黃瓜葉片營養(yǎng)物質(zhì)與抗蚜性的關(guān)系研究

李田田 姜文芝 谷停停 劉永月 許建鵬 劉桂軍 曹辰興

摘要：為探明營養(yǎng)物質(zhì)與黃瓜抗蚜性的關(guān)系，為黃瓜抗蚜性鑒定以及抗蟲品種的選育提供理論依據(jù)，本研究以感蚜黃瓜為對(duì)照，分別測定高抗材料118號(hào)、中抗材料227號(hào)和311號(hào)以及低抗材料321號(hào)接種蚜蟲前后葉片可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸總量、脯氨酸等營養(yǎng)物質(zhì)含量及其變化規(guī)律。結(jié)果表明：黃瓜葉片可溶性糖和脯氨酸含量與黃瓜抗蚜性呈正相關(guān)；游離氨基酸含量與抗蚜性呈負(fù)相關(guān)；黃瓜接種蚜蟲后可溶性蛋白的增長量與抗蚜性呈正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：黃瓜；抗蚜性；營養(yǎng)物質(zhì)：相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S642.203.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）10-0044-05

黃瓜（Cucumis sativus L.）又稱胡瓜、青瓜，屬于葫蘆科黃瓜屬植物，是一種在世界范圍內(nèi)廣泛種植的蔬菜作物，在中國為主要的溫室蔬菜作物之一。瓜蚜又稱棉蚜，是黃瓜栽培生產(chǎn)的主要害蟲之一，常導(dǎo)致葉片皺縮、卷曲、畸形，嚴(yán)重時(shí)引起枝葉枯萎甚至整株死亡。同時(shí)，蚜蟲還能導(dǎo)致多種病毒病的傳播與流行。目前對(duì)蚜蟲的防治主要以化學(xué)防治為主，近年來隨著人們對(duì)化學(xué)防治的顧慮以及蚜蟲抗藥性的提高，抗蟲品種的利用成為最經(jīng)濟(jì)有效的植物蟲害控制途徑，培育抗蚜黃瓜品種顯得尤為重要[1]。利用植物抗性來防治蚜蟲是目前最經(jīng)濟(jì)有效的措施，所以選育抗蚜性強(qiáng)、性狀優(yōu)良的黃瓜品種刻不容緩[2]。植株遭受蚜蟲侵染時(shí)，其營養(yǎng)物質(zhì)含量會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，以產(chǎn)生對(duì)害蟲不利的反應(yīng)，減少蚜蟲危害?？扇苄蕴?、可溶性蛋白、游離氨基酸、脯氨酸等營養(yǎng)物質(zhì)含量的高低是鑒定植物抗蟲性的重要依據(jù)[3]。

本試驗(yàn)對(duì)不同抗蚜材料接種蚜蟲前后的不同營養(yǎng)物質(zhì)含量及其變化規(guī)律進(jìn)行了研究，以期為明確黃瓜抗蚜機(jī)制以及選育和利用抗蚜品種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1供試黃瓜材料已篩選出的抗蚜資源118號(hào)、227號(hào)、311號(hào)、321號(hào)，其中118號(hào)為高抗材料，227號(hào)和311號(hào)為中抗材料，321號(hào)為低抗材料。以不抗蚜材料“大青把”為對(duì)照（CK）。以上材料均由本研究室提供。

1.1.2供試蟲源山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站內(nèi)黃瓜植株上自然發(fā)生的瓜蚜，選擇生長健壯的成蟲作為接種蟲源。

1.2試驗(yàn)方法

將各供試黃瓜材料于2015年3月22日種植在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站日光溫室內(nèi)，每種材料種植15株，常規(guī)管理。于結(jié)果期接種蚜蟲，每株接種30頭，為期10天，分別于接種前、接種后第1、4、7、10天采集樣品測定其營養(yǎng)物質(zhì)含量?？扇苄蕴堑臏y定采用蒽酮比色法[4]，可溶性蛋白的測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[5]，游離氨基酸的測定用茚三酮法[6]，脯氨酸的測定用酸性茚三酮法[7]。

1.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制作圖表，用DPS 7.05進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1不同黃瓜材料接種蚜蟲前后可溶性糖含量的變化

由圖1可知，未接種蚜蟲時(shí)，對(duì)照黃瓜葉片可溶性糖含量最低；118號(hào)可溶性糖含量顯著高于其它材料，比對(duì)照高39.41%；227號(hào)和311號(hào)兩者含量相近，無顯著性差異，但顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照高28.16%、28.97%；321號(hào)比對(duì)照高9.77%，亦達(dá)到顯著水平。接種蚜蟲后，不同黃瓜材料可溶性糖含量都呈現(xiàn)先上升后降低趨勢，且高峰期出現(xiàn)在第7天。第7天時(shí)不同材料之間可溶性糖含量差異顯著，由高到低依次是118號(hào)、311號(hào)、227號(hào)、321號(hào)，分別比對(duì)照高42.63%、32.67%、25.35%、18.40%。118號(hào)、227號(hào)、311號(hào)試材植株葉片在蚜蟲接種前后可溶性糖含量始終顯著高于對(duì)照品種，321號(hào)除接種第1天時(shí)可溶性糖含量低于對(duì)照外其他時(shí)間均高于對(duì)照。這表明蚜蟲為害誘導(dǎo)黃瓜葉片加速合成可溶性糖，增加蚜蟲的碳代謝負(fù)擔(dān)，從而降低蚜蟲繼續(xù)取食為害達(dá)到防蟲的效果。

2.2不同黃瓜材料接種蚜蟲前后可溶性蛋白含量變化

由圖2可以看出，未接種蚜蟲時(shí)，118號(hào)可溶性蛋白含量最高，對(duì)照與321號(hào)無顯著性差異且低于118號(hào)，227號(hào)與311號(hào)的含量最低且無顯著性差異。接種蚜蟲后第1天，所有黃瓜材料葉片可溶性蛋白含量均降至最低值，表明植株對(duì)蟲害做出了迅速反應(yīng)，通過減少可溶性蛋白含量來減輕蟲害。隨后所有材料植株葉片可溶性蛋白含量又迅速增加，這是由于蟲害脅迫下植株組織產(chǎn)生的防御性酶及毒蛋白含量猛增，以達(dá)到抗蟲的目的。各抗蚜材料植株葉片可溶性蛋白含量在接

種蚜蟲后第4天達(dá)最大值，隨后降低又緩慢回升，到第10天恢復(fù)到接種水平，而對(duì)照葉片可溶性蛋白含量上升緩慢，到第7天才達(dá)到最高值，隨后下降。與對(duì)照相比，抗性材料對(duì)蚜蟲反應(yīng)敏感，可溶性蛋白含量下降迅速，而后又形成對(duì)害蟲有毒的毒蛋白等，可溶性蛋白含量又迅速增加到峰值，其中118號(hào)反應(yīng)最敏感，這是黃瓜抗蚜性最好的依據(jù)之一。

2.3不同黃瓜材料接種蚜蟲前后游離氨基酸含量的變化

游離氨基酸是黃瓜植株的重要營養(yǎng)成分之一，對(duì)取食害蟲的生長及發(fā)育有重要影響，遭受害蟲危害后，植株通過迅速降低游離氨基酸含量達(dá)到抗蟲的目的。由圖3可知，未接種時(shí)，不同黃瓜材料葉片游離氨基酸含量各不相同，其中，對(duì)照游離氨基酸含量顯著高于其它材料，抗性材料118號(hào)的含量顯著低于其它編號(hào)材料，比對(duì)照低28.38%； 321號(hào)、227號(hào)、311號(hào)之無顯著性差異，位于對(duì)照和118號(hào)之間，分別比對(duì)照低11.12%、14.42%、18.25%。因此，黃瓜葉片游離氨基酸含量與其抗蚜等級(jí)正好相反。接種蚜蟲后，所有材料葉片游離氨基酸含量第1天后均迅速下降，隨后緩慢下降再緩慢上升，接種蚜蟲后10天內(nèi)，抗性材料118號(hào)的游離氨基酸含量始終保持最低，感蚜對(duì)照含量始終處于最高，表明黃瓜葉片游離氨基酸含量與黃瓜抗蚜能力呈負(fù)相關(guān)。

2.4不同黃瓜材料接種蚜蟲前后脯氨酸含量的變化

脯氨酸是植物體內(nèi)一種重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，當(dāng)植株處于逆境條件下其含量迅速增加，以保護(hù)植物的膜系統(tǒng)。由圖4可知，未接種蚜蟲時(shí)，不同黃瓜材料葉片脯氨酸含量各不相同，感蚜對(duì)照含量最低，各抗蚜材料皆比感蚜對(duì)照的脯氨酸含量高。接種蚜蟲后，所有黃瓜材料脯氨酸含量均呈現(xiàn)先增高后降低趨勢，于第7天出現(xiàn)高峰，而且感蚜對(duì)照脯氨酸含量始終低于其它抗蚜材料。隨著危害程度增加，各抗蚜材料與對(duì)照的差距逐漸拉大，接種蚜蟲第7天時(shí)，227號(hào)脯氨酸含量最高，比對(duì)照高9.92%；其次是118號(hào)，比對(duì)照高8.19%，與227號(hào)無顯著性差異；再次之是311號(hào)，比對(duì)照高7.68%，與227號(hào)無顯著性差異，321號(hào)亦顯著高于對(duì)照，與311號(hào)無顯著性差異。因此，較高的脯氨酸含量是植株抗蚜的依據(jù)之一。

3討論與結(jié)論

植物與昆蟲的關(guān)系既微妙又復(fù)雜，當(dāng)昆蟲遭受蟲害脅迫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列生理生化反應(yīng)來提高自身防御能力[8]。

可溶性糖是植物體內(nèi)一種重要的逆境調(diào)節(jié)物質(zhì)，寄主植物內(nèi)的可溶性糖是昆蟲所必需的營養(yǎng)物質(zhì)之一。目前，對(duì)于可溶性糖含量與植物抗蟲性之間的關(guān)系，研究結(jié)果不一，有的學(xué)者認(rèn)為可溶性糖含量越低，植物抗性越強(qiáng)[9，10]；也有學(xué)者認(rèn)為可溶性糖含量越高，植物抗性越強(qiáng)[11，12]；還有的學(xué)者認(rèn)為植物可溶性糖含量水平與植物的抗蟲性無關(guān)[13]。本研究中，未接種蚜蟲時(shí)，抗蚜等級(jí)越高的黃瓜葉片可溶性糖含量越高，說明黃瓜葉片可溶性糖含量與抗蚜性呈正相關(guān)關(guān)系，這與金銳德等[14]對(duì)棉花葉螨以及謝永壽等[15]對(duì)麥長管蚜的研究結(jié)論一致。接種蚜蟲后各抗蚜材料可溶性糖含量都呈先上升后下降的趨勢，而且各抗蚜材料可溶性糖含量顯著高于感蚜對(duì)照，這表明黃瓜葉片可溶性糖含量越高，抗蚜能力越強(qiáng)。

蚜蟲通過吸取植物組織汁液，將其中的可溶性蛋白轉(zhuǎn)化為自身所需的蛋白形式，滿足生長發(fā)育的要求，所以可利用的可溶性蛋白含量越高越易吸引蚜蟲取食。但是植物組織所含有的可溶性蛋白，一部分是能夠被蚜蟲吸收利用的蛋白，另一部分是對(duì)害蟲具有毒害作用的毒蛋白[16]。國內(nèi)外學(xué)者的許多研究表明蛋白質(zhì)含量與植物的抗蟲性有重要關(guān)系。Southwood等[17]研究發(fā)現(xiàn)，寄主植物可溶性蛋白含量越高，取食昆蟲的繁殖速率越快且越易吸引蚜蟲取食。但 Chen等[18]通過對(duì)玉米抗秋粘蟲的研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含量越高，玉米自交系的抗蟲能力越強(qiáng)；王興亞等[19]對(duì)大豆抗蚜及張春妮[20]對(duì)甘藍(lán)抗蚜的研究也有相似的結(jié)果。本研究發(fā)現(xiàn)未接種蚜蟲時(shí)，各黃瓜材料可溶性蛋白含量由高到低分別是118號(hào)、對(duì)照、321號(hào)、227號(hào)、311號(hào)，接種蚜蟲后，所有黃瓜材料可溶性蛋白含量均迅速降低，第1天時(shí)降到最低值，降低量由高到低分別是118號(hào)、對(duì)照、321號(hào)、227號(hào)、311號(hào)，可溶性蛋白含量迅速降低是植株對(duì)害蟲侵染的應(yīng)激反應(yīng)。這與Mattson和 Moneill的研究結(jié)果一致。第1天以后，各黃瓜材料可溶性蛋白含量迅速升高，118號(hào)、227號(hào)、311號(hào)、321號(hào)于第4天時(shí)出現(xiàn)含量高峰，對(duì)照材料與第7天出現(xiàn)含量高峰，且增幅較小。這可能是由于黃瓜體內(nèi)合成了較多的毒蛋白，以提高黃瓜抗蚜性，對(duì)照增長緩慢，對(duì)蚜蟲抗性不強(qiáng)。說明黃瓜抗蚜性與接種蚜蟲后可溶性蛋白的增長量呈正相關(guān)。

蚜蟲通過吸取寄主植物汁液來獲取氨基酸，轉(zhuǎn)化為自身所必需的氨基酸以及合成蛋白質(zhì)，以滿足自身的各項(xiàng)生命活動(dòng)。陳玉茶等[21]發(fā)現(xiàn)抗蚜黃瓜品種比感蚜品種的游離氨基酸含量低，而且接種蚜蟲后游離氨基酸含量逐漸降低。吳振廷等[22]研究發(fā)現(xiàn)棉花葉片氨基酸含量越高，蚜蟲的繁殖與生長速率越快。本研究結(jié)果表明，接種蚜蟲前后，感蚜對(duì)照黃瓜葉片游離氨基酸含量顯著高于其它抗蚜材料，且接種蚜蟲后游離氨基酸含量逐漸降低，說明黃瓜葉片游離氨基酸總量與黃瓜抗蚜能力呈負(fù)相關(guān)，這與以上學(xué)者研究結(jié)果一致。

植物體內(nèi)氨基酸的含量、種類與植物抗蚜性緊密相關(guān)[23，24]。黃瓜植株體內(nèi)含有多種氨基酸，如谷氨酸、脯氨酸、賴氨酸、天冬氨酸等。其中脯氨酸是抗性表現(xiàn)最突出的一種氨基酸，是植物體內(nèi)一種最重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在正常環(huán)境下植物體內(nèi)脯氨酸維持在較低水平，但當(dāng)植物受到外界脅迫時(shí)，其含量會(huì)隨之提高以維持植物細(xì)胞與環(huán)境的滲透平衡，具有防止質(zhì)膜損壞以及提高酶活性等功能，從而提高植物抗逆性，所以脯氨酸是植物機(jī)體防御的有效物質(zhì)。段燦星等[25]研究發(fā)現(xiàn)受灰飛虱脅迫的不同水稻品種，抗蟲品種脯氨酸的上升幅度高于感蟲品種。周福才等[26]亦發(fā)現(xiàn)黃瓜葉片中游離脯氨酸含量在瓜蚜取食后呈上升趨勢。本研究結(jié)果表明，未接種蚜蟲時(shí)各抗蚜黃瓜材料脯氨酸含量皆顯著高于感蚜對(duì)照，接種蚜蟲后，則均呈單峰曲線增長，且各抗蚜材料脯氨酸含量始終高于感蚜對(duì)照，因此，脯氨酸含量越高黃瓜抗蚜性越強(qiáng)，這與前人研究結(jié)果一致。

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