4):331-334.

[21] 聂呈荣,骆世明,王建武,等.转Bt基因玉米叶片次生代谢物DIMBOA和酚酸类物质含量的变化[J].生态学报,2005,25(4):814-823.

[22] 胡奇,赵建伟,崔德文.大豆植株内次生化合物木质素含量与大豆抗蚜性的关系[J].植物保护,1993,19(1):8-9.

[23] 胡奇,崔德文,莫秀玲,等.影响大豆抗蚜性的生化因子初析[J].中国油料,1993(3):67.

[24] 蒋桂华,谢明,吕仲贤,等.草莓品种对蚜虫的抗性机制[J].果树学报,2006,23(5):728-731.