棉花受牧草盲蝽胁迫后生理代谢指标的变化

（塔里木大学/南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室/农业部阿拉尔作物有害生物科学观测实验站/塔里木大学南疆农业有害生物综合治理重点实验室，新疆阿拉尔843300）

近年来，盲蝽等刺吸类害虫逐渐成为危害棉花的主要害虫[1]。在新疆危害棉花的盲蝽有牧草盲蝽Lygus pratensis（L.）、苜蓿盲蝽Adelphocoris lineolatus（Goeze）等，其中以牧草盲蝽为优势种[2]。2000年后牧草盲蝽在南疆棉田大发生，严重威胁新疆棉花生产[3]。

植物受虫害胁迫后，体内与抗逆性相关的生理指标会发生变化，从而影响昆虫进一步取食。研究害虫危害与不同棉花品种有关代谢指标的关系，可进一步了解不同品种抗虫能力及其受害后生理反应机制。目前，已有学者研究了绿盲蝽Apolygus lucorumMeyer-Dür、中黑盲蝽Adelphocoris suturalisJakovlev危害对寄主生理代谢指标的影响[4-6]，对牧草盲蝽研究多集中于生物学特性、发生规律及防治技术等方面[7-9]，而有关牧草盲蝽危害对寄主生理代谢指标的影响未见报道。因此，笔者研究了牧草盲蝽危害后棉株体内生理代谢指标变化，探讨不同棉花品种的逆境补偿能力，为耐盲蝽棉花品种的筛选及牧草盲蝽与寄主间关系的研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种：新陆中37、新陆中38、j206-5，均由新疆生产建设兵团第一师农业科学研究所提供。

供试虫源：牧草盲蝽采自塔里木大学，在光照培养箱中，于（25±0.5）℃、相对湿度（70±5）%、光照与黑暗时间分别为16 h和8 h的条件下，用花椰菜连续饲养，得到虫龄基本一致的3～4龄若虫。

试验仪器：RXZ型智能人工气候箱，宁波江南仪器厂生产；菁华752手动型紫外可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司生产； 湘仪TGL-16M高速台式离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司生产；水浴锅HH-6，国华电器有限公司生产；雷磁PHS-3C型台式pH计，雷磁电子科技有限公司生产；VORTEX-5旋涡混合器，海门市其林贝尔仪器制造有限公司生产。

主要试剂：磺基水杨酸、茚三酮、磷酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、甲硫氨酸、氮蓝四唑、聚乙烯吡咯烷酮K30、核黄素、乙二胺四乙酸二钠、H2O2、愈创木酚。上述试剂纯度均为分析纯水平，均采购于生工生物工程（上海）股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1试验设计。对上述3个品种棉花种子进行催芽，播种于大小一致的塑料花盆土壤中。每品种10盆，每盆放入6粒种子，用纱网笼罩培养，水肥充足。培养30 d后，每品种选取长势均匀一致的棉苗6盆。每盆保留3株，除去下部衰老叶片，其中3盆作空白对照，不接虫；另3盆作接虫处理，分别接入25头牧草盲蝽3～4龄若虫。接虫7 d后，测定不同处理棉株叶片（避开叶脉）生理代谢指标，3次重复。

1.2.2测定方法。叶绿素含量采用分光光度计法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮显色法测定，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G250染色法测定，过氧化物酶（Peroxidase，POD）活力采用氮蓝四唑法测定，过氧化氢酶（Catalase，CAT）活力采用愈创木酚法测定，超氧化物歧化酶（Super oxide dismutase，SOD）活力采用紫外吸光法测定[10-11]。

1.2.3数据统计分析。采用软件 Microsoft Excel 2003和DPS 7.55数据处理软件。

2 结果与分析

2.1 棉株叶绿素总含量的变化

由表1可知，牧草盲蝽危害后，不同品种棉株叶绿素总含量均有所下降，变化率由高到低依次为：新陆中38＞新陆中37＞j206-5。其中，新陆中38棉株叶绿素总含量下降率高达18.34%；但3个品种受害棉株叶绿素总含量与对照均无显著差异。

表1 牧草盲蝽危害棉株与未受害株叶片叶绿素总含量比较

2.2 棉株可溶性糖含量的变化

所选3个品种棉株在受牧草盲蝽危害后，叶片可溶性糖含量均呈上升趋势，与对照相比变化率分别为30.04%、30.94%、31.93%，且与对照均存在显著差异（表2），说明牧草盲蝽危害对3个品种棉株可溶性糖含量影响均较大。

2.3 棉株游离脯氨酸含量的变化

由表3可见，受牧草盲蝽危害后3个品种棉株游离脯氨酸含量均有所上升。其中，新陆中38游离脯氨酸含量上升显著高于其他品种，上升率达36.73%，且与对照差异显著。j206-5和新陆中37受害后游离脯氨酸含量上升率较小，且与对照无显著差异。这说明牧草盲蝽危害对新陆中38脯氨酸含量影响较大。

表2 牧草盲蝽危害株与未受害株叶片可溶性糖含量比较

表3 牧草盲蝽危害株与未受害株叶片游离脯氨酸含量对比

2.4 棉株可溶性蛋白质含量的变化

受牧草盲蝽危害后，3个品种棉株可溶性蛋白质含量均呈下降趋势，且变化率差异较大（表4）。新陆中37可溶性蛋白质含量下降率达63.94%，明显高于另外2种棉花，且与对照存在显著差异。j206-5可溶性蛋白质含量下降率仅为7.46%，且与对照无显著差异。这说明新陆中37可溶性蛋白质含量受牧草盲蝽危害影响较大。

表4 牧草盲蝽危害株与未受害株叶片可溶性蛋白质含量对比

2.5 对棉株叶片保护酶活力的影响

2.5.1叶片POD活力的变化。由图1可知，3个品种棉株受害后，叶片POD活力增加20%～30%，且均与对照（未受害株）存在显著差异。这说明3个品种棉叶POD活力上升与牧草盲蝽危害胁迫相关。

图1 牧草盲蝽危害棉株与未受害株叶片POD活力对比

2.5.2叶片CAT活力的变化。由图2可知，在受牧草盲蝽危害后，3个品种棉株叶片CAT活力均下降，新陆中37和新陆中38的CAT活力下降55%，j206-5下降30%，但与对照均无显著差异。因此，不能判定棉叶CAT活力下降是由牧草盲蝽取食造成。

图2 牧草盲蝽危害棉株与未受害株叶片CAT活力对比

2.5.3叶片SOD活力的变化。由图3可知，受牧草盲蝽危害后，3个品种叶片SOD活力均有所上升，上升范围在3.28%～5.01%，但与对照无显著差异。

3 结论与讨论

本研究中，不同品种棉株受牧草盲蝽危害后，叶绿素含量均有所下降，新陆中38叶绿素含量下降率较高，说明新陆中38生长发育可能更易受牧草盲蝽取食影响；可溶性糖含量均呈上升趋势，变幅不大，但均与对照存在显著差异；游离脯氨酸含量均有所下降，且新陆中38与对照存在显著差异；可溶性蛋白质含量均有所下降，可能与植物在逆境下蛋白酶活力增强，蛋白质加速分解成氨基酸，导致蛋白质含量下降、氨基酸积累有关[12]。

图3 牧草盲蝽危害棉株与未受害株叶片SOD活力对比

寄主在受虫害后发生一系列的防御反应，而酶恰恰是这些反应的基础。其中，SOD、POD、CAT在植物的抗虫防御过程中起重要的保护作用，能有效缓解活性氧自由基对机体的伤害[13]。本研究中，牧草盲蝽危害后，3个品种棉株叶片POD活力均增强，且与对照存在显著差异，说明棉株POD活力上升由牧草盲蝽危害胁迫造成。3个品种棉株受牧草盲蝽危害后CAT活力均增强，但与对照无显著差异，该结果与魏书艳等[5]、高勇等[6]研究一致。棉株受牧草盲蝽危害后，SOD活力增强，但与对照差异均不显著。

从上述分析可以看出，不同品种棉株受害后体内生理代谢指标的变化存在差异，这可能与品种性状及逆境补偿能力相关。本研究中，3个品种棉株受牧草盲蝽危害后生理代谢指标变化基本一致，只有新陆中38游离脯氨酸含量升高及新陆中37可溶性蛋白质含量减少显著。而游离脯氨酸积累反映植株受害重[12]，可溶性蛋白质含量减少，能影响植株正常生长发育，使植株出现枯萎等受害症状[14]。因此，初步判断j206-5更适应牧草盲蝽取食危害。要准确判断3个品种棉株对牧草盲蝽的抗性及3个品种棉株对牧草盲蝽发育、繁殖的影响程度，还须与室内饲养所得生命表参数结合分析。

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