木薯不同品种朱砂叶螨抗性与其叶片内含物的关系

韦婉羚 罗兴录，2* 潘晓璐 吴美艳 刘珊廷 樊吴静

(1.广西大学 农学院, 南宁 530004； 2.亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 南宁530004)

木薯(ManihotesculentaCrantz)，又名树薯，为大戟科(Euphorbiaceae)木薯属(Manihot)直立灌木，是全球第六大粮食作物，与马铃薯和甘薯并称世界三大薯类作物[1]，也是一种重要的淀粉作物和生物质能源作物[2-3]。广西壮族自治区是我国最大的木薯生产省区，其木薯种植面积和鲜薯产量均居全国首位[4-5]。朱砂叶螨(Tetranychuscinnabarinus)， 俗称红蜘蛛，属真螨目(Acariformes)叶螨科(Tetranychidae)叶螨属(Tetranychus)，是危害木薯的主要害螨[6]。朱砂叶螨危害可造成木薯叶片逐步褪绿黄化、脱落和枝条干枯，严重时可导致整个植株死亡，大幅减产。据统计，在中国广西壮族自治区、广东省和海南省等主要木薯产区，朱砂叶螨危害一般情况下可导致当地木薯产量减少10%～30%，危害严重时可使木薯产量减少50%～70%[7]，这已成为制约木薯产业可持续发展的重要影响因素。此外，由于朱砂叶螨危害常发生于气温炎热的6—9月，此时木薯处于块根形成期，其植株较高大，而螨害通常大面积爆发，因朱砂叶螨个体小、繁殖快、寄生于叶片背部，因而难以防治。目前，尚未找到有效的环境友好型防治方法，朱砂叶螨防治手段仍以化学防控为主，长期以来朱砂叶螨已经对药物产生一定的抗药性，防治更为困难，同时对环境也有一定的污染[8]。因此，揭示木薯抗朱砂叶螨机理，选育抗朱砂叶螨木薯新品种，是木薯产业急需解决的重要问题。

黄洁等[9]对国家木薯种质资源圃中种植的531份木薯种质进行了朱砂叶螨抗性调查评价；韦威旭等[10]对比了‘华南5号’、‘华南10号’和‘南植199’等6个木薯品种对二点红蜘蛛的抗性情况，并探讨了木薯品种叶片颜色、厚度以及质地与抗性的关系。卢芙萍等[11]探讨拟小食螨瓢虫对木薯朱砂叶螨的选择机制。陈显双等[12]调查木薯红蜘蛛对‘华南205’、‘华南201’和 ‘南植199’等12个木薯品种的为害情况。朱成栋等[13]从叶绿素含量与光合特性相关的保护酶活性2个方面探讨朱砂叶螨为害对木薯光合特性的影响。为解决化学防治带来的诸多问题，利用植物自身防御机制来应对朱砂叶螨侵害的课题是当前急需攻克的难关。研究表明，植物不同品种由于其叶片内含物含量不同，对朱砂叶螨的抗性各异。刘学辉等[14]研究发现，全氮和可溶性糖含量较高，单宁含量较低的苹果和接骨木叶片，有利于二斑叶螨生长发育和繁殖；而全氮、可溶性糖含量较低，单宁含量较高的苦楝和火炬树叶片，对二斑叶螨具有较强的自然抗性。孙月华等[15]研究表明随着二斑叶螨为害时间的延长、受害程度的加重，菜豆叶片中叶绿素和还原糖含量明显下降，而总糖含量则先升高再降低。

朱砂叶螨危害已成为木薯产业发展的重要限制因素，但目前国内对木薯叶片内含物与抗螨性的关系缺乏系统研究。本研究以朱砂叶螨抗性表现差异较大的2个木薯品种‘新选048’和‘桂热4号’为材料，在朱砂叶螨发生危害时期，观察不同品种受害程度，测定不同抗性品种叶片单宁、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及游离脯氨酸等内含物的含量，分析其与抗朱砂叶螨的关系，旨在探讨不同木薯品种抗朱砂叶螨的生理特性，以期为进一步揭示木薯抗朱砂叶螨机理及选育抗朱砂叶螨木薯新品种奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试木薯品种2个：‘新选048’和‘桂热4号’，均由广西大学农学院木薯课题组自主留种提供。‘新选048’由广西大学农学院木薯课题组选育，茎秆粗壮、叶量多排列紧密、叶片蜡质含量较多、含水量较少，生长势旺盛，受害后恢复能力较强，对朱砂叶螨抗性较强，田间试验螨害较轻；‘桂热4号’由广西壮族自治区亚热带作物研究所选育，茎杆直立不分枝、叶量相对较少、叶片蜡质含量较少、含水量较大，对朱砂叶螨抗性较弱，田间试验螨害较重[16]。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计

试验在广西大学教学科研基地进行，试验地土壤肥力中等。木薯种植株行距80 cm×100 cm，2个品种即为2个处理，每个品种3次重复，随机区组排列。试验地木薯连作3年，朱砂叶螨危害严重，在不喷施农药，朱砂叶螨放任危害胁迫下研究不同木薯品种对朱砂叶螨的抗性。

1.2.2栽培管理

木薯于2017年3月20日种植，株行距为80 cm×100 cm，施用15 000 kg/hm2有机肥和 225 kg/hm2复合肥(N-P2O5-K2O)作基肥。植后60 d进行1次追肥，施尿素150.0 kg/hm2、复合肥225.0 kg/hm2和氯化钾112.5 kg/hm2，其他栽培管理与常规管理一致。

1.2.3田间调查方法

木薯种质抗螨性评价于第1次螨害高峰期进行，评价方法及评级标准参照中华人民共和国行业标准(NY/T 2445-2013 木薯种质资源抗虫性鉴定技术规程[17])。

1)为害分级。采用随机抽样的方式进行调查，具体调查方法为：每个处理均采用五点取样法选择受害最严重的5株木薯植株，分别从植株上、中、下3个部位各选取4片叶进行调查，即每个试验品种共调查15株、180片叶。根据叶片受害症状确定和记录受害级别，计算螨害指数。木薯叶片受朱砂叶螨危害分级标准详见表1。

表1 木薯叶片受朱砂叶螨为害的分级标准Table 1 Evaluation standard for resistance of cassava varieties to Tetranychus cinnabarinus

2)田间抗螨性鉴定评级标准。根据分级标准按照下式计算螨害指数，并根据试验材料的螨害指数，将木薯种质的抗螨性分为免疫、高抗、抗、中抗、感和高感共6级(表2)。

式中：I，螨害指数；S，叶片受害级别；Ns，该受害级别叶片数；N，调查总叶片数。

表2 木薯种质对朱砂叶螨的田间抗螨性鉴定评级标准Table 2 Evaluation standard of cassava resistant to Tetranychus cinnabarinus

3)为害程度调查。调查叶片受害级别时，记录其受害株数、总叶片数、落叶数、存活叶片中的受害叶片数和未受害叶片数。并根据下列公式分别计算植株受害率、叶片受害率、叶片脱落率。

植株受害率=(受害株数/供试总株数)×100% 总叶片数=存活叶片中未受害叶片数+ 存活叶片中受害叶片数+落叶数 叶片受害率=[(存活叶片中受害叶片数+ 落叶数)/总叶片数)]×100% 叶片脱落率=(落叶数/总叶片数)×100%

4)虫量调查。统计叶背的朱砂叶螨活虫数量，调查方法与上述为害分级调查方法一致，并计算相应的虫口密度。

虫口密度=调查总活虫数/调查总叶数

1.2.4测定指标与方法

田间鉴定之后采集木薯叶片，其中每个小区随机选取3株木薯，分别取植株上、中和下部位木薯鲜叶各1片，去掉中脉，均匀剪碎、混合待测。

单宁含量采用Folin-Denis比色法[18]测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法[19]测定，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法[20]测定，游离脯氨酸含量采用磺基水杨酸法[19]测定，叶绿素含量采用丙酮乙醇混合液法[19]测定。

1.3 统计分析

用Microsoft Excel 2007进行数据整理及制表；利用SPSS 18.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同木薯品种的抗螨性鉴定

由表3可知，朱砂叶螨对‘桂热4号’的危害比较严重，平均每叶虫量达到95.47头，是‘新选048’的2.38倍；平均螨害指数高达82.6%，而‘新选048’受害较轻，平均螨害指数为37.2%。两品种之间差异极显著。

由此，根据田间鉴定与计算结果并依据木薯种质对朱砂叶螨的田间抗螨性鉴定评级标准，可将‘桂热4号’归为感性品种、‘新选048’为抗性品种，‘新选048’对朱砂叶螨的抗性优于‘桂热4号’。

表3 不同木薯品种对朱砂叶螨的田间抗性鉴定结果Table 3 Resistance identification of different cassava varieties to Tetranychus cinnabarinus

注：同列数据后标有*和**的分别表示‘桂热4号’和‘新选048’在P<0.05或P<0.01水平上差异显著。下同。

Note: Values marked with * and ** after the same column indicates that the ‘GR 4’ and ‘Xinxuan 048’ are significantly different at the level ofP<0.05 orP<0.01, repectively. The same below.

2.2 朱砂叶螨对不同木薯品种的危害情况

由表4可知，2个品种的受害株率均达100%，植株受害面广。其中‘桂热4号’的叶片受害率更是高达96.83%(表5)，植株上部新展开的叶子也几乎全部受害，叶片变黄(图1)。‘桂热4号’叶片受害率比‘新选048’高16.86%，经统计分析得出，‘桂热4号’与‘新选048’叶片受害率之间的差异极显著。另外， ‘桂热4号’的叶片脱落率高达77.00%，而‘新选048’的叶片脱落率仅为22.83%；经统计分析得出，‘桂热4号’与‘新选048’叶片脱落率之间的差异极显著。

由图1可知，‘桂热4号’的叶片受害严重，落叶

表4 不同木薯品种朱砂叶螨为害情况Table 4 Damage of different cassava varieties to Tetranychus cinnabarinus

表5 不同木薯品种朱砂叶螨为害情况Table 5 Damage of different cassava varieties to Tetranychus cinnabarinus

在植株中上部、中部、下部均有分布，落叶严重，植株中上部叶片上黄褐(红)斑较多且成片、叶片卷曲枯黄；‘新选048’的叶片受害较轻，黄褐(红)斑较少、落叶少，落叶集中于植株下部。

结合抗螨性鉴定结果对2个供试材料的危害情况进行综合分析比较可知，抗性较弱的品种‘桂热4号’的叶片受害率和叶片脱落率均高于抗性较强的品种‘新选048’。

图1 不同木薯品种‘新选048’(a)和‘桂热4号’(b)朱砂叶螨为害情况
Fig.1 Damage of different cassava varieties ‘Xinxuan048’ (a) and ‘GR4’ (b) byTetranychuscinnabarinus

2.3 朱砂叶螨抗性不同的木薯品种叶片中主要内含物的比较

2.3.1叶片单宁含量比较

3.将需要改扩建的教学科研用房、师生活动用房和行政管理用房等存量项目，鉴于前面分析的原因，适用于ROT模式，付费机制可以采用政府付费或者可行性缺口补助。

由表6可见，抗性品种‘新选048’的叶片单宁含量大于感性品种‘桂热4号’，是‘桂热4号’的1.48倍。可见，对朱砂叶螨抗性较强的品种，其叶片单宁含量较高。经统计分析得出，‘桂热4号’与‘新选048’叶片单宁含量之间的差异极显著。

2.3.2叶片可溶性糖含量比较

表6可看出，抗性品种‘新选048’的叶片可溶性糖含量极显著小于感性品种‘桂热4号’。‘桂热4号’的叶片可溶性糖含量，是‘新选048’的1.26倍。

2.3.3叶片可溶性蛋白含量比较

表6可见，抗性品种‘新选048’的可溶性蛋白含量小于感性品种‘桂热4号’，相差5.74 mg/g，二者之间的差异极显著。

2.3.4叶片游离脯氨酸含量比较

表6可知，抗性品种‘新选048’的叶片游离脯胺酸含量低于感性品种‘桂热4号’，2个品种游离脯氨酸含量相差33.46 μg/g，抗性不同的品种间游离脯胺酸含量差异极显著。

表6可知，抗性品种‘新选048’的叶片叶绿素含量大于感性品种‘桂热4号’，二者之间相差1.61 mg/g，‘新选048’的叶绿素含量是‘桂热4号’的1.38倍。二者之间差异极显著。可见叶绿素含量高的木薯品种对朱砂叶螨的抗性较强，而叶绿素含量较低的品种则抗性较弱。

2.4 木薯叶片主要内含物与抗螨性间的相关性分析

由表7可知，螨害指数与木薯叶片单宁、叶绿素含量呈极显著负相关；与可溶性蛋白、可溶性糖以及游离脯氨酸含量呈极显著正相关。

3 讨 论

本试验对抗性不同的2个木薯品种鉴定结果显示，‘新选048’的虫口密度较小，抗性较强，其叶片上黄褐(红)斑较小、叶片脱落率也较低，受害较轻；而‘桂热4号’的虫口密度较大，抗性较弱，植株叶片受害严重，叶片上黄褐(红)斑较多且成片、大量叶片卷曲、干枯、脱落。

在植食性螨类与植物的相互关系中，植物体内含有朱砂叶螨维持正常生长发育和繁殖所需的营养物质和对其有拒食、忌避以及毒杀等特殊作用的次生物质，因此，植株内含物的种类和含量对朱砂叶螨的生长发育具有一定的影响[21]。

单宁是植物次生代谢过程产生的一种化学物质，能阻碍朱砂叶螨的消化吸收，影响其取食行为，是植物中重要的抗虫次生代谢物质。刘学辉等[14]发现叶片单宁含量较高的树木对二斑叶螨抗性较强。梅闯等[22]研究表明，次生代谢物质含量与抗虫性呈显著正相关，即新疆野生苹果单株内单宁含量越高，对苹果小吉丁的抗性越好。本研究试验结果表明，抗性品种‘新选048’的单宁含量显著高于感性品种‘桂热4号’；螨害指数与单宁含量呈极显著负相关。说明抗螨性弱的品种其单宁含量较低，可见单宁含量可影响朱砂叶螨取食木薯叶片。

表6 朱砂叶螨抗性不同的木薯品种叶片内含物测定Table 6 Result of determination of leaf contents of different resistance cassava varieties to T. cinnabarinus

表7 木薯螨害指数与叶片内含物的相关性分析Table 7 The correlation analysis between mite damage index and inclusions content of leaves

注：**表示极显著相关，*表示显著相关。

Note： ** means very significant correlation；* means significant correlation.

糖分是朱砂叶螨生存的主要营养物质和能量来源，朱砂叶螨可以直接取食糖分，进而转化为能量，因此植物体内糖分含量越高，越容易发生虫害[23]。此外也有研究表明，当植物糖分较少时，朱砂叶螨会通过消耗自身蛋白质以转化为糖类来维持能量代谢，由此易造成营养失调，抑制朱砂叶螨的生长繁殖，从而减轻朱砂叶螨危害[24]。林秀琴等[25]研究发现抗虫能力越强的木麻黄品系，可溶性糖含量越低。本研究结果表明，抗性品种‘新选048’的可溶性糖含量显著低于感性品种‘桂热4号’；螨害指数与可溶性糖含量呈极显著正相关。此结果与林秀琴等[25]研究结果一致，对朱砂叶螨具有较强抗性的木薯品种，其叶片可溶性糖含量较低。

可溶性蛋白也是朱砂叶螨生长发育和繁殖所需的重要营养物质，同时蛋白质还是朱砂叶螨组织结构的重要组成物质，其含量与种类对朱砂叶螨生长发育和繁殖有重要影响[26]。本研究结果表明，抗性品种‘新选048’的可溶性蛋白含量显著低于感性品种‘桂热4号’；螨害指数与可溶性蛋白含量极显著正相关。杨乃博等[27]研究发现，抗螟虫甘蔗种质的可溶性蛋白含量低于易感品种。与本研究结果一致，即螨害指数较高的木薯品种其抗螨性较弱且叶片可溶性蛋白含量较高。说明朱砂叶螨对木薯植株取食选择性可能与可溶性蛋白含量有关。

游离脯氨酸是植物体内一种重要的渗透调节物质，植物在受到逆境胁迫时体内会大量积累游离脯氨酸，因此，植物体内游离脯氨酸含量可作为衡量植物抗逆性的生理指标之一[28]。本研究结果表明，抗性品种‘新选048’的游离脯氨酸含量显著低于感性品种‘桂热4号’；螨害指数与游离脯氨酸含量呈极显著正相关。有研究表明，朱砂叶螨为害后植物叶片游离脯氨酸含量的升高是一种抗逆反应[29]。本研究得出类似结果，对朱砂叶螨抗性较强的木薯品种其叶片游离脯氨酸含量较低，感性品种其叶片游离脯氨酸含量相对较高。说明受害严重的木薯植株体内大量累积游离脯氨酸，这是植物对虫害的防御机制。

叶绿素直接影响植物光合强度，且叶绿素含量的多少与植物抗虫性密切相关。当昆虫啃食植物叶片造成细胞被破坏时，叶肉细胞中的叶绿素酶能立即将叶绿素转化成叶绿素酸酯，而叶绿素酸酯会抑制昆虫幼虫的生长、提高死亡率[30]。植物对朱砂叶螨的抗性与叶绿素含量呈显著正相关，叶绿素含量高的品种朱砂叶螨危害较轻，叶绿素含量低的品种朱砂叶螨危害较严重[31]。本研究结果表明，抗性品种‘新选048’的叶绿素含量显著高于感性品种‘桂热4号’；螨害指数与叶绿素含量呈极显著负相关。陆柳英等[32]研究表明，木薯螨害指数与SPAD值呈显著负相关；袁辉霞等[33]研究结果表明，受螨害越轻的棉花品种，其叶片中叶绿素含量越高。本研究也得出相似结果，抗螨性较强的木薯品种其叶片叶绿素含量高于抗性较弱品种。

综上可知，木薯植株各主要内含物对朱砂叶螨危害的促进或抑制作用是研究木薯抗朱砂叶螨的重要内容，然而本研究仅对抗螨性不同的2个品种叶片单宁、可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸及叶绿素5个内含物与木薯抗朱砂叶螨的关系进行探讨，如需进一步揭示木薯抗朱砂叶螨的生理特性，还应扩大样本数、增加测定指标进一步深入研究。

4 结 论

木薯不同品种对朱砂叶螨的抗性不同，‘新选048’的抗螨性强于‘桂热4号’。木薯对朱砂叶螨的抗性与叶片中的单宁、叶绿素含量极显著正相关，而与叶片中的可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量极显著负相关。木薯叶片的单宁、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量可以作为衡量木薯抗螨性强弱的生理指标。