十二个茶树品种对茶棍蓟马、茶小绿叶蝉抗性表现及抗性成分初步鉴定

杨 春，孟泽洪，李 帅，梁思慧，乔大河，陈正武

(贵州省农业科学院 茶叶研究所，贵州 贵阳 550006)

虫害是扰乱茶树生长发育、影响茶叶产量品质的重要原因。茶棍蓟马(Priesner)和茶小绿叶蝉(Matsuda)是贵州茶园中的主要害虫，均为刺吸性害虫，存在个体小、发生世代多、繁殖速度快、危害严重且治理难度大的特点。长期以来，茶棍蓟马和茶小绿叶蝉的防治主要依赖化学药剂，这在一定程度上影响茶叶质量安全。因此，从茶树自身次生代谢产物出发，寻找茶树应对茶棍蓟马和茶小绿叶蝉的抗性生化基础，对于选育抗性品种，实现贵州茶叶绿色安全生产意义重大。

茶树对虫害的抗性是复杂的多因子综合作用的结果，其中茶树体内丰富多样的次生代谢产物不仅是茶叶的风味组成，也是茶树与害虫长期协同进化过程中产生的抗虫生化机制。许宁等研究发现，较高的咖啡碱含量、低的还原糖和水溶性糖含量构成茶树抗茶橙瘿螨的生化特征；刘奕清等研究发现，侧多食跗线螨抗性品种具咖啡碱、氨基酸含量高和可溶性糖含量低的生化特征；陈常颂等研究发现，苯丙氨酸是茶树抗黑刺粉虱的关键生化因子；葛超美等研究表明，茶多酚和游离氨基酸共同组成茶树抗灰茶尺蠖的生化因子；钟明跃和杨春等发现，咖啡碱是茶树抗蚜虫和绿盲蝽的关键生化成分。茶小绿叶蝉是茶树上的重要害虫，不同研究中茶小绿叶蝉抗性生化因子不一，毛迎新等研究发现，儿茶素和咖啡碱是茶树抗茶小绿叶蝉的重要成分；金珊等采用人工饲料喂饲法对茶小绿叶蝉抗性物质进行初步鉴定，发现γ-氨基丁酸可能是茶树抗虫物质之一；郑雨婷等研究发现，儿茶素类为茶小绿叶蝉抗性相关物质；Sun等研究发现，茶多酚含量较低的茶树品种茶小绿叶蝉抗性较强。茶棍蓟马是贵州茶区严重危害茶树的专化性害虫，针对茶棍蓟马已开展一系列研究，主要集中在其种群遗传多样性、形态特征、化学防治、线粒体基因组、空间分布等方面，相关抗性品种筛选及茶树对茶棍蓟马的抗性生化基础报道较少。

本研究系统调查了贵州主栽12个茶树品种上茶棍蓟马和茶小绿叶蝉田间发生情况，初步明确了12个茶树品种的抗性表现，并将品种抗性与主要次生代谢产物进行关联分析，探明影响茶树品种抗虫性的关键生化因子，以期为深入探讨次生代谢产物在茶树抗虫性中的重要作用，以及系统开展基于营养物质与茶树抗虫性相关的抗虫新种质的创制和分子设计育种奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验地点及试验材料

试验于2019年在贵州省农业科学院茶叶研究所黔中基地进行，试验调查品种为福鼎大白茶(FD)、保靖黄金茶(BJHJC)、乌牛早(WNZ)、中茶108(ZC108)、金观音(JGY)、白叶1号(BY1)、黄金芽(HJY)、黔茶1号(QC1)、黔茶8号(QC8)、苔选0310(TX0310)、黔湄601(QM601)和黔辐4号(QF4)。调查品种均为6年生成年茶树，且处于同一生境、同一管理模式下。调查虫害主要为茶棍蓟马Priesner(DP)和茶小绿叶蝉Matsuda(EM)。

1.2 调查时间及调查方法

采用翻叶法，每个品种调查50个1芽2叶嫩梢(夏秋季同等嫩度对夹叶)上茶棍蓟马和茶小绿叶蝉成虫和若虫的数量。从2019年1月24日开始，至2019年12月7日结束，累计调查22次，平均间隔时间为7～15 d。

1.3 田间农事操作

2019年3月4日撒施尿素1次，75 kg·hm；2019年6月3—5日人工除草1次；2019年6月14—17日轻修剪1次，修剪深度5 cm。

1.4 生化成分检测

1.4.1 样品制备

参考曾贞等的方法，于2019年4月，按1芽2叶标准采摘鲜叶原料，采用微波杀青的方法，制备干茶茶样。

1.4.2 检测方法

咖啡碱(CAF)、没食子酸(GA)、儿茶素类(EGC、C、EC、EGCG、GCG和ECG)检测方法参考周顺珍等。

茶氨酸(Theanine)检测参考岳婕的方法。

氨基酸组分检测方法采用异硫氰酸苯酯(PITC)柱前衍生法，共检测18个氨基酸组分，分别是天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、丝氨酸(Ser)、甘氨酸(Gly)、组氨酸(His)、γ-氨基丁酸(GABA)、精氨酸(Arg)、苏氨酸(Thr)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)、酪氨酸(Tyr)、缬氨酸(Val)、蛋氨酸(Met)、半胱氨酸(Cys)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、赖氨酸(Lys)。

1.5 统计分析

利用SPSS17.0和Excel2010软件对试验数据进行统计与分析，采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性检验，采用Spearman相关系数进行关联分析。

采用虫量比值法对12个茶树品种的抗性进行鉴定，虫量比值=各茶树品种总发生量/全部茶树品种的平均总发生量。抗性标准分为5个等级：虫量比值≤0.40，高抗(HR)；0.40<虫量比值≤0.8，抗(R)；0.8<虫量比值≤1.20，中抗(MR)；1.2<虫量比值≤1.50，感虫(S)；虫量比值>1.50，高感(HS)。

2 结果与分析

2.1 十二个茶树品种茶棍蓟马及茶小绿叶蝉田间抗性表现

2.1.1 十二个茶树品种上茶棍蓟马及茶小绿叶蝉全年田间发生情况

由表1可知，在2019年1月到12月的全年发生情况调查中，各品种上茶棍蓟马和茶小绿叶蝉发生量变化较大，其中茶棍蓟马的发生存在明显的虫口量高峰期即5月下旬至6月上旬，茶小绿叶蝉在7月下旬和10月下旬存在两个小高峰。茶棍蓟马与茶小绿叶蝉发生高峰并不重叠，在茶棍蓟马发生高峰期，各品种上茶小绿叶蝉发生量较低，最高仅黄金芽23头，多数品种上茶小绿叶蝉发生量在10头以下；同样在茶小绿叶蝉发生高峰期，各品种上茶棍蓟马发生量较低，最高为金观音275头，不足其发生高峰期虫量的十分之一，多数品种上茶棍蓟马发生量在100头以下。

2.1.2 十二个茶树品种茶棍蓟马及茶小绿叶蝉抗性鉴定

在田间自然感虫条件下，依据全年虫量比值和全年抗性等级对12个茶树品种茶棍蓟马和茶小绿叶蝉抗性进行区分(表2)，可知苔选0310和黔辐4号是茶棍蓟马高抗品种，乌牛早、中茶108和金观音为茶棍蓟马高感品种；黔湄601为茶小绿叶蝉高抗品种，福鼎大白茶为茶小绿叶蝉高感品种。12个茶树品种中苔选0310、黔湄601和黔辐4号对茶棍蓟马和茶小绿叶蝉均存在一定抗性，金观音高感茶棍蓟马、易感茶小绿叶蝉。

2.1.3 以高峰期预判茶树品种抗虫性的可行性分析

以茶棍蓟马发生高峰期3次调查数据和茶小绿叶蝉发生高峰期4次调查数据为依据，对高峰期的茶棍蓟马和茶小绿叶蝉进行虫量比值和抗性等级分析(表3)，以全年茶棍蓟马和茶小绿叶蝉虫量比值分析所得抗性级别为准，将结果与其比对。在茶棍蓟马抗性等级鉴定中，12个品种中结果一致的有10个，正确率达83.3%，茶小绿叶蝉抗性等级鉴定中，结果一致的有9个，正确率为75.0%。将高峰期虫量比值与全年虫量比值进行直线相关性检验(图1)，结果显示，茶棍蓟马高峰期虫量比值与全年虫量比值相关系数()为0.932 3，达到高度相关，茶小绿叶蝉高峰期虫量比值与全年虫量比值相关系数()为0.793 9，为中度相关。因此，在实际生产过程中，可通过调查茶棍蓟马发生高峰期虫口量，来判断茶树品种对茶棍蓟马的抗性表现。

2.2 十二个茶树品种主要生化成分

2.2.1 十二个茶树品种中没食子酸、咖啡碱和6个儿茶素组分含量差异

12个茶树品种叶片中没食子酸(GA)、咖啡碱(CAF)和6个儿茶素组分含量存在显著差异(表4)。黔茶1号中GA含量极显著高于其他品种，福鼎大白茶和保靖黄金茶中GA含量极显著低于其他品种；黔辐4号、苔选0310和黔湄601中CAF含量较高，乌牛早中CAF含量较低；表没食子儿茶素(EGC)、儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)和表儿茶素-3-没食子酸酯(ECG)是茶树中主要的单体儿茶素，其中保靖黄金茶和乌牛早中EGC含量极显著高于其他品种，金观音中EGC含量极显著低于其他品种；黔辐4号中C含量极显著高于其他茶树品种，福鼎大白茶中C含量极显著低于其他茶树品种；黄金芽中EC含量极显著高于其他茶树品种，中茶108和金观音中EC含量较低；EGCG是茶树中含量较为丰富的儿茶素单体，GCG是其表型异构体，苔选0310中EGCG和GCG含量极显著高于其他茶树品种，乌牛早中EGCG和GCG含量极显著低于其他茶树品种；黄金芽中ECG含量极显著高于其他茶树品种，福鼎大白茶和白叶1号中ECG极显著低于其他茶树品种。

表1 十二个茶树品种中茶棍蓟马和茶小绿叶蝉年发生情况

表2 十二个茶树品种对茶小绿叶蝉和茶棍蓟马的抗性鉴定

表3 不同阶段茶小绿叶蝉和茶棍蓟马的虫量比值和抗性等级

图1 高峰期虫量比值与全年虫量比值相关性Fig.1 The correlation between pest number ratio in peak section and pest number ratio in whole year

结合表2和表4发现，茶棍蓟马高抗品种苔选0310和黔辐4号叶片中C、EGCG和GCG含量极显著高于茶棍蓟马高感品种中茶108、乌牛早和金观音。茶小绿叶蝉高抗品种黔湄601叶片中C含量极显著高于高感品种福鼎大白茶和感虫品种黔茶1号、保靖黄金茶、金观音。

2.2.2 十二个茶树品种中19个氨基酸组分含量差异

表5中对比分析了12个茶树品种叶片中19个氨基酸组分含量，均存在较大差异。茶氨酸是含量最高的氨基酸，12个茶树品种中白叶1号中茶氨酸含量极显著高于其他茶树品种，苔选0310中茶氨酸含量极显著低于其他茶树品种；Asp、Glu是茶树中含量较高的另外两种氨基酸组分，黄金芽中Asp和Glu含量极显著高于其他茶树品种，黔辐4号中Asp和Glu含量极显著低于其他茶树品种。

表4 十二个茶树品种间没食子酸、咖啡碱和6个儿茶素组分含量差异

12个茶树品种间His、GABA和Tyr含量差异较大，His最高的为乌牛早(492.8 mg·kg)，最低的为苔选0310(38.5 mg·kg)，两者相差10余倍，GABA最高的为保靖黄金茶(700.2 mg·kg)，最低的为黔茶1号(12.4 mg·kg)，两者相差近70倍；Tyr在黔茶8号叶片中的含量最为显著，达351.2 mg·kg，较其他茶树品种高5倍以上。

12个茶树品种叶片中Ala、Ser、Cys和Ile含量相对较丰富，乌牛早中Ala含量为479.0 mg·kg，极显著高于他茶树品种；白叶1号和乌牛早中Ser含量分别为511.0 mg·kg和530.2 mg·kg，极显著高于其他茶树品种；白叶1号中Cys含量为702.3 mg·kg，极显著高于其他茶树品种；黔辐4号中Ile含量为748.7 mg·kg，极显著高于其他茶树品种。

Thr、Gly、Arg、Pro、Val、Met、Leu、Phe和Lys在茶树叶片中含量相对较少，白叶1号中Thr和Gly含量极显著高于其他茶树品种；乌牛早中Arg和Pro含量极显著高于其他茶树品种；中茶108、福鼎大白茶和黔茶8号中Val含量极显著高于其他茶树品种；苔选0310中Met和Leu含量极显著高于其他茶树品种；黔辐4号中Phe含量极显著高于其他茶树品种；保靖黄金茶中Lys含量极显著高于其他茶树品种。

结合表2和表5发现，茶棍蓟马高感品种中茶108、乌牛早和金观音叶片中Glu、Gly和Ala含量极显著高于高抗品种苔选0310和黔辐4号；茶小绿叶蝉高感品种福鼎大白茶和感虫品种黔茶1号、保靖黄金茶、金观音叶片中Arg、Ala、Pro含量极显著高于高抗品种黔湄601。

2.3 茶树品种生化成分与抗虫性的关联分析

由表6可知，19个氨基酸组分中，大多数氨基酸组分与DP虫量比值、EM虫量比值相关系数较小，关联性不大，且多呈正相关。Arg 与EM虫量比值相关系数达0.685，呈显著性正相关(=0.014，<0.05)，这意味着茶树叶片中Arg含量越高，茶树越易感茶小绿叶蝉。没食子酸、咖啡碱及儿茶素类多与DP虫量比值、EM虫量比值呈负相关，其中C含量与 EM虫量比值相关系数为-0.685，呈显著性负相关(=0.014，<0.05)，说明茶树叶片中C含量越高，品种茶小绿叶蝉抗性越强。CAF含量与 DP虫量比值相关系数为-0.636，呈显著性负相关(=0.026，<0.05)，表明CAF含量越高的茶树品种，茶棍蓟马抗性越强。

表5 十二个茶树品种氨基酸组分含量

表6 二十七个生化成分与茶棍蓟马、茶小绿叶蝉虫量比值的相关系数

3 讨论及结论

研究表明，不同茶树品种间抗虫性存在显著差异，这种抗性的差异是可遗传的，是昆虫与植物长期协同进化过程中形成的。本研究对12个茶树品种进行了田间茶棍蓟马和茶小绿叶蝉抗性鉴定，其中苔选0310和黔辐4号为茶棍蓟马高抗品种，乌牛早、金观音和中茶108为茶棍蓟马高感品种；黔湄601为茶小绿叶蝉高抗品种，福鼎大白茶为茶小绿叶蝉高感品种。

研究表明，利用高峰期虫口数进行田间抗性鉴定是一种切实可行的方法，本研究中茶棍蓟马发生高峰期虫量比值与全年虫量比值高度相关，两者抗性等级一致率达83.3%，因此，贵州茶区可在茶棍蓟马发生高峰期进行茶树品种的抗性鉴定。但昆虫的消长规律受到其自身生殖潜能及气候、天敌等多因素的共同影响，不同地区、不同年份的调查中虫量高峰期均有不同。因此，在利用高峰期虫口数进行田间抗性鉴定时，需详细了解某一地区某一害虫的种群消长规律并结合当地具体情况再做分析。

咖啡碱、儿茶素类、氨基酸组分等茶树次生代谢产物不仅是茶叶风味的组成物质也是构成茶树抗虫性的生化基础。没食子酸是茶树中合成儿茶素类的前体物质，也是茶叶风味的重要组分，同时参与茶树抗绿盲蝽、茶云纹叶枯病和茶轮斑病。咖啡碱作为植物中最为常见的嘌呤碱，具备兴奋神经中枢、利尿等功效，同时参与构成茶树、新疆野苹果等植物的生化抗虫性，另一方面咖啡碱还可作为植物源杀虫剂有效防治蛞蝓和蜗牛、烟青虫、桃蚜等；儿茶素类作为茶树中多酚类化合物的主要组成部分，是决定茶叶品质、保障茶叶健康功效的重要组分，儿茶素类物质与茶树害虫间关系较为复杂，EGCG被认为对茶小绿叶蝉具有拒刺探和拒食作用，但同时有研究表明，EGCG有助于茶尺蠖幼虫适应茶树。氨基酸组分如γ-氨基丁酸、天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸等与茶树抗虫性也有较强的联系。本研究系统分析了茶树27种次生代谢产物与茶树品种抗性间的关联，初步发现精氨酸与茶小绿叶蝉发生量呈显著正相关性；儿茶素与茶小绿叶蝉发生量呈显著负相关性，是茶树抗茶小绿叶蝉的关键生化因子；咖啡碱与茶棍蓟马发生量呈显著负相关性，是茶树抗茶棍蓟马的关键生化因子。

植食性昆虫取食诱导会显著影响植物内次生代谢产物合成，并最终影响植食性昆虫行为、取食、产卵及生长发育等，达到产生植物诱导抗性，后续可通过研究不同抗性品种在茶棍蓟马和茶小绿叶蝉取食胁迫下，挥发物及相应酶的变化，明确茶树应对茶棍蓟马和茶小绿叶蝉取食产生的诱导抗性机制。