全 文 ：外源茉莉酸诱导植物反应对小菜蛾生长发育的影响*
吕要斌1, 2 刘树生1* *
( 1 浙江大学应用昆虫学研究所,杭州 310029; 2浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所,杭州 310021)
Effects of exogenous jasmonic acidinduced plant responses on development and growth of Plutella xylostella.
LU Yaobin1, 2 , L IU Shusheng1 ( 1I nstitute of App lied Entomology , Zhej iang University , H angzhou 310029,
China; 2 I nstitute of Plant Protection and M icrobiology , Zhej iang Academy of Agr icultural Sciences, Hangz hou
310021, China) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 2005, 16( 1) : 193~ 195.
Jasmonic acid ( JA) is a natur ally occurr ed g rowth r egulator found in higher plants and a main signal molecule
car rying info rmation about injur y. Its increased concentration in plants infested by herbivores can induce the
wounded plants to produce defense responses which will affect herbivo res. The applicat ion of ex ogenous JA to
plants could imitate the effects of herbivor es infestation. This study showed that applying exogenous JA on cab
bage plants did not affect the survival of Plutella xy lostella larvae, but retarded t heir development and reduced
the pupal w eight and female fecundity .
Key words Exogenous jasmonic acid, Cabbage, Induced response, Plutella xylostella, Development and
grow th.
文章编号 1001- 9332( 2005) 01- 0193- 03 中图分类号 S436 文献标识码 A
* 国家自然科学基金重点资助项目( 39930120) .
* * 通讯联系人.
2003- 11- 07收稿, 2004- 02- 16接受.
1 引 言
茉莉酸是植物体内的一种重要的抗逆信号物质, 许多植
物被昆虫取食时, 体内茉莉酸含量会迅速上升[ 7, 8] . 茉莉酸
含量上升激活植物体内防御性化合物的控制基因,在植物体
内合成对植食性昆虫幼虫生长发育有抑制作用的次生化合
物,如蛋白酶抑制素 ( Protease inhibitors, P I)、多酚氧化酶
( Polyphenol ox idae, PPO)及脂氧合酶 ( L ipoxygenase, LOX)和
过氧化物酶( Perox idae, POD)等[ 6] .近年研究表明, 通过向一
些植物施用外源茉莉酸可以模拟植食性昆虫取食使处理植
株产生诱导抗性,影响植食性昆虫的生长发育[ 1] . 外源茉莉
酸的诱导抗性是当前昆虫化学生态学的研究热点之一. 本文
以十字花科蔬菜的重要害虫小菜蛾 Plutella x ylostella ( Dia
mondback moth,简称 DBM)作为研究对象, 研究用外源茉莉
酸处理甘蓝后的诱导抗性对其生长发育的影响,为外源茉莉
酸诱导抗性的利用提供理论基础.
2 材料与方法
21 供试材料
211 供试蔬菜 以甘蓝 ( Brassica oleracea L . var . cap ita
ta) ,品种: 京丰 1 号)作为供试寄主植物,将植株栽于口径 12
cm 的盆中, 供试时植株完整健康, 有 6~ 7 片舒展叶, 无虫.
212 供试昆虫 小菜蛾采自杭州市郊区菜地, 在室内用甘
蓝饲养.
213 茉莉酸 供试茉莉酸 ( Jasmonic acid, 简称 JA )是 Sig
maAldr ich 公司产品. 预备试验表明, 茉莉酸本身对小菜蛾
幼虫的生长发育无明显影响,所以本试验主要测定外源茉莉
酸诱导反应对小菜蛾生长发育的影响.试验中先将茉莉酸溶
于丙酮中, 然后加蒸馏水配制成 1、0 1 和 0 01 molml- 1 3
种不同浓度的溶液供试, 分别记为 JA1、JA0 1 和 JA0 01. 同
时以丙酮+ 蒸馏水作为对照液, 记为 CK.
2 2 试验方法
2 2 1 小菜蛾幼虫存活率、蛹重及成虫产卵量 将甘蓝移植
到盆中, 分成 4 组,每组 10 株. 其中 3 组分别喷施 1、01 和
0 01 molml- 1的茉莉酸溶液, 至叶面有溶液下流为止, 然
后放置在人工气候室内进行培养; 另一组喷施对照液(丙酮
+ 蒸馏水) . 喷施茉莉酸 24 h 后, 往每株甘蓝上分别接上 20
头孵化后 12 h 的小菜蛾幼虫, 幼虫均匀分布于各张叶片
上.然后放在人工气候室内让其取食, 每日记录每一株甘蓝
上的小菜蛾幼虫存活情况, 直至所有幼虫化蛹或死亡. 然后
收集各植株上的蛹, 用电子天平称蛹重.待这些蛹羽化后, 在
每一指形管中放入一对刚羽化尚未交配的雌雄成虫,并放一
饱蘸 20%蜂蜜液的棉球供成虫取食, 每日记录产卵量,并更
换指形管,直到成虫全部死亡. 试验在人工气候室和培养箱
中进行(温度 25 ! ∀ 、相对湿度 80%、光照 14L : 10D、光照强
度> 1 000 Lx ) .对试验数据用 Statistica统计软件进行方差
分析和多重比较.
2 2 2 小菜蛾幼虫发育历期 将甘蓝移植到盆中并分成 4
组, 其中 3 组分别喷施 1、0 1和 0 01 molml- 1的茉莉酸溶
液, 至叶面有溶液下流为止;另一组作为对照喷施对照液. 在
喷施 24 h 后, 在每一植株上选择 4 片健康叶片, 然后往每一
叶片上接 1 头孵化后 12 h 的小菜蛾幼虫, 让其取食. 为防
止幼虫在不同叶片之间通过叶柄爬行, 在每个叶片的叶柄上
应 用 生 态 学 报 2005 年 1 月 第 16 卷 第 1 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Jan. 2005, 16( 1)#193~ 195
涂一圈不干胶.每一叶片上的一头幼虫作为一个重复, 每个
处理设置 20 个重复. 试验在人工气候室中进行 (温度 25
! ∀ 、相对湿度 80%、光照 14L: 10D、光照强度> 1 000 Lx ) .
每日观察记录各处理中每一头幼虫的发育情况,直至所有幼
虫都化蛹或死亡.记录每一头幼虫从初孵幼虫至化蛹所需时
间( h) . 对试验数据用 Stat istica统计软件进行方差分析和多
重比较.
3 结果与分析
31 对小菜蛾幼虫存活率、蛹重和产卵量的影响
小菜蛾幼虫取食经茉莉酸处理或对照植株,存活率都在
70%~ 80% , 相互之间没有显著差异(图 1A , F = 0 76, df =
3, 39, P= 052) . 然而, 幼虫取食经茉莉酸处理的甘蓝却可
使蛹重受到显著影响 (图 1B, F = 39 25, df = 3, 119, P <
001) ,取食 JA1 和 JA01 处理植株的蛹重显著低于对照植
株,但 JA0 01 处理与对照差异不显著. 与此相似, 这些蛹羽
化后,成虫产卵量亦表现显著差异(图 1C, F = 7 89, df = 3,
88, P < 0 01) . 取食 JA1 和 JA0 1 处理甘蓝植株的小菜蛾产
卵量显著低于对照植株,而 JA0 01 处理与对照差异不显著.
32 对小菜蛾幼虫发育历期的影响
取食茉莉酸处理植株的小菜蛾幼虫其发育历期受到显
著影响 (图 1D, F = 1201, df = 3, 79, P < 001) , JA1 和
JA0 1 处理中幼虫发育历期显著长于 JA0 01 和对照.
图 1 茉莉酸诱导植物反应对小菜蛾生长发育的影响
Fig. 1 Ef fect of the plant responses induced by jasmonic acid ( JA) on
DBM .
A:幼虫存活率 Larval survival rate; B:蛹重 Pupa w eight ; C:产卵量
Number of eggs produced per female; D: 幼虫发育历期 Development
t ime of larvae.图中数据为 Ducan∃ s多重比较结果,不同字母表示在
P < 005水平差异显著;误差线表示标准误 Data w ere analyz ed using
Ducan∃ s mult iple comparison and dif ferent let ters above the columns in
dicate significant diff erences betw een t reatments at P < 005 level; Bars
indicate standard errors.
4 讨 论
芥子油苷是十字花科植物体内特有的一种防御性化合
物,它可以增强植物抵御害虫的能力[ 10] . 十字花科植物中芥
子油苷含量的升高,会影响植食性昆虫的取食量[ 3] . 向一些
十字花科植物施用外源茉莉酸可使植株体内蛋白酶抑制素
( P I)含量升高,使害虫生长发育受到抑制[ 6] .研究结果表明,
向甘蓝植株施用外源茉莉酸后, 虽然小菜蛾幼虫的存活率没
有被显著影响, 但在一定浓度处理下,小菜蛾发育历期延长,
蛹重和产卵量下降, 这可能是由于处理甘蓝体内芥子油苷及
蛋白酶抑制素等防御性化合物含量升高所致, 但这尚待深入
研究来证明.
已有大量研究表明, 在鳞翅目昆虫中, 当幼虫所取食的
食料适合性不一时, 如取食不同的寄主植物, 或营养状况不
一的同一种寄主植物, 一般随着食料适合性下降,幼虫的发
育历期延长, 成熟幼虫的体重下降;而成熟幼虫体重下降, 往
往会直接导致蛹重、成虫体重的下降; 而雌蛹或雌成虫的体
重往往又与生殖力呈正相关[ 2, 5, 12] . 事实上, 在已研究得较
详细的 9 个目近 70 余种昆虫中, 蛹或成虫体重一般都与生
殖力呈显著正相关[ 9] .对小菜蛾的观察也表明, 当幼虫取食
不同寄主植物时, 蛹重常有显著差异, 而蛹重的减轻往往导
致生殖力下降; 且在同一种植物上取食时其蛹重与生殖力的
正相关关系就更加密切[ 11] .本研究中, 未测定成熟幼虫的体
重,但依据上述文献中的信息, 可以推论向甘蓝施用外源茉
莉酸后,在使小菜蛾幼虫发育历期延长的同时, 极有可能导
致成熟幼虫个体变小, 进而导致蛹重下降; 而蛹重下降则依
次导致成虫个体变小、产卵量下降.
根据% 低发育速率高死亡率&假设 ( Slowg rowthHigh
mortality Hypo thesis) , 害虫的发育速率变慢、发育历期延长
后, 会给天敌更多的进攻机会,天敌控制作用会随之提高[ 4] .
由于用外源茉莉酸处理甘蓝后可使小菜蛾幼虫的发育历期
延长,这样, 在田间用外源茉莉酸处理甘蓝就有可能增加天
敌对小菜蛾种群的控制效果, 当然这需要田间试验来证明.
参考文献
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作者简介 吕要斌, 男, 1971 年生, 博士, 副研究员, 从事昆
虫生态学与害虫综合治理研究. T el: 057186400445; Email:
luybchina@ yahoo. com
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( CAS)
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Key Laboratory of Terrestrial Ecological Process, CAS
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Ecological Society of China
China Associat ion of U rban Envir onmental Sanitation
Sponsored by
CAS
National Natur al Science Foundation of China
M inistry of Science and Technolo gy, People∃ s Republic of
China
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Panjin Municipal Government , China
Scientific ProgramSelected Topics (Preliminary)
∋ Collection/ T ransportation and Integrated U tilization of
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Wastes
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cluding Landfill Leachate
∋ Ecological Methods of Waste T reatment
∋ Phytoremediation and ecolo gical rehabilitation of Aban
doned Landfilled Sites
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agement & Resear ch as a special v olume should be submitted to
t he conference Secretar iat before 31 December 2004 in final v er
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the journal. Accepted papers for the w orkshop will be published
before the workshop.
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1951 期 吕要斌等:外源茉莉酸诱导植物反应对小菜蛾生长发育的影响