全 文 ：小麦不同抗蚜品种(系)中吲哚生物碱的含量变化*
蔡青年 王 宇 张青文* * 周明
(中国农业大学昆虫学系, 北京 100094)
Dynamics of indole alkaloids in wheat varieties with various resistance to wheat aphid Sitobion avenae. CAI
Q ingnian, WANG Yu, ZHANG Qingw en, CHEO Ming zang ( Depar tment of Entomology , China Agricultural
Univer sity , Beij ing 100094, China) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 2004, 15( 3) : 537~ 539.
UV spectrometry measurement on the indole alkaloids ( IA ) contents of seven wheat varieties ( KOK1679,
My295, Li, Han4564 and Yanda1817, resistant to S . avenae; Shaanx imazha and Lovrin10, susceptible to S .
avenae) showed that during tiller ing and stem elongation stag es, KOK1679, M y295 and L i had a higher IA con
tent ( > 0. 5 mgg- 1 FW) ; and dur ing heading and ant hesis stages, the penultimate leaves of all fiv e resistant va
rieties contained higher IA ( > 0. 5 mgg - 1 FW) . The IA content was lower in the flag leaves of both resistant
and susceptible varieties, but was significantly higher in the ears of resistant varieties ( up to 0. 645 mgg - 1 FW
in KOK1679) than in t hose of susceptible ones. It w as show ed that the IA content in w heat s ear played an im
portant role in the resistance to S . av enae.
Key words Wheat varieties ( lines) , Indole alkaloids, T illering stag e, Elongation stage, F lag leaf, Ear.
文章编号 1001- 9332( 2004) 03- 0537- 03 中图分类号 S435 文献标识码 A
* 国家重大基础研究发展规划资助项目( G2000016209) .
* * 通讯联系人.
2002- 07- 07收稿, 2003- 04- 14接受.
1 引 言
生物碱是一类重要的植物次生化合物,在植物防御有害
生物的入侵过程中发挥着重要作用.许多生物碱已被证明对
蚜虫和其他一些害虫具有较强的毒杀活性,成为很有前途的
植物杀虫驱虫剂活性成份[ 5, 7, 8] . 禾本科植物中存在芦竹碱
和相关的吲哚生物碱,对麦二叉蚜( Schizaphis graminum )和
禾谷缢管蚜( Rhopalosiphum padi )有毒杀作用[ 2, 9, 10] , 这种
生物碱在大麦苗叶片中,随叶龄增加而降低[ 10] .小麦不同抗
蚜品种(系)上麦长管蚜( Sitobion avenae)蚜量比值与旗叶吲
哚生物碱含量呈一定的负相关,而穗部吲哚生物碱含量呈较
显著的负相关[ 1] . 然而关于小麦不同抗蚜品种植株体内吲哚
生物碱在不同生长发育阶段或不同组织的变化尚未见研究
报道.本文研究小麦不同品种(系)不同生长发育阶段或组织
中吲哚生物碱含量的变化,为进一步研究和探讨小麦对不同
麦蚜种类的抗性作用及其机制打下基础, 同时,也为寻找和
开发小麦体内次生物质新的抗源,以及抗蚜品种的选育提供
科学依据.
2 材料与方法
21 供试品种(系)
KOK1679(高抗)、My295(抗虫 )、L i(中抗)、邯 4564(中
抗)、燕大 1817(中抗)、陕西蚂蚱(感虫)和洛 10(感虫 )等 7
个品种(系) ,由中国农业科学院植物保护研究所、中国农业
科学院品种资源研究所、河北省邯郸市农业科学院及中国农
业大学植物病虫害流行室提供.
22 取样方法
分蘖期取麦苗整株, 拔节期取麦苗中上部茎和叶, 孕穗
至开花期, 倒二叶和旗叶展开后, 从叶柄处取各品种 (系 )倒
二叶和旗叶; 麦穗齐穗后,从穗柄处取各品种(系)穗部.各样
品均未受蚜虫侵染.
2 3 吲哚生物碱含量测定
取样品 5 g 剪成细末状与 80 ml甲醇NH4OH 混合液
( V / V : 100!1)一起匀浆 24 h. 混合物经真空过滤,在旋转蒸
发器中蒸发至 1/ 4 体积. 残留物与 20 ml 0 1M HCl 混合, 真
空过滤后用浓氨水调节 pH 值至 9. 30 min 后,滤出液用等体
积氯仿提取 3 次, 将有机相蒸干. 定容 25 ml, 用 Ehmann 试
剂定量吲哚生物碱后, 在 PERKIN ELM ER 紫外分光光度仪
( Norwalk, CT 06859 USA)上测 OD 值. 用芦竹碱( Gr amine)
作标准曲线. 计算各样品中吲哚生物碱含量. 测定方法见
Leszczynski等[ 6]及 Ehmann [ 4] .
3 结果与分析
3 1 小麦不同品种各生育期不同组织吲哚生物碱含量
3 1 1 分蘖期 中抗品系 Li 的吲哚生物碱含量最高, 达
1 0337 mgg - 1FW,燕大 1817 则含量最低 ,为 029 mgg- 1
FW.吲哚生物碱含量大于 0 5 mgg - 1FW 的有 Li(中抗 )、
My295(抗)、KOK1679(高抗)和陕西蚂蚱(感虫 ) . 差异显著
性分析表明, 在 P 0 05水平下, Li、KOK1679、My295、陕西蚂
蚱、燕大 1817 和邯 4564等 5 组品种(系)之间吲哚生物碱含
量有显著差异. 每组内各品种(系)之间差异不显著(表 1) .
3 1 2 拔节期 高抗品系 KOK1679 的吲哚生物碱含量最
高, 达 0 8413 mgg- 1FW,中抗品种燕大 1817 含量最低,为
应 用 生 态 学 报 2004 年 3 月 第 15 卷 第 3 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Mar. 2004, 15( 3)!537~ 539
表 1 小麦不同品种不同生育期或组织吲哚生物碱含量*
Table 1 Indole alkaloid contents of wheat varieties( l ines) at different stages( or in ti ssues)
品种(系)
Varieties
( lines)
分蘖期含量
T illering
( mgg- 1FW)
拔节期含量
Longed stem
( mgg- 1FW)
孕穗扬花期含量H eading and anthesis( mgg1FW)
倒二叶
Penult imate leaf
旗 叶
Flag leaf
穗部
Ear
KOK1679 07325 ∀ 00884b 08413 ∀ 00689ab 06100 ∀ 00707ab 03088 ∀ 00018c 06450 ∀ 01697a
My295 05337 ∀ 00301c 06587 ∀ 02280bc 06275 ∀ 00318ab 03212 ∀ 00407bc 03962 ∀ 01078bc
Li 10337 ∀ 00124a 05863 ∀ 01043c 05850 ∀ 01061b 03875 ∀ 00212d 04138 ∀ 01114b
邯 4564 Han4564 03950 ∀ 01485cd 05175 ∀ 00354cd 05362 ∀ 00407b 05375 ∀ 00742a 02537 ∀ 00088cd
燕大 1817 Yanda1817 02900 ∀ 00106d 03438 ∀ 00336d 05437 ∀ 00407b 05050 ∀ 00849a 03750 ∀ 00884bc
陕西蚂蚱 Shaanximazha 05162 ∀ 01397c 06563 ∀ 00619bc 01788 ∀ 00194c 02237 ∀ 00513e 01687 ∀ 00371de
洛 10 Lovrin10 - - - 01771 ∀ 00288e 00472 ∀ 00172e
* 不同小写字母表示 P005水平差异显著 Th e same columns not follow ed by the same let ters are significant ly dif ferent at 5% level
图 1 小麦各品种(系)不同生长期或组织吲哚生物碱含量差异
Fig. 1 Different indole alkaloid contents of various varieties( line) at dif ferent grow th stages or in t issues.
T S:分蘖期 Tilling stage; SES :拔节期 Stem elongat ion stage; PL:倒二叶 Penultimate leaf; FL:旗叶 Flag leaf; E:穗部 Ear.
a: KOK1679; b: Li; c:M y295; d:邯 4564Han 4564; e:燕大 1817 Yanda 1817; f :陕西蚂蚱 Shaanximazha.
03438 mgg- 1FW. 其余供试品种(系)吲哚生物碱含量均大
于0 5 mg g- 1FW. 差异显著性分析表明, 在 P005水平下,
KOK1679, My295、邯 4564、陕西蚂蚱和 L i、燕大 1817 等 3 组
品种(系)之间吲哚生物碱含量有显著差异. 每组内各品种
(系)之间差异不显著(表 1) .
313 倒二叶 抗性品系 My295 的吲哚生物碱含量最高, 达
06275 mgg- 1FW, 感虫品种陕西蚂蚱含量最低, 为 0 1788
mgg- 1FW. 其余各品种(系)吲哚生物碱含量均大于 0 5 mg
g- 1FW. 差异显著性分析表明,在 P0 05水平下, KOK1679 和
M y295, Li,邯 4564 和燕大 1817,陕西蚂蚱等 3 组品种(系)之
间吲哚生物碱含量有显著差异.每组内各品种(系)之间差异
不显著(表 1) .
314 旗叶 吲哚生物碱含量最高的是中抗品种邯 4564, 为
05375 mgg- 1FW, 感虫品种洛 10 的含量最低, 为 0 1771
mgg- 1FW.所有品种 (系)的吲哚生物碱含量均不超过 05
mgg- 1FW.差异显著性分析表明, 在 P005水平下, 邯 4564、
燕大 1817、KOK1679 和 My295、Li、陕西蚂蚱和洛 10 等 5 组
品种(系)之间吲哚生物碱含量有显著差异. 每组内各品种
(系)之间差异不显著(表 1) .
315 穗部 高抗品系 KOK1679 吲哚生物碱含量最高, 为
0645 mgg- 1FW, 而含最低的品种 (系)是洛 10, 为 0 0742
mgg- 1FW,其含量相差 137 倍. 其它品种(系)吲哚生物碱
538 应 用 生 态 学 报 15卷
含量均不超过 0 5 mg g- 1 FW. 差异显著性分析表明, 在
P0 05水平下, KOK1679、L i和 My295、燕大 1817、邯 4564、陕
西蚂蚱和洛 10 等 5 组品种(系)间吲哚生物碱含量有显著差
异.每组内各品种(系)间差异不显著(表 1) .
32 小麦同一品种不同生育期或组织吲哚生物碱含量变化
321 高抗品种 KOK1679 在拔节期吲哚生物碱含量最高,
为 0 8413 mgg- 1FW,旗叶吲哚生物碱含量最低,为 0 3725
mgg- 1FW.不同生长期和组织吲哚生物碱含量高低依次为
拔节期> 返青期> 穗部> 倒二叶> 旗叶(图 1) .
322 抗性品种 My295 拔节期吲哚生物碱含量最高, 为
06587 mgg- 1FW.旗叶吲哚生物碱含量最低,为 0 3850 mg
g- 1FW. 不同生长期和组织吲哚生物碱含量高低依次为拔
节期> 倒二叶> 返青期> 穗部> 旗叶(图 1) .
323 中抗品种 由图 1 可见, L i在返青期吲哚生物碱含量
最高, 为 1 0337 mgg- 1FW; 旗叶吲哚生物碱含量最低, 为
03138 mgg- 1FW. 不同生长期和组织吲哚生物碱含量高低
依次为返青期> 拔节期> 倒二叶> 穗部> 旗叶. 邯 4564 的
倒二叶吲哚生物碱含量最高, 为 0 5362 mgg - 1FW; 穗部吲
哚生物碱含量最低,为 02537 mgg- 1FW. 不同生长期和组
织吲哚生物碱含量高低依次为倒二叶> 拔节期> 旗叶> 返
青期> 穗部.燕大 1817 在倒二叶中吲哚生物碱含量最高, 为
05437 mgg- 1FW; 返青期吲哚生物碱含量最低,为 0 29 mg
g- 1FW. 不同生长期和组织吲哚生物碱含量高低依次为倒
二叶> 旗叶> 穗部> 拔节期> 返青期(图 1) .
324 感虫品种 陕西蚂蚱在拔节期吲哚生物碱含量最高,
为 0 6563 mgg- 1FW,穗部吲哚生物碱含量最低,为 0 1687
mgg- 1FW.不同生长期和组织吲哚生物碱含量高低依次为
拔节期> 返青期> 旗叶> 倒二叶> 穗部. 感虫品种洛 10 旗
叶和穗部吲哚生物碱含量的测定结果表明 ,旗叶中吲哚生物
碱含量略高于穗部(表 1) .
4 讨 论
研究结果表明, 在小麦的营养生长阶段 , 燕大 1817 (中
抗)有较低吲哚生物碱含量, 而陕西蚂蚱(感虫)则有较高的
含量.这是由于不同抗性小麦品种(系)的筛选是以麦长管蚜
为研究对象,而麦长管蚜主要危害小麦的旗叶和穗部. 因此,
小麦生长前期,感虫品种(系)中吲哚生物碱也表现出较高的
含量.此外, 小麦不同抗蚜品种 (系)间吲哚生物碱含量的差
异,可能与品种(系)特定时期或组织植株体内吲哚生物碱的
合成能力密切关系,有待进一步研究.
小麦在其生长发育阶段, 主要有麦二叉蚜、禾谷缢管蚜
和麦长管蚜危害, 且不同时期 3 种蚜虫造成的危害程度不
同.周明 [ 3]认为,小麦品种对麦长管蚜的抗性主要是生育
期不同所造成的.因此, 小麦品种(系)不同生长发育阶段吲
哚生物碱含量的差异可能对危害小麦营养生长期的麦二叉
蚜和禾谷缢管蚜及生殖生长阶段的麦长管蚜产生不同的抗
性效果,有待进一步的证实.
据 Corcuera[ 2]和 Zuniga等[ 9, 10]报道,吲哚生物碱含量与
麦二叉蚜和禾谷缢管蚜种群增长呈负相关, 本研究结果表
明,小麦不同抗蚜品种穗部吲哚生物碱含量与麦长管蚜种群
数量呈较显著的负相关[ 1] . 因此, 同一品种 (系)不同生育期
吲哚生物碱含量差异较大,可能使小麦植株对不同蚜虫种类
产生不同的抗性,从而对控制区域性危害的蚜虫种类有重要
的作用.
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作者简介 蔡青年,男, 1962 年生,博士, 副教授,主要从事植
物抗虫性及有害生物综合治理研究, 发表论文 30 多篇. E
mail: caiqn@ cau. edu. cn
5393 期 蔡青年等:小麦不同抗蚜品种(系)中吲哚生物碱的含量变化