黑刺粉虱为害对3种茶树体内光合色素含量的影响

李程锦,刘梦圆,赵楠,许永玉,陈珍珍*

黑刺粉虱为害对3种茶树体内光合色素含量的影响

李程锦1,刘梦圆1,赵楠2,许永玉1,陈珍珍1*

1. 山东农业大学植物保护学院, 山东 泰安 271018 2. 莱州市农业技术推广中心, 山东 莱州 261400

本文通过对比黑刺粉虱为害前后光合色素的含量变化及不同危害程度对茶树体内光合色素含量的影响，为全面评价黑刺粉虱的危害，制定正确的防治指标及综合防治策略奠定基础。结果表明，黑刺粉虱为害前福鼎大白和龙井43#体内的叶绿素a和叶绿素b含量无显著性差异，但均显著高于黄金芽体内的叶绿素含量，类胡萝卜素的含量则是龙井43#＞福鼎大白＞黄金芽且均存在显著性差异。龙井43#被黑刺粉虱为害后，叶片中叶绿素a和类胡萝卜素的含量显著降低，福鼎大白被黑刺粉虱为害后光合色素含量变化不显著，黄金芽被黑刺粉虱为害后体内叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均呈显著上升趋势。黑刺粉虱除直接刺吸茶树营养外，还可改变光合色素含量从而改变植物同化产物的分配，因此需注重茶树上黑刺粉虱的防治工作。

黑刺粉虱; 茶树品种; 光合色素

植物被昆虫为害后会产生一系列的生理生化响应，大部分昆虫取食为害后会导致植物体内光合能力的下降[1]。光合作用是绿色植物最基本的功能，主要在叶绿体中由叶绿素完成，而叶绿素一旦受损或降解会直接影响植物光合作用的进行[2]。植食性昆虫刺吸危害，破坏植物叶绿素组织从而直接影响光合作用[3]。茶树为多年生叶用的常绿经济作物，其叶片性状（叶面积、叶形指数和光合色素含量等）与茶树的生长发育密切相关[4]。叶片是茶树进行光合作用的主要场所，光合作用则是将光能转变成化学能的能量转化过程，是茶树叶片干物质积累和高品质形成的基础[5]。

黑刺粉虱隶属半翅目Homoptera粉虱科Aleyrodidae，是山东茶园的主要害虫之一[6-10]。除直接刺吸为害外，其排泄物还可以诱发茶煤病，严重影响茶叶的产量和品质。黑刺粉虱成虫喜欢聚集在未完全展开的嫩叶上刺吸为害，且偏好在茶树上部幼嫩叶片产卵，卵孵化后除1龄若虫可以活动外，其余虫态均固着刺吸为害，可直接降低茶叶的产量和品质。研究黑刺粉虱为害对茶树光合色素含量的影响，对于全面评价黑刺粉虱的危害，制定正确的防治指标及综合防治策略奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料来源

试验地点为泰安市道朗镇茶溪谷茶园，茶园采用生态防控，年平均温度为12.8 ℃，年平均降水量为680 mm；园区内主要种植红叶石楠、樱花、松树、柿子树等；试验品种为6年生龙井43#、福鼎大白和5年生黄金芽，田间药效试验供试茶树品种为黄金芽。

1.2 材料处理

采样方法参考Tian Y等[11]的方法。于2018年9月份采集黑刺粉虱若虫为害不同等级的不同茶树品种芽下第3个叶片进行光合色素含量的测定。等级的划分以在叶片上固着不动的2龄、3龄若虫的数量为标准：1级0头，2级1~20头，3级20~40头，4级40~60头，大于60头以上的为5级。每个级别采样200个叶片，每处理重复3次。由于黑刺粉虱在不同茶树上发生量不同，龙井43#和福鼎大白发生量较轻为害等级只能达到2级，黄金芽的为害等级可以达到5级。

1.3 试验方法

每个样品称取鲜叶0.2 g，加入80%的丙酮30 mL，封口暗处理36 h，至叶片完全发白。使用分光光度计用3个波长663、646和470 nm进行吸光度的测量。根据以下等式计算叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素的浓度：

Cchl.a(mg g-1FW)=(12.21×OD663－2.81×OD646)/(1000×W)×V

Cchl.b(mg g-1FW)=(20.13×OD646－5.03×OD663)/(1000×W)×V

Ccar.(mg g-1FW)=(1000×OD470－3.27×Cchl.a－104×Cchl.b)/(229×1000×W)×V

其中V是以mL计的提取物体积，W是鲜重（FW），以g为单位；OD663，OD646和OD470表示分别在663、646和470 nm处的吸收。

所得数据利用软件SPSS 19.0进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），对不同处理间的差异进行Tukey HSD多重比较分析（＜0.05)，两组数据之间的差异性比较采用检验（＜0.05)。

2 结果与分析

2.1 黑刺粉虱危害前3个茶树品种间光合色素含量的比较

由图1可以看出，未经黑刺粉虱为害的福鼎大白和龙井43#体内叶绿素a含量均无显著性差异，但均显著高于黄金芽体内的叶绿素含量（2.15=26.012，0.001）；福鼎大白和龙井43#叶绿素b的含量无显著性差异，但均显著高于黄金芽体内的叶绿素含量（2.15=6.329，=0.010）；类胡萝卜素的含量则是龙井43#＞福鼎大白＞黄金芽且均存在显著性差异（2.15=31.920，0.001）。

图 1 3个品种未被黑刺粉虱为害时的光合色素含量

注：不同的字母表示在0.05水平上差异显著。

Note: The different letters showed there were significant difference at 0.05 level.

2.2 黑刺粉虱危害后龙井43#的光合色素含量变化

如图2所示，黑刺粉虱为害后龙井43#体内叶绿素a的含量由2.12%显著降低为1.48%（=2.801，=10，=0.019），但对叶绿素b的含量变化无显著性影响（=-1.159，=10，=0.273）。黑刺粉虱为害后龙井43#体内类胡萝卜素的含量由0.62%显著降低为0.52%（=2.226，=10，=0.050）。

图 2 龙井43#被黑刺粉虱为害前后光合色素的含量变化

注：星号表示在0.05水平上差异显著

Note: ‘*’ means significant difference at 0.05 level.

2.3 黑刺粉虱危害后福鼎大白的光合色素含量变化

如图3所示，黑刺粉虱的为害对福鼎大白叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量变化均无显著性影响（福鼎大白叶绿素a：=1.130，=10，=0.301；福鼎大白叶绿素b：=0.836，=10，=0.423；福鼎大白类胡萝卜素：=-0.098，=10，=0.924）。

图 3 福鼎大白被黑刺粉虱为害前后光合色素的含量变化

2.4 黑刺粉虱危害后黄金芽光合色素含量变化情况

图 4 黄金芽被黑刺粉虱为害前后光合色素的含量变化

注：不同字母表示在0.05水平上差异显著

Note:The different letters showed there were significant difference at 0.05 level.

如图4所示，黑刺粉虱为害后叶绿素a的含量升高，为害等级达到2级时与1级相比无显著性差异，3级、4级和5级之间含量变化不显著，为害等级达到3级、4级和5级时与1级和2级相比存在显著性差异（4.25=12.282，0.001）；黑刺粉虱为害黄金芽后叶绿素b的含量升高，为害等级达到2级时与1级相比无显著性差异，为害等级达到3级、4级和5级时与1级和2级相比存在显著性差异（4,25=3.597，=0.019）；为害等级达到2级时与1级相比黄金芽体内类胡萝卜素含量无显著性差异，为害等级达到2级、3级和5级时与1级相比无显著性差异，为害等级达到4级时与1级、2级和5级相比存在显著性差异（4,25=3.813，0.015）。

2.5 黑刺粉虱危害后3个茶树品种体内光合色素变化率

如表1所示，黑刺粉虱为害龙井43#、福鼎大白和黄金芽达到2级为害程度时，叶绿素a含量的变化幅度较为接近，无显著性差异。为害黄金芽达到3级、4级和5级为害程度时叶绿素a含量的变化幅度较为接近，无显著性差异，但显著高于黑刺粉虱为害龙井43#、福鼎大白和黄金芽达到2级为害程度时的变化幅度（5,30=12.158，0.001）；黑刺粉虱为害龙井43#、福鼎大白和黄金芽达到2级为害程度时，叶绿素b含量的变化幅度较为接近，无显著性差异。为害黄金芽达到3级、4级和5级为害程度时叶绿素b含量的变化幅度较为接近，无显著性差异。为害黄金芽达到3级、4级时叶绿素b含量的变化幅度要显著高于黑刺粉虱为害龙井43#、福鼎大白和黄金芽达到2级为害程度时的变化幅度（5,30=4.625，0.003）；黑刺粉虱为害龙井43#、福鼎大白、黄金芽2级、3级和5级为害程度时，类胡萝卜素含量的变化幅度无显著性差异，黑刺粉虱为害黄金芽达到4级为害等级时要类胡萝卜素含量的变化幅度要显著高于其他为害等级（5,30=3.115，0.022）。

表 1 黑刺粉虱为害后不同茶树品种光合色素含量变化率

注：同一行的数值中标有不同小写字母表示差异显著< 0.05。“+”表示上升，“-”表示下降。

Note: The values within a row followed by different lower-case letter are different significantly at 0.05 leve.“+”Expressing rise,“-”Express decline.

3 讨 论

刺吸式口器害虫取食植物会对寄主叶绿体造成不同程度的破坏，从而导致寄主植物整体叶绿素含量下降。当烟粉虱若虫侵染烟草的不同时期时，被侵染叶片中叶绿素a和b以及类胡萝卜素的含量在侵染后8 d开始减少[12]。李庆亮等[13]研究发现：B型烟粉虱危害烟草后，伤害了烟草叶片的光合结构PSII；同时抑制了PSII的电子传递，导致烟草光合能力的下降。B型烟粉虱为害烟草后其叶片中叶绿素a、b和类胡萝卜含量降低，尤其是是叶绿素a在空间和时间上降低最为显著[14]。本研究发现，龙井43#被黑刺粉虱为害后，叶片中叶绿素a和类胡萝卜素的含量明显降低，而叶绿素b却出现升高的现象。叶绿素a和叶绿素b是叶绿素的主要组成部分，叶绿素a是光合作用的中心色素，将光能转变为化学能进行光化学反应，叶绿素b的主要功能是吸收和传递光能。有报告认为叶绿素b含量的减少会影响到PSⅡ的稳定性，最终导致整个光合机构的不稳定, 具体表现在对逆境的耐受性降低[15,16]，而本研究中黑刺粉虱的为害导致叶绿素b含量的升高，可能是对刺吸为害的应激反应，从而导致茶叶抗逆能力的提高。

叶绿素是植物进行光合作用，合成有机物的光合色素，生理代谢的营养制造者，其含量变化可反映植物在逆境胁迫下的生长状况，也是评价植物生理代谢程度的重要指标，它的合成与降解易受到外界环境条件的干扰。唐迪[17]等研究发现：叶绿素在逆境条件下的含量能够代表植物抵抗逆境的能力，可视为寄主植物抗干扰能力的重要指标。研究发现，福鼎大白被黑刺粉虱为害后光合色素含量变化不显著，这可能与寄主植物的抗虫性有关。随着黑刺粉虱为害级别的增加，黄金芽体内叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素的含量均有一个显著上升趋势，然后趋于稳定或轻微下降。这可能是由于当环境变化不利于植物生长时，叶绿素含量则会在一定范围内先呈增加趋势，从而表现出一定的抗性，当胁迫加重到一定程度时则表现为下降[18]。烟粉虱为害辣椒，也出现叶片中叶绿素含量增加的变化趋势[19]。另外黄金芽属于光照敏感型叶色突变茶树品种，黄金芽的叶色受光照强度调控，光照强度为11~15 klx的时候开始黄化，而适当的遮荫处理可使黄化叶片复绿[20]，因此推测可能是由于黑刺粉虱分泌的蜜露覆盖在黄金芽叶片上，遮蔽的光照导致黄金芽复绿而造成的叶绿素含量的升高。

叶片叶绿素含量是决定光合速率的重要因素，它代表了潜在的光合生产力和一般植物活力[21]。研究发现B型烟粉虱的取食降低了植物的光合作用，同时改变了植物同化产物的分配[22]。黑刺粉虱为害后会导致光合色素的改变从而影响茶叶体内有机物质的合成，影响茶叶口感，因此要加强黑刺粉虱的防治。

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Effects ofDamage on Photosynthetic Pigment Contents of Three Tea Varieties

LI Cheng-jin1, LIU Meng-yuan1, ZHAO Nan2, XU Yong-yu1, CHEN Zhen-zhen1*

1.271018,2.261400,

The changes of photosynthetic pigment content before and after infestation byand the effects of different degrees of damage on the content of photosynthetic pigment in tea plant were compared to lay a foundation for the comprehensive evaluation of the harm ofand the formulation of correct control indexes and comprehensive control strategies.The results showed that there were no significant differences in the content of chlorophyll a and chlorophyll b between ‘Fuding Dabai’ and ‘Longjing 43#’, but all significantly higher than the chlorophyll content in ‘Huangjin ya’. The content of carotenoids was ‘Longjing 43#’ > ‘Fuding Dabai’ > ‘Huangjin ya’ and all had significant differences. The contents of chlorophyll a and carotenoids in leaves of ‘Longjing 43#’ were significantly decreased, but the contents of photosynthetic pigment were no significantly changed in‘Fuding Dabai’, and the contents of chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids were significantly increased in ‘Huangjin ya’ after damaged by. In addition to directly sucking the nutrition of tea plant, the content of photosynthetic pigment can also be changed to change the distribution of plant assimilation products. Therefore, it is necessary to pay attention to the prevention and control ofon tea plant.

; tea;photosynthetic pigments

Q969.36+6.6/Q941+.2

A

1000-2324(2021)02-0205-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2021.02.008

2020-02-12

2020-05-08

山东省茶叶产业技术体系项目(SDAIT-19-04)

李程锦(1994-),男,硕士研究生,研究方向为昆虫生理生态, E-mail:sdaulcj@163.com

Author for correspondence. E-mail:chenzz0327@163.com