木麻黃內(nèi)含物含量與對(duì)星天牛抗性關(guān)系的研究

林秀琴，黃金水，蔡守平，柯玉鑄，曾麗瓊，何學(xué)友，陳順立，吳惠忠，李秀明

（1.福建農(nóng)林大學(xué)，福建 福州 350002；2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；3.惠安赤湖國(guó)有林場(chǎng)，福建 泉州 362100）

木麻黃內(nèi)含物含量與對(duì)星天牛抗性關(guān)系的研究

林秀琴1,2，黃金水2，蔡守平2，柯玉鑄2，曾麗瓊2，何學(xué)友2，陳順立1，吳惠忠3，李秀明3

（1.福建農(nóng)林大學(xué)，福建 福州 350002；2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012；3.惠安赤湖國(guó)有林場(chǎng)，福建 泉州 362100）

星天牛是東南沿海防護(hù)林樹種木麻黃的主要蛀干害蟲，屬全國(guó)林業(yè)危險(xiǎn)性有害生物。為探尋木麻黃內(nèi)含物含量的高低與星天牛幼蟲蛀害程度存在的聯(lián)系，以及抗性機(jī)理和抗性主導(dǎo)因子，在2010～2012年對(duì)惠安赤湖國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)48個(gè)木麻黃品系進(jìn)行的抗蟲性調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇具有代表性的抗性品系惠83、惠76、惠13，中抗品系廣東A8-2、惠1、平潭2，感蟲品系莆田20、惠88、惠58，測(cè)定該9個(gè)品系邊材的內(nèi)含物含量，進(jìn)行多重比較和灰色關(guān)聯(lián)度分析。結(jié)果表明，抗蟲能力越強(qiáng)的木麻黃品系，可溶性糖含量越低，總酚、單寧、黃酮含量越高；蛋白質(zhì)、多糖則無(wú)明顯規(guī)律性；可溶性糖與抗蟲性關(guān)聯(lián)度最大，其次是總酚、單寧和黃酮。

木麻黃；內(nèi)含物；抗蟲性；星天牛

木麻黃Casuarinaspp.原產(chǎn)于澳大利亞、太平洋諸島及東南亞，屬闊葉樹種，其葉片退化為細(xì)小鱗葉，代行葉片功能的綠色小枝酷似松類針葉。木麻黃[1]耐鹽堿，且速生，現(xiàn)種人工林植面積已達(dá)30多萬(wàn)hm2，主要分布在福建、浙江、廣東、廣西、海南、臺(tái)灣等省區(qū)，目前已成為這些?。▍^(qū)）濱海前沿沙質(zhì)地帶無(wú)可替代的造林樹種。星天牛Anoplophora chinensis（Forster）[2]是東南沿海防護(hù)林的主要蛀干害蟲，廣泛分布與危害木麻黃，被國(guó)家林業(yè)局在2013年第4號(hào)公告中列為全國(guó)林業(yè)危險(xiǎn)性有害生物。1966年黃炳勛等[3]在惠安赤湖國(guó)有林場(chǎng)首次發(fā)現(xiàn)其為害木麻黃，且為害率達(dá)33.4%；吳逸波[4]2012年在平潭的研究發(fā)現(xiàn)木麻黃受星天牛的為害率達(dá)45%。沿海風(fēng)大，受害木麻黃因樹干被蛀空，極易折斷。鑒于星天牛蛀干危害，防治難度大，篩選抗蟲品系是從源頭解決該問題的舉措。黃金水[5]、吳逸波[4]等人分別在惠安和平潭對(duì)木麻黃受星天牛為害情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同品系受害程度不同；黃金水[6]于1999年在惠安的研究認(rèn)為不同受害程度的木麻黃部分化學(xué)物質(zhì)含量存在差異，并且呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。

為探尋木麻黃內(nèi)含物含量的高低是否與對(duì)星天牛的抗性能力存在聯(lián)系，本研究在2010～2012年對(duì)惠安赤湖國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)48個(gè)木麻黃品系進(jìn)行的抗蟲性調(diào)查基礎(chǔ)上，選擇了具有代表性的、在我國(guó)東南沿海種植面積較大的9個(gè)木麻黃品系，測(cè)定其總酚、單寧、黃酮、蛋白質(zhì)、可溶性糖、多糖6種內(nèi)含物含量，分析其與木麻黃抗蟲能力的的關(guān)系，以期明確星天牛侵害與木麻黃內(nèi)含物含量的關(guān)系，為不斷選育出在沿海防護(hù)林體系建設(shè)中具有推廣應(yīng)用價(jià)值的優(yōu)良的抗星天牛木麻黃種質(zhì)材料提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

木麻黃不同品系抗蟲性林間調(diào)查的樣地設(shè)置在惠安赤湖國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)木麻黃優(yōu)良種質(zhì)材料收集實(shí)驗(yàn)區(qū)。樣地所在區(qū)域位于118°90′E ，24°90′N，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候；年均溫20℃左右，最高溫出現(xiàn)在8月可達(dá)30℃，最低溫出現(xiàn)在1～2月份，9～10℃；無(wú)霜期達(dá)306 d；年降水量達(dá)1 101 mm。林場(chǎng)土壤為濱海鹽堿性沙土，主要種植木麻黃，林下植被稀疏且種類較少，最多見為馬櫻丹。實(shí)驗(yàn)林占地5 hm2，為7年生同齡林，共種植有48個(gè)木麻黃品系，各品系80～90株，行狀種植；品系間隨機(jī)分布。由于各種原因，部分品系存在不同程度的缺株現(xiàn)象。

1.2 林間木麻黃抗蟲性劃分標(biāo)準(zhǔn)

木麻黃對(duì)星天?？剐苑旨?jí)標(biāo)準(zhǔn)的劃分，參照國(guó)家森林病蟲害防治總站發(fā)布的光肩星天牛、黃斑星天牛為害程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[7]，結(jié)合木麻黃林星天牛在林間為害的實(shí)際情況，設(shè)立抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

1.3 測(cè)試材料來源

在2010～2012年對(duì)福建省林科院營(yíng)建在惠安赤湖國(guó)有防護(hù)林場(chǎng)的優(yōu)良木麻黃種質(zhì)資源基因庫(kù)內(nèi)48個(gè)品系進(jìn)行的抗蟲性調(diào)查基礎(chǔ)上，選擇在我國(guó)東南沿海種植面積較大、并具有代表性的抗蟲品系惠76、惠83、惠13，中抗品系廣東A8-2、惠1、平潭2，感蟲品系惠88、惠58、莆田20，3種類型9個(gè)木麻黃品系，作為室內(nèi)測(cè)定其總酚、單寧、黃酮、蛋白質(zhì)、可溶性糖、多糖6種內(nèi)含物含量的材料。

表1 木麻黃對(duì)星天?？剐苑旨?jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1Grading standard for resistance of Casuarina spp.to Anoplophora chinensis

1.4 取樣與樣品處理

星天牛主要以幼蟲蛀食木木麻黃邊材，為害處大多分布在距地面0.5 m以內(nèi)的樹干上。取樣時(shí)，各品系分別選擇未受害植株5株作為樣株，按品系采集樣株樹干基部0.5 m以內(nèi)的邊材，方位隨機(jī)，同一品系裝入同一自封袋中并標(biāo)記。樣品采集完畢后迅速帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理時(shí)將樣品分別裝入做好標(biāo)記的牛皮紙袋中，將牛皮紙袋放入DHG-9123A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)以105℃處理10min，再以60℃恒溫連續(xù)烘干48 h。將烘干后的樣品用XFB-500型粉碎機(jī)粉碎后過40目篩，裝入自封袋中，存于干燥器內(nèi)備用。

1.5 樣品測(cè)定

將樣品充分混勻，以“四分法”根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要稱取適量樣品進(jìn)行內(nèi)含物含量測(cè)定，平行實(shí)驗(yàn)3次。采用Folin-酚法測(cè)總酚，鎢酸鈉-磷鉬酸比色法測(cè)單寧[8]，亞硝酸鈉-硝酸鋁比色法測(cè)黃酮，考馬斯亮藍(lán)法測(cè)蛋白質(zhì)，蒽酮比色法測(cè)可溶性糖、多糖[8-11]。所有測(cè)定均利用上海普析T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)實(shí)現(xiàn)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和初步處理，采用DPS v6.85進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 木麻黃不同品系受星天牛的危害情況

本研究從2010～2012年連續(xù)3年對(duì)實(shí)驗(yàn)林內(nèi)的48個(gè)木麻黃品系受星天牛為害的情況進(jìn)行逐月調(diào)查和記錄，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示不同品系木麻黃不同年際的受害情況略有不同，但品系之間的差異卻基本穩(wěn)定，整體呈現(xiàn)為偏態(tài)分布，有蟲株率10%～35%、平均蟲口密度0.2～0.6頭/株的占絕大多數(shù)；其幼蟲蟲口密度在10月份進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)（相關(guān)研究將另文報(bào)道）。本研究以2011年10月份的調(diào)查結(jié)果作為有關(guān)統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)，從中選取抗性品系、中抗品系和感蟲品系各3個(gè)作為測(cè)試對(duì)象。

9個(gè)木麻黃品系2011年10月受星天牛幼蟲為害情況的調(diào)查結(jié)果（見表2）：惠83、惠76、惠13有蟲株率均在10%以內(nèi)，其中惠76僅2.9%的植株受害；平均蟲口密度仍以惠76最低，僅為0.04頭/株；總體受害程度輕，抗蟲性為Ⅰ級(jí)，屬于抗蟲品系。廣東A8-2、惠1、平潭2有蟲株率分別為22.22%、35%、29.09%，平均蟲口密度分別為0.28、0.45、0.33頭/株，受害程度中等，抗蟲性為Ⅱ級(jí)，為中抗品系。莆田20、惠88、惠58有蟲株率均高于60%，以惠58的76.92%最高；平均蟲口密度均高于1頭/株，以惠58的1.74頭/株最高，總體受害程度重，抗蟲等級(jí)為Ⅲ級(jí)，即感蟲。

表2 木麻黃不同品系受星天牛幼蟲蛀害情況Table 2Damaged degrees of different strains of Casuarina spp. by A. chinensis

2.2 各抗蟲等級(jí)木麻黃品系內(nèi)含物含量

采用Duncan’s新復(fù)極差法對(duì)各品系木麻黃內(nèi)含物含量進(jìn)行多重比較，結(jié)果見表3。總體上抗蟲等級(jí)高的品系，總酚、單寧、黃酮含量較高，抗蟲等級(jí)低的品系較低。

表3 不同抗蟲等級(jí)木麻黃內(nèi)含物含量?Table 3Different resistance degrees of Casuarina spp. inclusions contents

從總酚含量上看，抗性品系惠83、惠76與中抗品系存在極顯著差異，中抗品系與感蟲品系惠88、惠58亦存在極顯著差異；而抗蟲品系中的惠13總酚含量較低，與惠58差異不顯著。從單寧含量上看趨勢(shì)類似，同時(shí)惠13極顯著低于惠88和惠58。從黃酮含量上看亦同有此趨勢(shì)，同時(shí)惠13與惠58差異不顯著，顯著低于惠88；中抗品系中的廣東A8-2的黃酮含量較高，介于惠83和惠76之間，且與該兩種差異極顯著。在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平上，蛋白質(zhì)含量以惠76最高，惠83次之，品系間無(wú)明顯規(guī)律性，若將9品系按蛋白質(zhì)含量高低排序，相鄰品系間無(wú)顯著差異?？扇苄蕴且愿邢x品系中的惠88最高，抗蟲品系中的惠13最低，基本呈現(xiàn)隨抗蟲等級(jí)降低而遞增的趨勢(shì)；但若按含量高低將9個(gè)品系排序，相鄰兩者間差異不顯著。多糖含量以惠83最高，惠13最低，無(wú)明顯規(guī)律性。

2.3 各種類內(nèi)含物與木麻黃抗蟲等級(jí)和受害程度的灰色關(guān)聯(lián)度分析

為方便各內(nèi)含物因子之間的比較和對(duì)各內(nèi)含物因子與抗蟲性、受害程度進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，本研究采用z-score標(biāo)準(zhǔn)化法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱為方便數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，分別以阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3替代羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果見表4。在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種類內(nèi)含物與木麻黃抗蟲等級(jí)和受害程度的灰色關(guān)聯(lián)度分析，其參照數(shù)列，ρ∈（0,1）為分辨系數(shù)。分辨系數(shù)[12]的選值對(duì)關(guān)聯(lián)度數(shù)值的大小有一定的影響。本研究采用ρ=0.1的分辨系數(shù)，關(guān)聯(lián)矩陣見表5?？瓜x等級(jí)X1與各內(nèi)含物因子的關(guān)聯(lián)性從大到小依次為：可溶性糖X8、總酚X4、單寧X5、黃酮X6、多糖X9、蛋白質(zhì)X7；蟲株率X2與各內(nèi)含物因子的關(guān)聯(lián)性從大到小依次為：可溶性糖X8、黃酮X6、單寧X5、多糖X9、總酚X4、蛋白質(zhì)X7；與平均蟲口密度X3關(guān)聯(lián)性依次為：可溶性糖X8、蛋白質(zhì)X7、多糖X9、黃酮X6、總酚X4、單寧X5。

表4 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化Table 4Results of data standardization of nine stains

表5 各種類內(nèi)含物與木麻黃抗蟲等級(jí)和受害程度的關(guān)聯(lián)矩陣Table 5Associataed matrix of inclusions contents and resistance or damage degree of Casuarina spp.

3 結(jié)論

林間木麻黃星天牛為害情況調(diào)查表明，惠83、惠76、惠13、有蟲株率均低于10%，平均蟲口密度低于0.2頭/株，依據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)列為抗性品系；廣東A8-2、惠1、平潭2有蟲株率在11%～35%之間，平均蟲口密度在0.2～0.6頭/株之間，為中抗品系或稱為中感品系；莆田20、惠88、惠58有蟲株率和平均蟲口密度分別大于35%和0.6頭/株，為感蟲品系。

對(duì)9個(gè)木麻黃品系的內(nèi)含物含量進(jìn)行多重比較，結(jié)果表明，各品系的不同內(nèi)含物均存在明顯的差異，具體表現(xiàn)為：抗蟲等級(jí)較低、有蟲株率和平均蟲口密較高的品系，其總酚、單寧、黃酮等次生物質(zhì)含量大多較低。這是由于次生物質(zhì)如總酚、單寧、黃酮對(duì)植物的抗蟲性有重要作用，可影響昆蟲消化和代謝，推遲發(fā)育進(jìn)度，甚至造成死亡，雒瑤瑜[13-15]等的研究得出類似的結(jié)論；同時(shí)次生物質(zhì)在一定程度上降低適口性，導(dǎo)致昆蟲的不選擇，趙惠燕等[16]對(duì)小麥蚜蟲的研究也表明這一點(diǎn)。蛋白質(zhì)和總糖在11個(gè)品系間無(wú)明顯規(guī)律性。蛋白質(zhì)作為植物代謝的橋梁，其作用機(jī)制是復(fù)雜的[17]，難以從總蛋白的含量上看出品系間的差異。值得注意的是可溶性糖含量隨抗蟲等級(jí)的降低呈升高趨勢(shì)，與次生物質(zhì)相反。這是由于糖分是重要的營(yíng)養(yǎng)來源，具有強(qiáng)烈的激食作用，與感蟲性有一定關(guān)系。

灰色關(guān)聯(lián)度分析表明抗蟲等級(jí)與可溶性糖的關(guān)聯(lián)度最大，總酚、單寧、黃酮次之，再次是多糖和蛋白質(zhì)?？梢娍扇苄蕴桥c木麻黃抗星天牛能力有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性，總酚、單寧、黃酮與之有較強(qiáng)的正相關(guān)系。黃酮、單寧以及其他的酚類物質(zhì)間存在一定的互變性[18-19]，因此酚類物質(zhì)整體可視為木麻黃對(duì)星天牛一個(gè)化學(xué)防御系統(tǒng)。

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Correlation of inclusions contents of different Casuarina spp. strains and resistibility to Anoplophora chinensis

LIN Xiu-qin1,2, HUANG Jin-shui2, CAI Shou-ping2, KE Yu-zhu2, ZENG Li-qiong2, HE Xue-you2,CHEN Shun-li1, WU Hui-zhong3, LI Xiu-ming3
(1. Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China; 2. Fujian Academy of Forestry, Fuzhou 350012, Fujian,China; 3.Chihu State-owned Forest Farm, Quanzhou 362100, Fujian, China)

Anoplophora chinensis(Forster) is main dangerous trunk borer to the coastal shelter-forest system ofCasuarinaspp.. For studying the relationship between the inclusions contents ofCasuarinaand damage caused byAnoplophora chinensis(Forster) and the insect resistance mechanism ofCasuarinaspp, seeking the most important resistance factor, the experiments were carried out in Chihu communal forests in Huian county. The representative resistance strains (Hui83, Hui76 and Hui13), the medium resistance strains(GuangdongA8-2, Hui 1 and Pingtan2), the susceptible strains (Putian20, Hui88 and Hui58) were chosen to measure their sapwood’s inclusions contents, and the multiple comparisons and grey correlation degree analysis were performed based on the contents of inclusions and the damages surveys of 48 strains in 2010～2012. The results show that on the whole, the higher resistance strains had the higher contents of total phenols, tannins and fl avones, and lower contents of soluble sugar; the gross protein’s and total sugar’s were random; the soluble sugar had the highest correlation with resistance, followed by total phenols, fl avones and tannins.

Casuarinaspp.; inclusions; insect resistance;Anoplophora chinensis(Forster)

S763.38

A

1673-923X(2014)05-0037-05

2013-05-31

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題資助項(xiàng)目（2009BADB2B02）；國(guó)家林業(yè)局南方山地用材林培育、福建省森林培育與林產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目

林秀琴（1986-），女，福建寧德人，碩士研究生，研究方向：林業(yè)有害生物綜合控制技術(shù)研究

黃金水（1955-），男，福建莆田人，教授級(jí)高級(jí)工程師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：林業(yè)有害生物綜合控制技術(shù)研究與推廣；

E-mail：hjs0591@126.com

[本文編校：吳毅]