茉莉酸甲酯和水杨酸诱导棉花抗虫性的初步研究

本文以第一到第二真叶期的中棉37为研究对象,采用土培生测法和物理计量法,从生理生化的角度研究了施用外源茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)处理后真叶期棉花后对棉叶内营养物质、酚酸类次生代谢产物以及防御蛋白酶活性的诱导效应机制;并且在不同时间、浓度、外源物三个因素的基础之上,对棉叶中生理生化物质与防御蛋白酶活性进行单因变量2因素(时间、浓度)和3因素(时间、浓度、外源物)方差分析和多重比较,以期从时序和浓度变化角度探讨外源茉莉酸甲酯和水杨酸的诱导抗虫机制.此外,将不同浓度的茉莉酸甲酯和水杨酸处理4d后的棉叶喂食棉蚜,测定棉蚜发育历期、存活率、繁殖率和体重等生长发育,为棉蚜的生物防治提供了理论和实践基础.具体研究结果如下:1.外源MeJA和SA处理后能明显诱导棉叶营养物质含量的降低,其诱导效应与外源物、处理时间以及处理浓度有关.(1)随着处理时间的延长,棉叶中可溶性糖、蛋白质、游离氨基酸含量呈先下降后上升的变化趋势,具有"V"型变化特点.处理后第2d对棉叶可溶性糖和游离氨基酸含量的诱导效应最强,含量最低,棉叶蛋白质含量在处理后第4d的诱导含量最低.(2)不同浓度外源MeJA处理后,0.5mmol/L对棉叶游离氨基酸和可溶性糖含量的诱导效应最大;SA处理对棉叶游离氨基酸含量和可溶性糖含量的诱导效应具有浓度递增效应,0.5mmol/L与5mmol/L处理后蛋白质含量显著低于对照处理7%~8.52%,且两者间无明显差异.此外,由单因变量3因素方差分析和多重比较,表明外源MeJA较SA对棉叶营养物质含量的诱导效应更为明显.2.外源MeJA和SA处理后能明显诱导棉叶酚类次生代谢产物含量的升高.(1)随处理时间的延长,棉叶中黄酮、单宁和总酚含量的呈均倒"V"型的变化趋势,经单变量2因素多重比较表明,不同时间、浓度以及它们的交互作用对棉叶中黄酮、单宁和总酚含量的诱导效应差异显著(P<0.001).MeJA和SA处理后第4d对棉叶黄酮和总酚含量的诱导效应最为显著,含量显著高于其他时间处理;MeJA处理后第4d和SA处理第6d对单宁含量的诱导效应明显高于其他时间处理.(2)MeJA0.5mmol/L和SA5mmol/L处理后对棉叶中黄酮、单宁、总酚含量的诱导效应最大.此外,经单变量3因素多重比较表明,外源MeJA处理对棉叶中单宁、黄酮和总酚含量诱导效应均明显大于SA处理.3.外源MeJA和SA处理后能明显诱导棉叶内防御蛋白酶活性的升高.由单因变量2因素和3因素方差分析和多重比较表明,不同时间、浓度、外源物(MeJA或SA)以及他们的交互作用对棉叶PPO、PAL、CI和TI活性的诱导效应均差异显著(P<0.001).(1)外源MeJA和SA后,随时间的延长,棉叶中PPO、PAL、CI和TI活性随时间的延长呈先上升后下降,随后又上升的变化趋势.MeJA和SA处理后第4d对棉叶PPO和PAL活性的诱导效果显著高于其他时间处理,MeJA处理分别在第4d和第6d对棉叶TI和CI活性的诱导效应最为显著,SA处理后,第4d棉叶TI活性上升到最大值,第4、8、6d后CI活性最高,且他们间无明显差异(P=0.087).(2)MeJA0.5mmol/L、5mmol/L和SA5mmol/L处理对PPO活性含量的诱导效应最大,高于对照约37.80%~38.26%和31.31%.MeJA0.5mmol/L和SA5mmol/L处理后PAL活性最高,诱导效应最强,显著高于对照32.07%和10.38%.MeJA0.5mmol/L处理后对棉叶TI和CI活性的诱导效应最为显著,分别明显高于对照处理30.77%和19.92%.经单变量3因素多重比较表明,外源MeJA处理对棉叶中PPO、PAL、TI和CI活性的诱导效应明显大于SA处理.4. MeJA和SA处理会对棉蚜的生长发育造成一定的影响.(1)外源MeJA和SA处理对棉蚜若虫的发育历程均具有明显的诱导延缓作用,MeJA0.5mmol/L与MeJA5mmol/L对若蚜发育的延缓作用最为显著,其发育历期较对照延长1.67~1.77d.MeJA与SA处理对总若蚜期存活率无明显诱导效应(P>0.05).(2)MeJA与SA处理后均能明显降低棉蚜的产仔量,MeJA0.5mmol/L处理后,棉蚜产仔量最低,显著低于对照处理11.37头.(3)若蚜(3龄期)和成蚜取食经外源MeJA和SA处理的棉叶后体重明显降低,MeJA0.05mmol/L处理后若蚜体重最低,显著低于对照处理50%.根据单因素方差分析和多重比较表明,MeJA与SA处理对棉蚜净增值率、发育历期、内禀增长率、种群倍增时间具有明显诱导效应,外源MeJA0.5mmol/L处理后能明显抑制棉蚜的繁殖和种群扩散、发展趋势.