全 文 ：福建林学院学报　2005, 25(4):304 ～ 307
Jou rna l of Fujian Co llege of Fo restry
锥栗抗栗瘿蜂性与苯丙氨酸解氨酶活性的关系①
吴　晖1 , 陈顺立 1 , 黄红青2 , 黄振裕 3 , 钟永兴 1
(1.福建农林大学 , 福建 福州 350002;2.福建省建瓯水西林场 , 福建 建瓯 353100;
3.福建省森林病虫害防治与检疫站 , 福建 福州 350003)
摘要:通过测定未受栗瘿蜂为害和受害 2种条件下不同抗栗瘿蜂性锥栗品种叶片的 PAL活性 ,
研究锥栗抗栗瘿蜂与 PAL活性的关系 .结果表明:未受栗瘿蜂为害时 , 抗 、感品种 PAL活性
无明显差异;栗瘿蜂的为害胁迫可诱导抗栗瘿蜂品种 PAL活性提高 , 感虫品种不产生诱导反应 .
关键词:锥栗;栗瘿蜂;抗虫性;苯丙氨酸解氨酶
中图分类号:S722. 36, S768. 6　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1001-389X(2005)04-0304-04
The relationship between the resistance ofCastanea henryi against
Dryocosmus kuriphilus and phenylalan ine ammonia-lyase
WU Hu i
1 , CHEN Shun-li1 , HUANG Hong-q ing2 , HUANG Zhen-yu3 , ZHONG Yong-xing1
(1.Fu jianAgricu ltu re and Forestry Un iversity, Fu zhou 350002, Ch ina;2. Shu ixi Forest Farm of J ian′ou, Fu jian Province,
J ian′ou 353100, Ch ina;3.G eneral S tation of Fores tD isease and In sectPest Con trol andQu arantine of Fu jian P rovin ce, Fu zhou 350003, Ch ina)
Abstrac t:The rela tionship between the re sistance ofCastanea henry i againstDryocosmus kuriph ilus and the ac tiv ity o f pheny lalanine
amm onia-lyase (PAL) w as studied by de te rm in ing the ac tivity o f PAL in the leave s o f diffe rent resistant varie ties ofC. henry i unde r
diffe rent damage conditions. I twa s indica ted tha t therew as no difference in the PAL activ ity be tw een resistan varie ties and suscep ti-
b le one sw hen all va rie ties w ere no t harm ed byD. kuriphilus, m eanwhile the PAL activ ity of resistan varie ties increa sed as induced
by the ha rm o fD. kuriphilus, bu t the PAL ac tiv ity of susceptib le va rie ties d id no t response to the harm.
K ey words:Castanea henryi;Dryocosmus kuriphilus; re sistance;pheny la lan ine amm onia-lya se
栗瘿蜂 (Dryocosmus kuriphilus Yasuma tus)是锥栗 [ Castanea henryi (Skan) Reld. etW ils.]的主要害
虫 .近年来 , 为利用锥栗品种的抗虫性开展栗瘿蜂的综合治理 , 许多学者从多个方面研究锥栗品种对栗
瘿蜂的抗性 [ 1 ～ 6] .但对于酶的活性对锥栗抗虫性的影响尚未见报道 .苯丙氨酸解氨酶 (pheny lalanine am-
mon ia-ly ase, PAL)是连接初级代谢和苯丙烷类代谢 , 催化苯丙烷类代谢第一步反应的酶 , 是苯丙烷类代
谢的关键酶和限速酶 , 也是苯丙烷类代谢途径中研究最多的酶[ 7] .大量研究证明 , PAL在植物抗病性中
起着重要作用[ 8 ～ 13] , 许宁等[ 14] 、 李润植等 [ 15]的研究表明 , PAL对植物抗虫性也有影响 .本研究选择 4
个对栗瘿蜂有不同抗性的锥栗品种 , 测定其受栗瘿蜂为害植株与未受害植株 PAL活性 , 分析其变化 ,
探讨 PAL活性与锥栗品种对栗瘿蜂抗性的关系 .
1　材料与方法
1.1　供试材料
选取嫁接茅榛 、 红紫榛 、乌壳长芒和中尖嘴 4个品种 , 其中嫁接茅榛和红紫榛对栗瘿蜂抗性强 , 乌
壳长芒和中尖嘴对栗瘿蜂抗性弱 .吴晖等 [ 5]在研究 8个锥栗品种对栗瘿蜂抗性时 , 将锥栗对栗瘿蜂的抗
性分为 5级 , 其中 , 嫁接茅榛是 1级抗栗瘿蜂品种 , 红紫榛是 2级 , 乌壳长芒和中尖嘴则是 5级抗栗瘿
蜂品种 .
试验地选在锥栗主产区———福建省建瓯市 , 在该市水源乡温洋村中选择栗瘿蜂危害严重 , 且无其它
病虫害危害的锥栗林 (6年生同龄林 ).在该试验林中随机选取供试品种各 4株作为标准株 , 分为 2组 ,
①　基金项目:福建省科技厅科学基金资助项目(K97040).
　第 1作者简介:吴　晖(1973-), 男 , 福建永定人 , 讲师 , 从事森林昆虫学研究 .
　收稿日期:2005-05-20;修回日期: 2005-07-26.
DOI牶牨牥牣牨牫牫牪牬牤j牣cnki牣j fcf牣牪牥牥牭牣牥牬牣牥牥牬
　第 4期　　　　　　　　　　　吴　晖等:锥栗抗栗瘿蜂性与苯丙氨酸解氨酶活性的关系
每组 2株 .一组摘除全部虫瘿 , 并于 5月上旬至 7月底期间套笼 , 以防栗瘿蜂成虫产卵 .摘除虫瘿的标
准株第 2年供试 .另一组不作任何处理 , 任其受栗瘿蜂危害 .
1.2　采样方法
栗瘿蜂产卵于当年生枝梢的芽内 , 并在受害芽萌发成枝叶后 , 于当年生枝梢的叶片上形成虫瘿 , 栗
瘿蜂幼虫潜伏于虫瘿内为害 .因此 , 采集锥栗当年生枝梢上的叶片做样品 , 测定 PAL活性 .自 4月初栗
芽萌动 、展叶始 , 至 8月中旬栗瘿蜂幼虫停止活动止 , 每隔 15 d采样 1次 .去害组于标准株上随机采
当年生枝条上的叶片 , 受害组则于标准株上随机采当年生枝条上有虫瘿的叶片 .叶片采下后 , 迅速冰
冻 , 带回实验室测定 PAL活性 .
1.3　PAL测定方法
称取锥栗叶片 1.0 g, 剪碎 , 加不溶性 PVP 0.50 g, 石英砂 2.00 g, 以及 10mL 0.1mo l L -1 pH为
8.8的硼酸缓冲液 [内含 5 mmo l L - 1巯基乙醇 、1mmo l L -1 EDTA以及 5%甘油 (v /v)] , 在冰浴中研磨 、
匀浆 , 以双层纱布过滤 .将滤液于 10 000 r m in- 1、 4℃离心 20m in, 上清液即为酶液 .取 2mL硼酸缓
冲液 , 1mL苯丙氨酸 , 加入 1 mL酶液作反应液 .对照液中不加酶液 , 多加 1 mL硼酸缓冲液 .将反应
液于 40 ℃水浴恒温 30m in, 用 0.5mL 6 mo l L - 1HC l终止反应 .将反应液于 290 nm处比色 [ 16] .以上实
验重复 2次 .同一组中相同品种的 2标准株叶片的测定结果合并取平均值 .
2　结果与分析
2.1　无栗瘿蜂为害胁迫的各品种锥栗植株 PAL活性
图 1　未受栗瘿蜂为害锥栗品种 PAL活性
Figure 1　Th e PAL activi ty of varieties ofC. henryi w ithou t dam age ofD. kuriph ilus
去害处理后 , 供试各品
种锥栗植株 PAL活性见图 1.
在不同的生长期 , 锥栗植株
PAL活性有高低变化 .品种不
同 , 其变化的幅度各异 .从 4
个品种比较来看 , 乌壳长芒
PAL活性变化较小 , 其 PAL
活性在 4 ～ 8月均较高 .中尖
嘴 PAL活性变化幅度最大 , 5
月中旬与 7月下旬相差 0.61
Un it g- 1 Fw m in-1 .乌壳长芒
和中尖嘴均为感虫品种 , 二者
PAL活性变化幅度相差很大 ,
可见 PAL活性的稳定程度与品种对栗瘿蜂的抗性无关 .红紫榛和嫁接茅榛 PAL活性变化趋势较为一致 ,
在 5月中旬 、 6月中下旬 、 7月下旬出现了 3个高峰 , 其余时间处于较低的水平 .虽然抗虫品种 PAL活
性于 5月中旬和 6月中下旬处于峰值 , 但此时感虫品种的 PAL活性比抗虫品种高 .7月下旬时 , 感虫品
种乌壳长芒的 PAL活性也仅略低于红紫榛 , 而高于嫁接茅榛 .因此各品种锥栗植株 PAL活性的峰值不
能成为判别品种对栗瘿蜂抗性的指标 .从图 1可以看出 , 各品种锥栗植株 PAL活性与品种对栗瘿蜂的
抗性之间没有明显规律性相关 .因此 , 未受栗瘿蜂为害时 , 锥栗品种 PAL活性的高低与其对栗瘿蜂抗
性的高低无关 .
2.2　栗瘿蜂为害胁迫的各品种锥栗植株 PAL活性
栗瘿蜂为害胁迫条件下 , 各供试品种 PAL活性见图 2.从图 2可以看出 , 抗虫品种嫁接茅榛和红紫
榛 PAL活性变化规律较一致 , 除了 5月下旬有一个低谷 , 其余时间均保持较高的水平 .
在福建省 , 栗瘿蜂于 4月上旬开始活动取食 , 4月下旬逐渐老熟化蛹 , 5月下旬成虫开始羽化 , 6
月中旬大部分成虫出瘿 , 不久即产卵 .幼虫 8月初孵出 , 随后形成不明显的虫瘿 , 并在瘿内越冬 [ 17] .根
据栗瘿蜂在福建锥栗中心产区的生活史 , 5月下旬之前 , 是栗瘿蜂幼虫期和蛹期 , 此时抗虫品种 PAL活
性保持较高水平 .5月下旬至 6月上旬 , 是栗瘿蜂成虫羽化 、 出瘿时期 , 抗虫品种 PAL活性较低 .而在
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　第 25卷
图 2　栗瘿蜂危害下锥栗品种 PAL活性
Figure 2　Th e PAL activity of varieties ofC. henryi w ith dam age ofD. kuriph ilus
栗瘿蜂产卵至幼虫孵化 ,
抗虫品种 PAL活性均保持
在较高水平 .说明当抗虫
品种植株体内存在栗瘿蜂
个体(包括幼虫 、蛹 、卵 )时 ,
PAL活性保持在较高水平 .
2个感虫品种的 PAL
活性在大多数时间内比抗
虫品种低 .5月中旬到 6月
中旬 , 感虫品种 PAL活性
与抗虫品种基本持平 , 6月
中旬乌壳长芒 PAL活性明
显比抗虫品种高 .其余时间都是感虫品种 PAL活性比抗虫品种低 .
可见 , 在遭受栗瘿蜂为害后 , 抗虫品种和感虫品种的 PAL活性表现出了差异 , 抗虫品种 PAL活性
在栗瘿蜂幼虫期和卵期比感虫品种高 .
2.3　栗瘿蜂为害胁迫诱导的锥栗品种 PAL活性变化
栗瘿蜂的为害胁迫可诱
导锥栗植株 PAL活性发生
变化 , 但品种抗性不同对栗
瘿蜂为害胁迫的应激反应各
异 (表 1).从 4月下旬到 8
月中旬 , 抗虫品种嫁接茅榛
和红紫榛受栗瘿蜂为害胁迫
时的 PAL活性均比未受胁
表 1　栗瘿蜂为害胁迫诱导的锥栗品种 PAL活性变化
Tab le 1　The change of PAL act ivity of varieties of C. h en ryi indu ced by the harm ofD. ku riph ilus
日期 4. 24 5. 11 5. 27 6. 11 6.25 7.12 7.28 8. 10
嫁接茅榛 0. 25 0. 15 0. 07 0. 01 0.14 0.15 0.05 0. 24
红紫榛 0. 19 0. 14 0. 04 0. 01 0.12 0.15 0.02 0. 31
乌壳长芒 - 0. 01 0. 03 -0. 26 -0. 05 -0.10 -0.11 -0.17 - 0. 19
中尖嘴 - 0. 33 0. 18 0. 07 -0. 10 -0.18 -0.06 0.05 - 0. 18
迫时高 , 而这段时间内感虫品种乌壳长芒和中尖嘴的 PAL活性则受胁迫时比未受胁迫时低 .说明栗瘿
蜂为害胁迫可诱导抗虫锥栗品种 PAL活性升高 , 而感虫品种受到栗瘿蜂为害胁迫后 , PAL活性降低 .
受栗瘿蜂为害胁迫后 , 抗性品种 PAL活性升高 , 可以看作是抗性品种对栗瘿蜂为害作出的应激反
应 .4月下旬和 8月中旬 (这 2个时期均为栗瘿蜂幼虫为害期 ), 抗虫品种 PAL活性升高较多 , 达 0.19 ～
0.31 Un it g- 1 Fw m in-1 , 说明抗虫品种对栗瘿蜂幼虫为害最为敏感 , 应激反应最为明显 .
感虫品种在受到栗瘿蜂为害胁迫后 , 其 PAL活性降低 .这可能是因为受栗瘿蜂为害后 , 感虫品种
体内没有产生诱导反应 , 且因为虫害 , 使得树势衰弱 , 生命力降低 , 代谢水平下降 , 才导致体内 PAL
活性降低 .锥栗植株因受栗瘿蜂严重危害而致死亡 , 就是植株代谢水平下降太多 , 树势过度衰弱所致 .
3　讨论
PAL是苯丙烷类代谢的关键酶和限速酶 .苯丙烷类代谢的直接或间接产物中包含酚类植保素 (香豆
素 、绿原酸 、儿茶酚等 )和异黄酮类植保素 [ 18] .植保素和木质素在众多的研究中被证明对植物的抗病性和
抗虫性有积极的影响 [ 18] .锥栗抗虫品种植株受栗瘿蜂为害后 , 体内 PAL活性提高 , 可能是抗虫品种植
株受到栗瘿蜂的刺激后 , 通过提高 PAL活性 , 加快苯丙烷类代谢的速度 , 合成较多的木质素或儿茶酚
等植保素 .儿茶酚(邻二苯酚)被认为与锥栗对栗瘿蜂抗性有正相关 [ 2, 3] .更多的木质素可使栗瘿蜂虫瘿
内壁的木质化程度提高 , 对栗瘿蜂幼虫的取食形成更大障碍 .
研究表明 , 植物能通过调节苯丙烷类代谢途径抵抗昆虫的取食为害 , 但植物种类不同 , 其实现途径
以及表现方式各异 .许宁等 [ 14]的研究表明 , 抗茶橙瘿螨的茶树品种 PAL活性比感性品种高 .李润植
等 [ 15]的研究表明抗蚜棉花品种与感蚜品种的 PAL活性并没有显著差异 , 但受到蚜虫感染后 , 各棉花品
种的 PAL活性均有提高 , 但抗蚜棉花品种 PAL活性提高的峰值明显大于感虫品种 .本研究表明 , 锥栗
抗感品种 PAL活性在未受栗瘿蜂为害时并无明显差别 , 这和李润植等的研究一致 .但在受到栗瘿蜂为
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　第 4期　　　　　　　　　　　吴　晖等:锥栗抗栗瘿蜂性与苯丙氨酸解氨酶活性的关系
害胁迫后 , 并不是所有品种都产生应激反应 , 提高 PAL活性 , 而是只有抗虫品种产生应激反应 , 提高
了其体内 PAL活性 .感虫品种并不产生应激反应 , 由于受到虫害的影响 , 其体内 PAL活性还下降了
些 .由此可见 , 通过苯丙烷类代谢途径产生的抗虫性 , 在有些植物中是组成的 (茶树对茶橙瘿螨的抗性
即是这类), 而在另一些植物中则是诱导产生的 , 如棉花的抗蚜性和锥栗的抗栗瘿蜂性 .所有棉花品种
都能对蚜虫的为害胁迫产生诱导抗性 , 而锥栗则只有对栗瘿蜂抗性强的品种才对栗瘿蜂的为害胁迫产生
诱导抗性 , 抗性弱的品种并不产生诱导抗性 .抗栗瘿蜂的锥栗品种受栗瘿蜂为害胁迫后 , 所诱导的 PAL
活性提高的程度与栗瘿蜂虫口数量的关系以及与品种抗栗瘿蜂性强弱的关系有待进一步的研究 .
在受栗瘿蜂危害前 , 各锥栗品种 PAL活性的高低与品种对栗瘿蜂抗性的强弱之间没有相关性 , 因
此 , 不能在苗期对品种的抗栗瘿蜂性做出评价 , 也不能在锥栗受害之前鉴定品种的抗栗瘿蜂性 , 也就无
法在引种 、 育苗之前评价锥栗品种的抗栗瘿蜂性 , 所以不宜将锥栗 PAL活性作为锥栗抗栗瘿蜂性的早
期鉴定指标 .
PAL是一种诱导酶 , 可以受多种因素的诱导 .各种类型的低温 、 机械损伤 、 光 (白光 、蓝光 、红光 、
紫外光 )、病原菌感染 、毒素处理 、 昆虫取食 、生长素 (IAA)、 激动素(BAP)、赤霉素 (GA 3)和乙烯 (乙
烯利)都可诱导植物 PAL基因的表达 , 且各种因子对 PAL活性的诱导存在着互作关系 .如在切伤诱导甘
薯块根切片 PAL活性增高时 , IAA、 BAP、乙烯能再使 PAL的活性增高[ 18] .在栗瘿蜂综合治理实践中 ,
可利用 PAL的可诱导性和各因子的诱导存在互作关系的特性 , 在受栗瘿蜂危害的锥栗林中 , 施用乙烯
利 、 GA3等物质 , 促进 PAL的诱导 , 提高锥栗林分的抗栗瘿蜂性 .
致谢:本研究的外业工作得到福建省建瓯市水源乡锥栗办吴丰福 、农技站魏华义 、 郑久和等同志的
大力支持 , 福建农林大学林学院林学专业 2002级学生郭恩莹参加了室内测定 , 在此一并致谢 
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(责任编校:江　英 )
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