47份木薯资源对朱砂叶螨的抗性鉴定及其抗性机理的初步研究

陆柳英　谢向誉　曾文丹　严华兵

摘 要 以47份木薯资源为材料，通过田间螨害情况调查，评价并鉴定木薯品种的朱砂叶螨抗性级别，同时对其中8份不同抗性木薯品种的形态学特征和生理生化特性进行调查及检测，研究木薯对朱砂叶螨的抗性与植株外部形态、叶片营养及生理生化特性的关系。结果表明：47份资源共包含4种抗性级别，分别为R、MR、S和HS，抗性最高的品种为食用木薯品种SC9和ST-1；未发现木薯品种螨害指数与株高、分枝部位、分枝数、叶形、叶片质地、裂叶长、裂叶宽、叶厚等植株形态学特征及氢氰酸含量、单宁含量、粗蛋白含量、可溶性糖含量间的相关关系；螨害指数与SPAD值间呈显著负相关关系，相关系数为-0.741。木薯对朱砂叶螨的抗性可能是各营养成分和生理指标等影响因素综合作用的结果，或者是在某一个指标达到对朱砂叶螨取食性产生作用的临界点时，才会对抗性起决定作用。SPAD值可作为木薯的朱砂叶螨抗性鉴定指标之一。

关键词 木薯；朱砂叶螨；抗性；生理生化

中图分类号 S533 文献标识码 A

Abstract 47 cassava germplasms were taken as the materials to evaluate the resistance level of Tetranychus cinnabarinus of Cassava varieties by investigating the mite damage in the field. And the morphological characteristics， physiological and biochemical characteristics of varieties with a variety of resistance levels were investigated and detected to research the relationship between morphology，leaf nutritional，physiological and biochemical characteristics and resistance level of T. cinnabarinus. The results showed that the 47 cassava germplasms including the four resistance levels，that is R，MR，S and HS respectively，edible cassava varieties SC9 and ST-1 had the highest resistance to T. cinnabarinus；the relationship between mites damage index and morphological characteristics such as plant height，branches position，branches number，leaf shape，leaf texture，leaf length，leaf width，leaf thickness and hydrocyanic acid content，tannin content，crude protein content，soluble sugar content had not found. The damage parameters of mites had a significant correlation with SPAD value，the correlation coefficients was -0.741. The resistance to T. cinnabarinus of cassava may be caused synthetically by factors such as nutrient composition and physiological and biochemical indicators，or the factor in its decision function when it reached the critical value of impact T. cinnabarinus taking diets；SPAD values could be a indicator of evaluating the resistance to T. cinnabarinus in cassava.

Key words Cassava；Tetranychus cinnabarinus；Resistance；Physiologocal and biochemical

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.06.018

木薯（Manihot esculenta Crantz）為大戟科木薯属作物，是世界三大薯类作物之一，在中国主要分布于广西、广东、海南、云南、福建等热带、亚热带地区。木薯用途很广，其块根可食用或作为工业原料生产淀粉、变性淀粉、酒精等，叶片可作为饲料或用于提取叶蛋白，茎杆可做燃料和纤维原料。朱砂叶螨[Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）]属真螨目叶螨科叶螨属，是国内木薯上发生最广泛的一种害螨，其为害主要表现为以成螨、若螨群聚于木薯叶背并吸取汁液，初期叶面上呈褪绿的小点，随后变灰白色，发生严重时，全叶枯黄似火烧状，造成早期落叶和植株早衰，植株长势减弱，产量降低。在广西，朱砂叶螨的发生高峰期一般为7～8月份，在低于35 ℃的高温、低湿和降水少时发生较为严重[1-3]。由于朱砂叶螨年发生代数约15代，世代重叠，药物防治困难，且易产生抗药性，因此，培育和筛选抗朱砂叶螨的木薯品种（系）是减轻螨害的有效措施之一。

目前，已有的文献报道主要是对木薯品种进行抗性鉴定，而关于木薯对朱砂叶螨的抗性机理研究较少。陈显双等[4]对12个木薯品种的朱砂叶螨抗性进行了鉴定评价，其中未发现高抗品种，抗性最高的品种为GR891；黄洁等[5]对531份木薯种质的朱砂叶螨做了抗性评价，选出了一批抗性较强的种质，但高抗种质较少；韦威旭等[6]对6个木薯品种的朱砂叶螨抗性进行观察，发现SC7抗性最好，并认为品种抗性与叶片颜色及质地有关，叶片呈深绿色、腊质层较厚的品种抗性较好，叶片呈浅绿色、没有腊质层的品种抗性较差。朱成栋等[7]在研究朱砂叶螨为害对木薯光合特性的影响中发现，朱砂叶螨为害显著降低木薯叶片的叶绿素含量。另外，不少专家学者已在各自的领域上研究植物营养、相关酶活性等在抗虫性中发挥的作用。张金发等[8]在棉花上开展了朱砂叶螨抗性鉴定和机制研究，认为叶片有毛、无腺体和淀粉含量高的棉花，朱砂叶螨为害较重，而叶片具有致密茸毛及棉酚、可溶性糖、叶绿素、类黄酮含量高和叶片鲜重高的品种抗螨性较强。王朝生等[9]在研究棉花品种抗棉叶螨机制中发现，其抗性高与叶面积扩展快、叶绿素和干物质含量高、叶片厚、蜡质含量高、几种氨基酸含量高等有关，未发现多元酚类、单宁、棉酚等与抗螨之间的直接联系。刘学辉[10]研究7种植物对山楂叶螨生长发育和繁殖的影响时发现，不同植物叶片的营养物质（全氮、粗脂肪、可溶性总糖）与次生物质（单宁）含量之比在叶螨对不同植物的选择性方面起着重要的作用，比值高有利于叶螨对植物的选择性。

本研究对47份木薯资源进行田间朱砂叶螨螨害调查，鉴定并评价其抗螨性级别；对其中8份不同抗性木薯品种的植株形态学特征、叶片营养成分与生理生化指标等进行调查与检测，分析品种抗性与形态学特征和氢氰酸、单宁、粗蛋白、可溶性糖含量及SPAD值间的相关性，研究木薯抗朱砂叶螨的影响因素，为育种研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为木薯品种（系），共47份种质资源，种植于广西农业科学院武鸣里建育种基地。

1.2 方法

1.2.1 47份木薯种质资源的朱砂叶螨抗性鉴定

2015年4月，深耕整地后采用起垄平放式种植木薯种质资源，株行距0.8 m×1.0 m，每份材料为1个小区，小区面积16 m2。8月中旬，对木薯资源进行朱砂叶螨抗性评价（分别对47份木薯资源和群体材料进行鉴定评价）。鉴定方法为：从木薯植株上、中、下3个部位各选3片受害最重的叶片为代表，每株共9片叶，记录螨害叶片数、对应螨害级别、调查总叶片数。根据木薯叶片螨为害程度建立抗性等级标准，分为0、1、2、3、4共5级[4]。

螨害分级标准：

0级：叶片未受螨害，植株生长正常；

1级：叶片表面出现黄白色小斑点，受害轻微，螨害面积占叶片面积的25%以下；

2级：叶面出现黄褐（红）斑，红斑面积占叶片面积的26%～50%；

3级：叶面黄褐斑较多且成片，红斑面积占叶片面积的 51%～75%，叶片局部卷缩；

4级：叶片受害严重，黄褐（红）斑面积占叶片面积76%以上，严重时叶片焦枯、脱落。

根据调查结果计算螨害指数。螨害指数=∑（螨害级别×该级叶片数）×100/调查总叶×4。

每份资源调查10株。根据木薯资源的螨害指数，将木薯对朱砂叶螨的抗性级别分为6级[11]，见表1。

1.2.2 不同抗性级别木薯资源的形态学鉴定 调查和测量不同抗性级别部分木薯品种的植株和叶片形态学指标，包括株高、分枝部位（主茎长度<80 cm为低部位分枝，80 cm≦主茎长度≦120 cm为中部位分枝，主茎长度>120 cm为高部位分枝）、分枝数、叶片形态、裂叶长（测量最上部完全展开叶第3叶中间裂叶长度）、裂叶宽（测量最上部完全展开叶第3叶中间裂叶与主脉垂直的叶片的最宽处）、叶厚（打孔测量10片叶厚度）、叶片质地等性状，分析这些形态学性状指标与木薯对朱砂叶螨的抗性之间是否存在相关性。

1.2.3 不同抗性木薯资源的生理生化指标鉴定

测定不同抗性级别木薯品种的叶片氢氰酸含量（HCN）[12]、单宁含量[13]、粗蛋白含量[14]、可溶性糖含量[15]和SPAD值（采用便携式叶绿素仪SPAD-502PLUS测量叶片SPAD值）。分析这些生理生化指标与木薯对朱砂叶螨的抗性之间是否存在相关性。

1.3 数据分析

采用EXCEL、SPSS 18.0软件对试验数据进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 不同木薯资源对朱砂叶螨的抗性鉴定

对47份木薯资源进行朱砂叶螨抗性评价，经调查和统计分析，47份资源共包含4种抗性级别，分别为抗、中抗、感和高感，见表2。达到R和MR级别的共有23份，占总调查资源的48.9%，其中，抗性级别达R的资源仅有2份，品种名分别是SC9和ST-1，均为食用型木薯资源。目前种植面积最大的品种SC205螨害指数为59.26，为MR级别中抗性相对较弱的品种；国内种植面积较大的品种新选048、南植199以及华南系列品种SC5、SC8、SC10等均为MR级别，但螨害指数都较高，位于50.00～62.50。另外，食用型木薯品种SC12为感性品种；抗性最差的是高感品种Col22，为哥伦比亚地方种。

2.2 不同抗性级别木薯资源的形态学鉴定

选择抗性级别有代表性的资源材料8份，调查其形态学特性指標，结果见表3。低部位分枝同时存在于抗性级别为R和S的木薯品种中，中部位分枝、倒卵披针形叶形、叶面光滑无蜡质的性状特征同时存在于R、MR、S和HS等4种抗性级别的木薯品种中；Col1522叶片表面粗糙有绒毛，螨害指数为78.70，为S型品种。调查结果说明，木薯分枝部位、叶片形态、叶片质地及绒毛对朱砂叶螨取食无明显影响。

对8份木薯资源的株高、平均分枝数、裂叶长、裂叶宽、叶厚进行方差分析。S型木薯品种Col1522平均株高225.33 cm，与SC12、BRA354间差异显著；R型品种SC9的叶厚值最高，达1.63 mm，ST-1的叶厚值最低，为1.30 mm，两者差异显著，但2个品种单片叶的叶厚相差绝对值仅为0.033 mm，说明木薯叶片的厚度差异较小，并且对朱砂叶螨的取食特性无明显影响。

对木薯螨害指数与株高、分枝数、裂叶长、裂叶宽、叶厚的相关性进行分析（表4），结果显示，8份木薯品种的螨害指数与植株的株高、分枝数、叶片的叶长、叶宽、叶厚间不存在显著相关关系。

2.3 不同抗性级别木薯资源的生理生化指标检测

8份不同朱砂叶螨抗性级别木薯资源的叶片营养成分和生理指标检测结果见表5。R型品种ST-1粗蛋白含量、SPAD值最高，分别为9.65%、49.18，可溶性糖含量为1.8%；SC9可溶性糖含量最高（达2.8%）、SPAD值较高（为49.17）；S型品种BRA354的SPAD值最低，为39.71；S型品种SC12的氢氰酸、粗蛋白含量最低，分别为49.1 mg/kg、7.51%，但其单宁含量最高，为1.26%；HS型品种Col22的氢氰酸含量较高，为232.4 mg/kg，但其单宁含量最低，为0.33%。由此可见，不能以其中某一个指标来判断木薯对朱砂叶螨的抗性，该抗性级别可能是几个生理指标综合作用的结果，或者当某一个指标达到对朱砂叶螨取食性产生作用的临界点时，才会对抗性起到决定作用。

8个木薯品种螨害指数与氢氰酸含量、单宁含量、粗蛋白含量、可溶性糖含量、SPAD值间的关系如图1-A～E所示。随螨害指数的增加，叶片的氢氰酸含量、单宁含量、可溶性糖含量无明显变化规律，粗蛋白含量和SPAD值略呈逐渐降低的趋势。

木薯螨害指数与叶片氢氰酸含量、单宁含量、粗蛋白含量、可溶性糖含量、SPAD值的相关性分析结果见表6。结果显示，螨害指数与氢氰酸含量、单宁含量、粗蛋白含量、可溶性糖含量间不存在显著相关关系；螨害指数与SPAD值间相关性显著，相关系数为-0.741。

3 讨论与结论

本研究结果显示，47份木薯种质资源中，没有发现免疫和高抗的种质材料，抗性级别最高的品种为食用木薯SC9和ST-1，目前种植面积较大的木薯品种SC205、新选048、南植199、SC5、SC8、SC10均为中抗品种。木薯对朱砂叶螨的抗性鉴定结果与评价方法和标准、木薯种质落叶特性造成的叶片螨害分级误差、周围种植品种的抗性、气候条件等有关。因此，陈青等[2]在木薯抗朱砂叶螨的田间鉴定中，除通过试验设计减少误差外，在鉴定时先设定华南205为感虫对照品种，C1115为抗虫对照品系。

笔者通过对不同抗性级别的木薯资源螨害指数与植株形态学指标的关系进行研究发现，螨害指数与株高、平均分枝数、裂叶长、裂叶宽、叶厚等无相关性。武予清等[16]在棉花抗叶螨研究中指出，植株抗螨性与生长势强弱有关。因此，研究朱砂叶螨对木薯植株特性的影响，还可考虑对比木薯受螨害前后植株的生长发育情况。李木明[17]在对棉花朱砂叶螨抗性机制进行研究时发现，抗性种质的叶片平均厚度略高于感性种质。经分析发现，参与试验的棉花種质叶片厚度差异最大达到0.261 mm，而木薯单叶厚度最大差异值仅为0.033 mm。因此，木薯叶厚值差异太小，对朱砂叶螨取食木薯叶片不造成影响，这是木薯叶厚值与螨害指数间相关性不显著的主要原因。

本研究结果发现，木薯螨害指数与叶片氢氰酸含量、单宁含量、粗蛋白含量、可溶性糖含量的相关性不显著，木薯对朱砂叶螨的抗性不能以叶片氢氰酸、单宁、粗蛋白、可溶性糖含量等其中某一个指标来判断，该抗性级别可能是几个生理指标综合作用的结果，或者当某一个指标达到对朱砂叶螨取食性产生作用的临界点时，才会对抗性起到决定作用。李木明[17]、程璐[18]分别在棉花抗红铃虫和棉花抗蚜研究中指出，棉酚、单宁等有毒物质和植物初级代谢产物糖分、蛋白质或氨基酸等在棉株体内含量的高低可能直接或间接或共同作用于害虫，对害虫的生长发育造成一定的影响，并影响到棉花的抗虫性，但这些物质的含量要达到一定的临界点之后，单个抗性指标的抗虫作用才会明显。Maltais等[19]测定了豌豆的抗豌豆蚜虫品种和感虫品种的含糖量及含氮量，结果表明，感虫品种较抗虫品种含有较高的氮量和较低的糖量，抗虫品种糖氮量较感虫品种高23.4%～63.7%，这与本研究中抗性品种SC9的可溶性糖含量最高的结果相符。SC9的氢氰酸、单宁含量都较低，粗蛋白含量中等，可溶性糖含量、SPAD值均较高，且与同为R型的品种ST-1螨害指数相差14.35，SPAD值仅相差0.01。因此认为，可溶性糖含量有可能对SC9的抗性起到关键性作用，而2.8%的含量很可能已接近发挥抗朱砂叶螨作用的临界点。氢氰酸是存在于木薯植株的一种特有毒素，新鲜的木薯叶和块根都含有一定的氢氰酸。食用型与加工型木薯品种的主要区别在于植株块根的氢氰酸含量大小，一般食用型木薯品种要求块根氢氰酸含量小于50 mg/kg，而在将木薯叶和块根用作饲料时，也需要进行适当的处理以除去大部分氢氰酸。韦威旭等[6]在讨论中提出叶片氢氰酸含量可能影响朱砂叶螨对植株的为害；黄洁等[5]观察发现，食用型品种抗性较差，其中SC9相对抗性较强。本研究将叶片氢氰酸含量作为一个可能的抗性影响因子进行试验分析，结果发现螨害指数与氢氰酸含量大小无显著相关关系，即品种抗朱砂叶螨特性与是否为食用型木薯无关。SPAD值又称为叶色值，本研究结果中，螨害指数与叶片SPAD值间呈显著负相关关系，相关系数为-0.741，即木薯叶片SPAD值越高，品种螨害指数越低，抗性越强，这与韦威旭等[6]提出的植株受害程度与其叶片颜色有一定关联性的结论（即叶片颜色越深的品种受害程度越轻）一致。另外，本研究是在大田取样检测，植株已受螨害，叶片样品的营养成分和生理指标已经发生了变化，这也可能是木薯抗性与叶片氢氰酸、单宁、粗蛋白、可溶性糖含量关系不明显的原因之一。

本研究只选择代表不同抗性级别的8份木薯资源为试验材料，调查其形态学特性指标，并检测其叶片营养成分和生理指标，虽样本数量较少，但也能基本反映朱砂叶螨与各指标间的关系。建议进一步增加样本数量，并增加蛋白质等其它相关指标，深入研究木薯朱砂叶螨的抗性机制。

参考文献

[1] 黄贵修， 李开绵. 中国木薯主要病虫草害识别与防治[M]. 北京： 中国农业科学技术出版社， 2012： 33-35.

[2] 陈 青， 卢芙萍， 黄贵修， 等.木薯害虫普查及其安全性评估[J]. 热带作物学报， 2010， 31（5）： 819-820.

[3]潘文勤， 李华英， 顏文好， 等. 武鸣县木薯朱砂叶螨发生规律初探[J]. 热带农业科学， 2011， 31（8）： 34-38.

[4]陈显双， 付海天， 俞奔驰， 等. 不同木薯品种对红蜘蛛抗性的研究初报[J]. 农业研究与应用， 2013（5）： 8-11.

[5] 黄 洁， 范伟峰， 刘 茂， 等. 531 份木薯种质的朱砂叶螨抗性评价[J]. 广东农业科学， 2011（2）： 27-28.

[6]韦威旭， 覃维治， 韦民政， 等. 不同木薯品种对二点红蜘蛛的抗性观察[J]. 广西农业科学， 2009， 40（5）： 504-506.

[7]朱成栋， 陈 青， 李开绵. 朱砂叶螨为害对木薯光合特性的影响[J]. 热带作物学报， 2013， 34（5）： 921-926.

[8]张金发， 孙济中， 吴征彬， 等. 棉花对朱砂叶螨抗性的鉴定和机制研究[J]. 植物保护学报， 1993， 20（2）： 155-161.

[9]王朝生， 杨 刚， 董顺文， 等. 抗棉叶螨棉花种质川98系的选育[J]. 中国农业科学， 1991， 24（4）： 32-40.

[10] 刘学辉. 山楂叶螨和二斑叶螨对不同植物的选择性研究[D]. 泰安： 山东农业大学， 2007.

[11] NY/T2445-2013 木薯种质资源抗虫性鉴定技术规程[S]. 北京： 中国农业出版社， 2013.

[12]中华人民共和国卫生部， 中国国家标准化管理委员会. GB/T 5009.36-2003 粮食卫生标准的分析方法[S]. 北京： 中国标准出版社， 2004.

[13] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局， 中国国家标准化管理委员会. GB/T 15686-2008 高粱 单宁含量的测定[S]. 北京： 中国标准出版社， 2009.

[14] 国家技术监督局. GB/T 6432-1994 饲料中粗蛋白测定方法[S]. 北京： 中国标准出版社， 1995.

[15] 中华人民共和国卫生部 中国国家标准化管理委员会. GB/T 5009.8-2003 食品中蔗糖的测定[S].北京：中国标准出版社，2004.

[16] 武予清， 刘芹轩. 棉花叶片营养价值差异与抗螨性[J]. 棉花学报， 1995， 7（2）： 109-112.

[17] 李木明. 棉花种质对红铃虫和朱砂叶螨的抗性机制研究[D]. 武汉： 华中农业大学， 2008.

[18] 程 璐. 苜蓿生理生化抗蚜机制初步研究[D]. 兰州： 甘肃农业大学， 2009.

[19] Maltais J B， Auclair J L. Factors in resistance of peas to the pea aphid， Acyrthosiphon pisum（Harr）. I. The sugar-nitrogen ratio[J]. Can Entomol， 1957， 89（8）： 365-370.