全 文 :·植物保护· 北方园艺2013(18):110~113
第一作者简介:杜绍华(1980-),女,博士研究生,实验师,现主要从
事林木病虫害研究工作。E-mail:shaohuadu@163.com.
责任作者:黄大庄(1963-),男,博士,教授,博士生导师,现主要从
事林木和园林绿化树种病虫害研究工作。
收稿日期:2013-04-11
藏川杨对柳蓝叶甲的抗性测定
杜 绍 华1,刘 洋2,卜 志 国1,黄 大 庄1,邓 超1
(1.河北农业大学,河北 保定071000;2.河北旅游职业学院 园艺系,河北 承德067000)
摘 要:以藏川杨为对象,研究了室内藏川杨饲养柳蓝叶甲的产卵量,以及取食藏川杨后柳
蓝叶甲体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的变化。结果表
明:室内藏川杨饲养柳蓝叶甲的产卵量较取食中林46产卵量低,幼虫阶段的存活率与在中林46
叶片上进行的饲养有一定的差异。柳蓝叶甲取食藏川杨后,SOD和CAT活性表现出前期降低,随
后升高,最后又下降的趋势,而POD活性则表现出前期升高,随后维持在较低的水平;取食藏川
杨后,POD和CAT活性虽在变化趋势与取食中林46的相似,但除3龄幼虫POD高于取食中林46
的以外,其它均低。
关键词:藏川杨;柳蓝叶甲;保护酶
中图分类号:S 792.119 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2013)18-0110-04
藏川杨(Populus szechuanica Schneid.var.tibetica
Schneid)属杨柳科杨属植物,产于四川、西藏等地的海拔
2 000~4 000m山区。皮光滑或具纵沟,髓心五角状。
具顶芽,芽有鳞片数枚。单叶互生,多为卵圆形、卵圆状
披针形或三角状卵形。雌雄异株。花先叶开放,无花
被,有杯状花盘,雄蕊常多数。蒴果,种子小,具白色绵
毛。树干白,端直,树冠整齐,叶色柔和,生长迅速,绿荫
如盖,是优良的行道树[1]。植物在与植食性昆虫长期的
协同进化过程中形成了一系列的抗虫性[2],这与植物自
身的形态结构,营养物质及次生代谢产物等有直接关
系[3]。柳蓝叶甲(Plagiodera versicolora Laicharting)属
鞘翅目(Coleoptera)叶甲科(Chrysomelidae)。其成虫、幼
虫均为害杨柳科植物。生物在生命活动过程中,正常情
况下体内存在超氧化物歧化酶(Supeioxide dismutase,
SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)和过氧化物(Peroxy-
dase,POD)保护酶等系统。大量的研究表明,它们与生
物抵御外界侵害的自我保护具有密切关系。
该试验以藏川杨为对象,研究了柳蓝叶甲取食藏川
杨后的产卵量,以及柳蓝叶甲体内保护酶和消化酶的变
化,以期从酶的角度客观地分析和反映害虫对树木成分
的分解情况、分解速度及其影响因素[4]。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地设在河北农业大学,地理坐标介于东经
113°40′~116°20′,北纬38°10′~40°00′之间,海拔18m,属
南温带亚湿润气候区,春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋
季气候凉爽,冬季寒冷少雪,四季分明。年平均气温
12.7℃,7月平均最高气温27℃,年均降雨量575.4mm,
无霜期165~210d。
1.2 试验材料
供试杨树采集自河北农业大学校内,其中藏川杨的
种源来自于西藏。光肩星天牛采自保定市区和南二环
郊区,从补充营养寄主植物上捕捉羽化初期的成虫。柳
参考文献
[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志[M].北京:科学出
版社,1999.
[2] 朱留华.数字里的花卉业1998-2001年全国花卉业统计资料分析
[J].中国花卉园艺,2002(14):5-7.
[3] 蔡东宏.世界花卉产业概貌[J].云南热作科技,2000,23(3):15-19.
[4] 颜清.花卉消费增速明显加快[J].中国花卉园艺,2012(16):5
[5] 韩学俭.兰花炭疽病及其防治[J].植物医生,2001,14(6):29.
[6] 陈宇勒.兰花病虫害百问图解[M].北京:中国林业出版社,2011.
[7] 顾春波,王开运.兰花炭疽病的发病特点和防治方法[J].中国植保
导刊,2004,24(2):25.
[8] 陈洁敏.兰花炭疽病综合防治技术[J].北方园艺,2005(6):94.
[9] 贾金城.兰花叶尖枯焦病及常见病害的防治[J].河南林业科技,
2010,30(1):41-43.
[10]姚圣梅,姜晓明.兰花炭疽病的初步研究[J].仲凯农业技术学院学
报,1997,10(1):36-40.
[11]卢思聪.兰花栽培入门[M].北京:金盾出版社,1990.
[12]殷华林.兰花栽培实用技法[M].合肥:安徽科学技术出版社,2011.
011
北方园艺2013(18):110~113 ·植物保护·
蓝叶甲采自河北农业大学苗圃。
1.3 试验方法
试验在河北农业大学林学院昆虫研究室进行。
1.3.1 柳蓝叶甲的室内饲养 饲养容器为玻璃缸,每缸
内放20头左右的成虫,让其在缸内自由活动、取食、交尾
与产卵。把同一天产下的卵块连同叶片一起剪下,放到
培养皿中并用保鲜膜将培养皿包好,标记产卵时间、产
卵位置及产卵数量。
1.3.2 柳蓝叶甲幼虫的室内叶片饲养 饲养容器为
8cm的培养皿,以新鲜的杨树叶作食料。叶子采回后用
流水清洗,晾干表面水分,把浸透水的纱布放在培养皿
内,用以保持湿度。然后将幼虫用毛刷移到叶片上,用
保鲜膜封盖培养皿的上口,再用细针在保鲜膜上扎一些
小孔,以保证皿内气体新鲜。每隔1~2d换1次叶片,
换叶片时把幼虫的粪便清理干净,更换叶片的方法同
上。幼虫期每天观察各龄幼虫的形态特征。
1.4 项目测定
柳蓝叶甲酶液的制备:取柳蓝叶甲加入3mL提取
液,在冰浴中研磨提取,匀浆在6 000r/min下离心
15min,上清液即为酶提取液[5]。SOD活性测定采用氮
蓝四唑法,POD活性测定采用愈创木酚法,CAT活性测
定采用紫外吸收法。
1.5 数据分析
利用Microsoft Excel软件、SPSS 15.0统计分析软
件和DPS统计软件进行数据分析。
2 结果与分析
2.1 室内饲养柳蓝叶甲试验
在实验室条件下,柳蓝叶甲成虫一般羽化后4d左
右达到性成熟并开始交尾。以上午7:00~10:00为交尾
盛期,可以多次交尾。交尾结束的当日开始产卵,以下
午13:00~14:00和17:30~18:30为产卵盛期,约占全天
产卵量的80%,也有次日上午产卵的。每块卵块的卵量
为6~35粒左右,平均15粒。
由图1可知,在寄主中林46上卵成块产于叶片背
面的平均数为67.5个,少数产于叶片正面,平均为22.5
个,相差较大。但取食藏川杨后,叶面和叶背平均产卵
数量分别为40个和37个,说明对柳蓝叶甲于新的食物
产生了新的选择与适应。
从表1可以看出,取食不同的树种后产卵量有所区
别,取食藏川杨的柳蓝叶甲的产卵量明显低于取食中林
46的产卵量,仅为13头/个。
图1 柳蓝叶甲在叶片上产卵位置的选择
Fig.1 Egg-laying preferences of Plagiodera versicolora on leaves
表1 柳蓝叶甲产卵量
Table 1 Fecunditys of Plagiodera versicolora
树种 测定成虫数/对 产卵量/头 平均产卵量/头·个-1
藏川杨 10 129 13
中林46 10 182 18
由表2可知,取食藏川杨和中林46的幼虫从产卵后
第4天开始孵化为1龄幼虫,1龄幼虫期无明显区别,但
取食中林46的幼虫在取食第5天后大量变为2龄幼虫,
而取食藏川杨的幼虫直至第8天才基本变为2龄。从
表2还可以看出,取食藏川杨的幼虫由开始的平均数为
14头,到最后产卵后第13天成虫为6头,成活率仅为
42.86%,不足一半,而取食寄主中林46的幼虫到2代成
虫的成活率为88.24%,成活率明显高于前者。
表2 柳蓝叶甲幼虫龄期变化
Table 2 Age changes of Plagiodera versicoloralarvae
树种
龄期 幼虫数量/头 成虫数量/头
/龄 产卵后第4天 产卵后第5天 产卵后第6天 产卵后第7天 产卵后第8天 产卵后第9天 产卵后第10天 产卵后第11天 产卵后第13天
1 14 11 8 4 1 0 0 0
藏川杨 2 0 3 6 8 9 8 0 0 6
3 0 0 0 0 3 6 14 13
1 17 2 0 0 0 0 0 0
中林46 2 0 17 19 3 0 1 0 0 15
3 0 0 0 16 19 18 18 16
2.2 取食后柳蓝叶甲体内保护酶活性变化
由表3可以看出,取食藏川杨后,柳蓝叶甲体内
SOD活性2代成虫、幼虫均达到差异极显著;POD活性
2代成虫、幼虫间差异均未达到极显著差异;CAT活性2
代成虫间达到差异极显著,幼虫间未达到差异极显著水
平。柳蓝叶甲取食藏川杨后与取食中林46相比,SOD
活性除2龄幼虫差异未达到极显著外,其它3龄差异均
极显著;POD活性3龄幼虫期差异表现为极显著,成虫
期未达到极显著;CAT活性仅在2龄幼虫期达到极
显著。
111
·植物保护· 北方园艺2013(18):110~113
表3 2种杨树对柳蓝叶甲体内保护酶活性的影响
Table 3 Efects of two poplars on the activities of protective enzyme in Salix babylonica
保护酶活性 寄主
龄期
F1代成虫 2龄幼虫 3龄幼虫 F2代成虫
SOD活性 藏川杨 946.984a 620.836b 1 087.982a 463.472b
/U·mg-1pro 中林46 216.315c 451.643b 183.325c 158.575c
POD活性 藏川杨 12.784c 70.769a 83.077a 0.856c
/U·mg-1pro 中林46 15.116c 74.000a 35.200b 9.231c
CAT活性 藏川杨 1.175a 0.504cd 0.758bc 0.205d
/U·mg-1pro 中林46 1.268a 0.963ab 1.088ab 0.516cd
注:数据后标有相同字母者是经Duncan新复极差检验差异极不显著(P<0.01)。
2.2.1 取食藏川杨后柳蓝叶甲体内SOD活性的变化
由图2可以看出,分别取食藏川杨与中林46叶片以后,
柳蓝叶甲不同龄期幼虫体内SOD活性差异显著。且同
一时期取食藏川杨的柳蓝叶甲体内SOD活性均明显高
于取食中林46的柳蓝叶甲。表明取食藏川杨后,体内
O2消耗量增加,导致虫体内HO·大量增加,从而诱导
SOD活性明显上升,以清除虫体内的过量自由基。取食
藏川杨以后,柳蓝叶甲体内SOD活性呈现先下降再上
升再下降的状态,与易感虫树种中林46先上升后下降
的趋势相比波动较大。而在取食后期,SOD活性都有所
下降,表明后期随着时间的变化,柳蓝叶甲取食量下降,
不能够合成更多的SOD来清除过量的自由基。取食藏
川杨的不同龄期柳蓝叶甲随着取食时间的延长,体内
SOD活性均表现出短期取食(2龄)的刺激作用、中期取
食(3龄)的抑制作用和长期取食(成虫)的刺激作用。所
以取食藏川杨的柳蓝叶甲整个世代中,柳蓝叶甲体内
SOD活性表现出相同的高→低→高的“V”型动态变化
趋势。
图2 取食2种杨树叶片后柳蓝叶甲体内SOD活性的变化
Fig.2 The changes of SOD activity in
Plagiodera versicolora after eating two poplars
2.2.2 取食藏川杨后柳蓝叶甲体内POD活性的变化
由图3可知,取食藏川杨和中林46的柳蓝叶甲体内
POD活性均呈现相似的规律,即为先上升后下降的趋
势。取食藏川杨的柳蓝叶甲除3龄的幼虫体内POD活
性高于取食中林46的柳蓝叶甲外,其余各处理均偏低,
尤其是在F2 代成虫时,POD活性最低。说明取食藏川
杨后,柳蓝叶甲POD活力受到了抑制。取食藏川杨与
中林46后,柳蓝叶甲各生长发育龄期POD活性的变化
图3 取食2种杨树叶片后柳蓝叶甲体内POD活性的变化
Fig.3 The changes of POD activity in
Plagiodera versicolora after eating two poplars
趋势为“低-高-高-低”,即在幼虫时期体内POD活性均高
于成虫期,尤其是取食藏川杨的柳蓝叶甲差异达到显著
水平(P<0.05)。
图4 取食2种杨树叶片后柳蓝叶甲体内CAT活性变化
Fig.4 The changes of CAT activity in
Plagiodera versicolora after eating two poplars
2.2.3 取食藏川杨后柳蓝叶甲体内CAT活性的变化
由图4可知,用藏川杨和中林46饲喂柳蓝叶甲后,CAT
活性最高值均出现在F1 成虫时期,随后开始下降,虽然
在2龄幼虫时期有所提高但仍低于F1 代成虫。其体内
CAT活性变化表现为相似的规律:前者CAT活性均低于
后者,表明取食藏川杨对柳蓝叶甲体内的CAT活性有抑
制作用,且随着时间的延长,抑制作用有增强的趋势。
说明此时细胞中大量积累的活性氧使过氧化氢酶系统
的功能处于紊乱状态,不足以清除过量的过氧化氢,维
持细胞内过氧化氢的平衡。从柳蓝叶甲取食藏川杨生
长发育的各个龄期来看,3龄幼虫体内的CAT活性高于
2龄幼虫,但差异不显著。但2代成虫体内CAT活性呈
211
北方园艺2013(18):110~113 ·植物保护·
现极显著差异。说明取食藏川杨的柳蓝叶甲体内CAT
活性具有成虫期的抑制作用。
3 结论与讨论
室内饲养柳蓝叶甲产卵量较取食中林46产卵量
低,柳蓝叶甲在藏川杨上饲养,幼虫阶段到成虫阶段的
存活率与幼虫在中林46叶片上进行的饲养有明显的差
异。对比于在中林46叶片上饲养的柳蓝叶甲,在藏川
杨上饲养的幼虫发育所需要的时间要长,成虫也要小
点。在中林46叶片和藏川杨上饲养的成虫寿命也有差
异。柳蓝叶甲取食藏川杨后,SOD及CAT活性表现出前
期降低,随后升高,最后又下降的趋势,而POD活性则
表现出前期升高,随后维持在较低的水平;取食藏川杨
后,POD和CAT活性虽在变化趋势与取食中林46的相
似,但除3龄幼虫POD高于取食中林46的以外,其它均
低于取食中林46的柳蓝叶甲。无论是哪一种情况,均
破坏了保护酶系统原有的平衡状态,导致自由基清除系
统出现障碍,体内自由基水平升高,对虫体产生伤害
作用。
从不同龄期柳蓝叶甲体内的保护酶活性来看,柳蓝
叶甲2龄和3龄幼虫体内3种酶活性均高于第2代成
虫,SOD被激活后可不断与超氧自由基(O·2 )发生歧化
反应而形成H2O2,CAT和POD协同作用,可以帮助虫
体分解H2O2,但POD的活力因被抑制而对H2O2 的分
解能力降低,大量的 H2O2 与 O·2 形成毒性更强的
HO·,从而对生物膜造成严重损害,打破了SOD、CAT
和POD 3种酶的协同作用,对虫体产生伤害作用[8-10]。
成虫体内3种保护酶的动态平衡被打破,表明柳蓝叶甲
成虫比幼虫抵抗胁迫的能力强[11]。
今后有必要进一步研究柳蓝叶甲和取食藏川杨后
一定时间内保护酶活性的变化动态,并将酶活性的变化
动态与昆虫的生长发育状态相结合,以期明确其对柳蓝
叶甲体内酶活性的影响。另外,柳蓝叶甲取食几代后能
够适应,以及取食后体内的有关解毒酶如羧酸酯酶、乙
酰胆碱酯酶活性的变化规律有待于进一步研究。藏川
杨是优良的行道树,但适生于高海拔地区,而河北省海
拔低,尤其是保定海拔只有18m,对于是否适合藏川杨
的生长还需进行进一步的试验。另外在河北省坝上地
区由于海拔较高,树种种类较少,藏川杨树属高海拔树
种,应该可以在坝上地区生长,今后可将藏川杨引种到
河北省坝上地区建立引种实验基地。
参考文献
[1] 张绮纹,杨传平,施季森.跨世纪林木高新技术-林木生物技术育种
[J].世界林业研究,1998(1):8-9.
[2] 贾贞,马银山,毛学文,等.植物的虫害反应与抗虫机制研究进展[J].
河西学院学报,2005,21(5):53-55.
[3] 赵鑫,詹立平,刘桂丰.杨树基因工程抗性育种研究进展[J].东北林
业大学学报,2004,32(6):76-102.
[4] 刘洋.藏川杨抗虫性初步研究[D].保定:河北农业大学,2010.
[5] 郝再彬,苍晶,徐仲.植物生理实验[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出
版社,2004.
[6] 杨振德,王利英,覃寿艺,等.Pb2+、Cr6+、Cd2+单一及其复合污染对
白蝴蝶叶片CAT、POD活性的影响[J].四川环境,2006,25(5):21-24.
[7] 王慧,吴国星,叶恭银,等.铜和镉在棕尾别麻蝇体内的累积及其对
三种抗氧化酶活性的影响[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2006,
32(1):77-81.
[8] Cervera A,Maym A C,Marthez-Pardo R,et al.Antioxidant enzymes in
Oncopeltus fasciatus(Heteroptera:Lygaeidae)exposed to cadmium[J].
Environ Entomol,2003,50:705-710.
[9] Migula P,Glowacka E,Nuorteva S L,et al.Time-related efects of
intoxication with cadmium and mercury in the red wood ant[J].Ecotoxicology,
1997(6):307-320.
[10]郭同斌,嵇保中,蒋继宏,等.转基因杨树对杨小舟蛾体内三种保护
酶活力的影响[J].昆虫学报,2006,49(3):381-386.
[11]陈建明,俞晓平,吕仲贤,等.白背飞虱取食抗虫品种过程中体内保
护酶和自由基的变化[J].华东昆虫学报,2002,11(2):41-45.
Resistance Detection of Populus szechuanicato Plagiodera versicolora
DU Shao-hua1,LIU Yang2,BU Zhi-guo1,HUANG Da-zhuang1,DENG Chao1
(1.Agricultural University of Hebei,Baoding,Hebei 071000;2.Horticulture Department,Tourism Vocational Colege of Heibei,Chengde,
Hebei 067000)
Abstract:Taking Populus szechuanica as object,the fecundity of Populus szechuanica indoor feeding Plagiodera
versicolora was studied,and the changes of SOD,POD,CAT activities in Plagiodera versicoloraafter eating two poplars
were studied.The results showed that fecundity of Populus szechuanica indoor feeding was lower than that on fast
growing poplar Zhonglin-46,there were some diferences on survival of Plagiodera versicolora that in feeding with
Populus szechuanicaand fast growing poplar Zhonglin-46.After eating Populus szechuanica,the activities of SOD and
CAT decreased first,then increased,and decreased at last,but POD increased at first and then maintained at a lower
level;except POD on third instar larvae was higher than feeding by Zhonglin-46,others were lower.
Key words:Populus szechuanica;Plagiodera versicolora;protective enzymes
311