全 文 ：第 ww卷 第 ts期
u s s {年 ts 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤„∞
∂²¯1ww o‘²1ts
’¦·qou s s {
马尾松毛虫取食 !茉莉酸甲酯和萜烯混合物处理对
马尾松 t{种氨基酸含量的影响 3
邓文红t 沈应柏u 李镇宇v
kt1北京林业大学生物中心 北京 tsss{v ~u1 北京林业大学生物科学与技术学院 北京 tsss{v ~
v1北京林业大学森林培育与保护教育部重点实验室 北京 tsss{vl
摘 要 } 以马尾松为试验材料 o采用邻苯二甲醛 p | p芴基甲基氯甲酸酯k’°„2ƒ ’≤l柱前衍生 o高效液相色谱法
定性定量地检测马尾松毛虫取食 !外源茉莉酸甲酯k  ¨„l和萜烯混合物处理 w «后损伤针叶 !姊妹针叶k处理对
枝l !系统上枝k处理上枝l针叶和系统下枝k处理下枝l针叶内 Χp氨基丁酸kŠ„…„l和 tz种游离氨基酸含量的变化
情况 ∀结果显示 o不同受害方式对马尾松苗木体内 Š„…„和 tz种游离氨基酸的系统性变化有不同的影响 ∀虫害 !
ts Λ°²¯#pt茉莉酸甲酯和 ts Λ°²¯#pt萜烯混合物熏蒸 o损伤枝 !姊妹枝和系统枝中 Š„…„含量明显升高 ~虫害和
ts Λ°²¯#pt茉莉酸甲酯熏蒸使马尾松损伤枝 !姊妹枝和系统枝中的氨基酸总量降低 ~ts Λ°²¯#pt萜烯混合物熏蒸 o
马尾松熏蒸枝和系统下枝氨基酸总量略有下降 o姊妹枝和系统上枝氨基酸总量升高 ∀证明茉莉酸甲酯和萜烯类物
质作为植物体内伤信号的报警信号分子 o能代替虫害等外界刺激启动相似的信号防御系统 o起到防御外界伤害的
作用 ∀
关键词 } 马尾松 ~马尾松毛虫 ~茉莉酸甲酯 ~萜烯混合物 ~Χp氨基丁酸 ~游离氨基酸
中图分类号 }≥zt{1z 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lts p ssy| p sz
收稿日期 }uss{ p sv p sv ∀
基金项目 }国家自然科学基金重点资助项目 kvsvvsw|sl !国家林业局重点项目 kussy p x|l !国家 / 十一五0科技支撑计划课题
kussy…„⁄st„tx ~ussy…„⁄uw…swl ∀
3 沈应柏为通讯作者 ∀感谢蒋湘宁教授对本文的修改和建议 ∀
Εφφεχτσ οφ ∆ενδρολιµυσ πυνχτατυσo ΜεϑΑ ανδ Τερπενεσ2Τρεατµεντ
ον τηε Χοντεντσ οφ Ειγητεεν Αµινο Αχιδσιν Πινυσ µασσονιανα Σεεδλινγσ
⁄¨ ±ª • ±¨«²±ªt ≥«¨ ± ≠¬±ª¥¤¬u ¬«¨ ±¼∏v
kt1 Βιολογψ Χεντεροφ Βειϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Βειϕινγ tsss{v ~ u1 Χολλεγε οφ ΒιολογιχαλΣχιενχε ανδ Βιοτεχηνολογψo Βειϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ
Βειϕινγ tsss{v ~ v1 ΚεψΛαβορατορψοφ Φορεστ Σιλϖιχυλτυρε ανδ Χονσερϖατιον οφ Μινιστρψοφ Εδυχατιον o Βειϕινγ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Βειϕινγ tsss{vl
Αβστραχτ} Πινυσ µασσονιανα ¶¨ §¨¯¬±ª º¤¶∏¶¨§·²¬±√¨ ¶·¬ª¤·¨ ©¨©¨¦·¶²© ∆ενδρολιµυσ πυνχτατυ󦫨 º¬±ªo  ¨„ ¤±§·¨µ³¨ ±¨ ¶
·µ¨¤·°¨ ±·¶²± ·«¨ ¦²±·¨±·¶²© Χ2¤°¬±²¥∏·¼µ¬¦¤¦¬§ ¤±§ tz ©µ¨¨ ¤°¬±² ¤¦¬§¶ º¬·«·«¨ ·¨¦«±²¯²ª¼ ²© ’2³«·«¤¯§¬¤¯§¨«¼§¨2|2
©¯∏²µ¨±¼¯ °¨ 2·«¼¯ ¦«¯²µ²©²µ°¤·¨k’°„2ƒ’≤l ³µ¨¦²¯∏°± §¨µ¬√¤·¬²±o¤¯²±ªº¬·««¬ª«³¨µ©²µ°¤±¦¨ ¬¯´∏¬§¦«µ²°¤·²ªµ¤³«¼ ªµ¤§¬¨±·
¨¯∏·¬²± °¨ ·«²§q׫¨ §¤°¤ª¨§¶«²²·¶o·«¨ ¶¬¶·¨µ¶«²²·¶k·«¨ ²³³²¶¬·¨l o·«¨ ¶¼¶·¨°¤·¬¦∏³³¨µ¶«²²·¶k¤¥²√¨ ·«¨ §¤°¤ª¨§¶«²²·¶l
¤±§·«¨ ¶¼¶·¨°¤·¬¦¯ ²º¨ µ¶«²²·¶k∏±§¨µ·«¨ §¤°¤ª¨§¶«²²·¶l º¨ µ¨ ¶¤°³¯ §¨¤©·¨µ¥¨¬±ª¬±­∏µ¨§¥¼·«¨ ¬±¶¨¦·¶o¥¨¬±ª·µ¨¤·¨§¥¼·«¨
 ¨„ ¤±§·«¨ ·¨µ³¨ ±¨ ¶©²µw «²∏µ¶q • ¶¨∏¯·¶¶«²º¨ §·«¤·§¬©©¨µ¨±·°²§¨¶²©§¤°¤ª¨ ¦²±¶¬§¨µ¤¥¯¼ ¤±§¶¼¶·¨°¤·¬¦¤¯ ¼¯ ¦¤∏¶¨§·«¨
¦«¤±ª¨¶²©Š„…„ ¤±§tz ©µ¨¨¤°¬±²¤¦¬§¶¬± Πq µασσιονιανα ¶¨ §¨¯¬±ª¶q ≤²±·¨±·¶²© Š„…„ ¬±¦µ¨¤¶¨§§¬¶·¬±¦·¯¼¬±·«¨ ¶«²²·¶
§¤°¤ª¨§¥¼·«¨ ¬±¶¨¦·o·µ¨¤·¨§º¬·«  ¨„ kts Λ°²¯#ptl ¤±§·¨µ³¨ ±¨ ¶kts Λ°²¯#ptl o¤±§¬±·«¨¬µ¶¬¶·¨µ¶«²²·¶¤±§·«¨
¶¼¶·¨°¤·¬¦¶«²²·¶q׫¨ ·²·¤¯ ¦²±·¨±·¶²©¤°¬±²¤¦¬§¶§¨¦µ¨¤¶¨§¬±·«¨ ¯¨ ¤√¨ ¶²©·«¨ ¶«²²·¶¦«¨ º¨ §¥¼·«¨ ¬±¶¨¦·¤±§·µ¨¤·¨§º¬·«
 ¨„ kts Λ°²¯#ptl o¤±§²©·«¨ ¶¬¶·¨µ¶«²²·¶¤±§·«¨ ¶¼¶·¨°¤·¬¦¶«²²·¶q׫¨ ·²·¤¯ ¦²±·¨±·¶²©¤°¬±² ¤¦¬§¶§¨¦µ¨¤¶¨§¬±·«¨
¶«²²·¶·µ¨¤·¨§º¬·«·¨µ³¨ ±¨ ¶kts Λ°²¯#ptl ¤±§·«¨ ¶¼¶·¨°¤·¬¦ ²¯º¨ µ¶«²²·¶o«²º¨ √¨ µo¬±¦µ¨¤¶¨§¬±·«¨ ¶¬¶·¨µ¶«²²·¶¤±§·«¨
¶¼¶·¨°¤·¬¦∏³³¨µ¶«²²·¶qŒ·º¤¶¦²±¦¯∏§¨§·«¤· ¨„ ¤±§·¨µ³¨ ±¨ ¶¬±§∏¦¨§·«¨ ¶¬°¬¯¤µ§¨©¨ ±¶¬√¨ ¶¼¶·¨°¶¤¶·«¨ ¬±¶¨¦·§¬§o¤±§
¦²∏¯§µ¨³¯¤¦¨ ·«¨ ¬±¶¨¦··²¶¬ª±¤¯ ¤±§¬±¬·¬¤¯ ·«¨ §¨©¨ ±¶¬√¨ ¶¼¶·¨°·² §¨©¨ ±§¤ª¤¬±¶··«¨ ²∏·¨µ¤·¤¦®q
Κεψ ωορδσ} Πινυσ µασσονιανα~ ∆ενδρολιµυσ πυνχτατυσ~ °¨ ·«¼¯ ­¤¶°²±¤·¨~·¨µ³¨ ±¨ ¶~Χ2¤°¬±²¥∏·¼µ¬¦¤¦¬§~©µ¨¨¤°¬±²¤¦¬§
植物受到害虫危害后会产生一系列生理生化反应k…µ¬¶·²º ot|{| ~戈峰 ot||ul o通过调节体内化学物质的
数量和组成 o产生诱导化学防御k‹¤∏®¬²­¤ot||s ~Ž¤µ¥¤± ετ αλqot||v ~¨¤·«¨µετ αλqot|{z ~康乐 ot||x ~李镇宇
等 ousss ~娄永根等 ot||zl ∀如松粉蝶k Νεοπηασια µεναϕπιαl取食松树后会使植物体内的松粉蝶营养物质含量
下降 o导致取食后的松粉蝶营养不良k李镇宇等 ot||{l ∀氨基酸是昆虫生长发育的主要营养物质 o食物中蛋
白质的营养价值主要决定于所含氨基酸的种类和比例k‹¤µ√¨ ¼ot|zwl ∀李镇宇等kt||{l研究了油松k Πινυσ
ταεβυλαεφορµισl受赤松毛虫危害后 o发现油松针叶中游离氨基酸总量明显减少 o用受害油松针叶饲养的幼虫摄
食量和产卵量均减少 o死亡率升高 ~而昆虫的组织在整个发育过程中对氨基酸的需要是处于变动状态的 o因
此 o可以认为氨基酸含量的大幅度变化和总量的减少是松树诱导抗性的一个方面k李镇宇等 ousssl ∀昆虫体
内 Š„…„是一种重要的抑制性神经递质 o植食性昆虫的活动对植物叶子的机械刺激和破坏可以诱导 Š„…„
的合成和积累 o植物组织快速积累 Š„…„可以影响植食性昆虫的摄食习性k•¤°³∏·« ετ αλqot||y ~ • ¤¯ ¤¯¦¨ ετ
αλqot|{wl ∀研究发现kƒ¤µ°¨ µετ αλqot||u ~ ‹¤¼§¨± ετ αλqoussu ~≥·µ¤·°¤±± ετ αλqot||z ~ • ¬¨µ¶·µ¤ ετ αλqousss ~
娄永根等 ousss ~任琴等 oussy¥l o植物在受到伤害后不仅在受伤部位产生防御反应 o在伤口远端的组织中也
迅速产生类似的反应 o使整株植物产生系统诱导抗性 o阻止昆虫的进一步危害 ∀
马尾松毛虫k ∆ενδρολιµυσ πυνχτατυσl是我国南方主要造林树种马尾松k Πινυσ µασσονιαναl的重要害虫 o也是
我国林业上发生面积最大 !危害最重的食叶害虫 o在我国周期性暴发成灾 o戈峰等kussul !任琴等kussx ~
ussy¤l及马尾松抗松毛虫抗性研究组kt||sl等曾对马尾松的诱导抗性进行研究 o但马尾松毛虫对马尾松苗
木体内 Š„…„和 tz种游离氨基酸含量的系统性影响尚未见报道 ∀本文以盆栽马尾松为试验材料 o研究虫
害 !ts Λ°²¯#pt茉莉酸甲酯 !ts Λ°²¯#pt萜烯混合物熏蒸马尾松苗 w «后 o马尾松损伤枝 !姊妹枝和系统枝中
Š„…„和 tz种游离氨基酸含量变化的规律 o旨在了解 Š„…„和 tz种游离氨基酸在树木伤害防御反应中的作
用 o并为进一步揭示  ¨„和萜烯类化合物作为伤信号分子的作用机制提供理论依据 ∀
t 材料与方法
111 材料
试验所用树种为盆栽马尾松 o来自江西省高安市 o盆栽马尾松每 u周浇 t次 tΠu‹²¤ª¯¤±§营养液 o防止营
养不良 o育苗过程中经常浇水 o避免产生干旱胁迫 o影响试验结果 ~马尾松毛虫由中国科学院动物研究所提
供 ox龄幼虫 o生长良好 ∀
112 样品采集
选取树龄相同 !长势良好且具有 y个轮枝的盆栽马尾松 v株作标记 o分别接入一定量的马尾松毛虫幼
虫 o取食 t §后造成轻度伤害k针叶损失量达 ux h ∗ ws h l o待达到所要求的受害程度后 o移去马尾松毛虫幼
虫 o开始计时 ∀
选取与受虫害一致的盆栽马尾松 u株 o用 ts Λ°²¯#pt茉莉酸甲酯熏蒸马尾松健康植株 o并计时 ∀
选取与受虫害一致的盆栽马尾松 u株作标记 o用 ts Λ°²¯#pt萜烯kΑp蒎烯 !Βp蒎烯 !柠檬烯 !v p蒈烯 !
月桂烯l混合物熏蒸马尾松健康植株 o并计时 ∀
同时设置 v株树作为非危害对照 o在处理后的 w «收集处理枝 !姊妹枝 !系统上枝 !系统下枝 w个部位的
马尾松针叶 ∀采样完毕迅速将针叶投入液氮中 op {s ε 保存备用 ∀
113 氨基酸的提取
准确称取 s1x ª马尾松针叶鲜样 o用 zs h乙醇研磨成匀浆 ow ε 冰箱中提取过夜 o离心 o上清液用 s1t
°²¯#pt ‹≤¯ 调 ³‹值为 u1s o用等体积的石油醚Β乙醚萃取 v次 o弃去有机相 o水相 ys ε 条件下旋转蒸发至
干 o用 xss ˏs1st °²¯ p t ‹≤¯ 溶解样品 o过 s1wx Λ°微孔滤膜 o待上 ‹°≤ ∀
114 氨基酸含量的测定
t1w1t 仪器 美国 „ª¬¯¨ ±·公司 ‹°ttss高效液相色谱仪 o系统配置为 Štvtx…二极管阵列检测器 oŠtvty„柱
温箱 oŠtvtv自动进样器 oŠtvtt„四元泵 oŠtvuu„在线脱器机以及 „ª¬¯¨ ±·色谱工作站 ∀
t1w1u 试剂 tz种氨基酸标准品k天门冬氨酸 !谷氨酸 !丝氨酸 !组氨酸 !甘氨酸 !苏氨酸 !丙氨酸 !精氨酸 !酪
氨酸 !胱氨酸 !缬氨酸 !蛋氨酸 !苯丙氨酸 !异亮氨酸 !亮氨酸 !赖氨酸 !脯氨酸l !邻苯二甲醛 !| p芴基甲基氯甲
酸酯以及 ³‹ts1w的 s1tv °²¯#pt硼酸缓冲液 o购自 „ª¬¯¨ ±·公司 ~Χp氨基丁酸购自 ≥¬ª°¤公司 ~醋酸钠 !三乙
胺 !四氢呋喃为国产分析纯 ~甲醇 !乙腈为美国 ƒ¬¶«¨µ公司生产 ~水为去离子水用 ŒŒ2±k美国 ¬¯¯¬³²µ¨公
司l超纯水仪处理 ∀
sz 林 业 科 学 ww卷
表 1 梯度洗脱条件
Ταβ .1 Χονδιτιονσ οφ γραδιεντ σεπαρατιον
时间 ׬°¨ Π°¬± 流动相 „²¥¬¯¨ ³«¤¶¨ „Πh
流动相 …
²¥¬¯¨ ³«¤¶¨ …Πh
流速 ƒ¯ ²º
µ¤·¨Πk°#°¬±ptl
s tss1s s s1wx
tz1s ws1s ys1s s1wx
t{1s s tss1s s1wx
t{1t s tss1s s1wx
t{1x s tss1s s1{s
uv1| s tss1s s1{s
uw1s s tss1s s1wx
ux1s tss1s s s1wx
t1w1v 色谱条件 色谱柱 } „ª¬¯¨ ±·
‹¼³¨µ¶¬¯ „„2’⁄≥ ox Λ° uss °° ≅ u1t °°
柱和保护柱 ~流动相 „ } us °°²¯ #pt
‘¤„¦n s1st{ h ×∞„ o用 t h ∗ u h醋酸调
³‹至 z1u ~流动相 …}us h 的 us °°²¯ #
pt‘¤„¦o用 t h ∗ u h醋酸调 ³‹ 至 z1u
n ws h 乙腈和 ws h 甲醇 ~流速 } s1wx
°#°¬±pt o梯度洗脱 o见表 t ~ 柱温 }
ws ε ~⁄„⁄检测器 }信号 € vv{Πts ±° o
参考 € v|sΠus ±° oty°¬±时信号 € uyuΠty
±° o参考 € vuwΠ{ ±°∀
t1w1w 柱前衍生 采用自动进样器进行 ’°„ p ƒ’≤柱前衍生 o吸取硼酸缓冲液 x ˏ后 o吸取 t ˏ’°„ o洗
针 o吸取 t ˏ氨基酸标准溶液或样品 o混合 o洗针 o吸取 t ˏƒ’≤ o洗针 o混合后进样 ∀
u 结果与分析
211 伤害对马尾松针叶中氨基酸总量的影响
u1t1t 虫害后马尾松针叶中氨基酸总量的系统性变化 与对照相比 o马尾松被马尾松毛虫危害后 o其受害
针叶 !姊妹针叶 !系统上枝针叶和系统下枝针叶中氨基酸总量均降低k表 ul ∀说明马尾松枝条受到马尾松毛
虫危害后 o不仅受害部位氨基酸含量减少 o使自己免受进一步伤害 o还会把受害信息传递给系统枝条针叶 o产
生系统诱导抗性 o从而引起系统枝条针叶中氨基酸含量的降低 ∀
表 2 马尾松针叶中氨基酸总量的系统性变化 ≠
Ταβ .2 Σψστεµατιχ χηανγεσ οφ τοταλ αµινο αχιδσ χοντεντσιν νεεδλεσ οφ Π . µασσονιανα Λª#ªpt
损伤枝
⁄¤°¤ª¨§¶«²²·¶
姊妹枝
≥¬¶·¨µ¶«²²·¶
系统上枝
≥¼¶·¨°¤·¬¦∏³³¨µ¶«²²·¶
系统下枝
≥¼¶·¨°¤·¬¦ ²¯º µ¨¶«²²·¶
对照 ≤²±·µ²¯ wtz1v ? vy1u„¤ wv|1z ? vs1w¤ wzs1s ? ws1|„¤ v||1w ? vt1w„¤
虫害 Œ±¶¨¦·2§¤°¤ª¨§ u||1z ? uv1z…¥ v{t1| ? vv1z„¤¥ uzx1u ? uz1w… vtw1s ? vu1x¥
茉莉酸甲酯熏蒸  ¨„2·µ¨¤·¨§kts Λ°²¯#ptl vxw1x ? us1w¤ vws1s ? v|1{„¥ u||1{ ? t|1x… uvz1x ? ut1s…¦
萜烯混合物熏蒸 × µ¨³¨ ±¨ ¶2·µ¨¤·¨§kts Λ°²¯#ptl v|w1v ? v|1u¤ xwz1{ ? w{1zw…¦ yv{ ? yy1|„¥ v||1y ? vw1v„¤
≠表中数据是平均值 ? 标准差 o数据采用 ≥⁄多重比较分析 o不同字母表示差异达显著水平 o小写字母表示 Π s1sx o大写字母表示 Π
s1st ∀ ׫¨ §¤·¤¬±·«¨ ·¤¥¯¨¤µ¨ ° ¤¨± ? ≥⁄q⁄¤·¤ º µ¨¨ ¤±¤¯¼½¨ §∏¶¬±ª≥⁄·¨¶·o√¤¯∏¨¶º¬·«¬±·«¨ ¶¤°¨ µ²º ©²¯ ²¯º §¨¥¼ §¬©©¨µ¨±·¯ ·¨¨µ¶¤µ¨ ¶¬ª±¬©¬¦¤±·¯¼ §¬©©¨µ¨±·
k¦¤³¬·¤¯ ¯¨ ·¨µ¶o Π s1st ~¶°¤¯¯¯¨ ·¨µ¶o Π s1sxl
u1t1u 茉莉酸甲酯熏蒸后马尾松针叶中氨基酸总量的系统性变化 ts Λ°²¯#pt茉莉酸甲酯熏蒸处理马尾
松苗木 w «后 o其熏蒸针叶 !姊妹针叶和系统针叶中氨基酸总量与马尾松虫害后的结果相同 o均呈下降趋势
k表 ul ∀说明茉莉酸甲酯可以代替虫害等外部刺激 o启动相似的信号防御系统 o诱导健康植株针叶中氨基酸
含量的降低 o产生系统诱导抗性 o起到防御外界伤害的作用 ∀
u1t1v 萜烯混合物熏蒸后马尾松针叶中氨基酸总量的系统性变化 ts Λ°²¯#pt萜烯混合物熏蒸处理马尾
松苗木 w «后 o熏蒸枝和系统下枝中氨基酸总量略有下降 o而姊妹枝和系统上枝中氨基酸含量升高k表 ul ∀
说明萜烯混合物虽然可以代替虫害等外部刺激 o启动相似的信号防御系统 o产生系统诱导抗性 ∀但是它与虫
害和茉莉酸甲酯熏蒸处理之间的作用又有些不同 o而且植物体能够区分 o从而产生不同的反应 ∀
212 伤害对马尾松针叶中各种氨基酸含量的影响
u1u1t 虫害后马尾松针叶中各种氨基酸含量的系统性变化 从图 t可以看出 o马尾松被马尾松毛虫取食
后 o虫害枝 !姊妹枝 !系统上枝和系统下枝中天门冬氨酸 !谷氨酸 !组氨酸 !赖氨酸含量全部下降 ~丝氨酸 !甘
氨酸 !苏氨酸 !Χp氨基丁酸 !酪氨酸 !脯氨酸含量升高 ~胱氨酸 !异亮氨酸 !亮氨酸除系统下枝含量升高外 o其
他降低 o精氨酸姊妹枝中含量升高 o而在其他 v个部位中全部降低 o其他氨基酸在所测 w个部位中表现出有
升有降的趋势 ∀≥⁄多重比较显示k Π s1sxl o虫害后天门冬氨酸 !谷氨酸 !丝氨酸 !甘氨酸 !苏氨酸 !Χp氨基
丁酸 !胱氨酸在虫害针叶 !姊妹针叶和系统针叶中含量变化差异显著 ~精氨酸 !酪氨酸和苯丙氨酸除虫害后
系统上枝不显著外 o其他部位含量变化差异显著 ∀说明虫害对氨基酸含量的变化有显著影响 ∀
tz 第 ts期 邓文红等 }马尾松毛虫取食 !茉莉酸甲酯和萜烯混合物处理对马尾松 t{种氨基酸含量的影响
u1u1u 茉莉酸甲酯熏蒸后马尾松针叶中各种氨基酸含量的系统性变化 ts Λ°²¯#pt茉莉酸甲酯熏蒸处理
马尾松苗木 w «后 o在所检测的 t{种氨基酸中有 {种氨基酸的变化规律与马尾松虫害后的结果相同 ∀其中
天门冬氨酸 !谷氨酸和赖氨酸含量在熏蒸枝 !姊妹枝 !系统上枝和系统下枝中全部下降 ~胱氨酸除系统下枝
含量升高外 o其他部位降低 ~丝氨酸 !甘氨酸 !苏氨酸 !Χp氨基丁酸含量升高 ∀其他氨基酸的变化规律与虫
害略有不同 ∀≥⁄多重比较结果表明k Π s1sxl o天门冬氨酸 !谷氨酸 !丝氨酸 !甘氨酸 !苏氨酸 !Χp氨基丁
酸 !酪氨酸 !苯丙氨酸在虫害针叶 !姊妹针叶和系统针叶中含量变化差异显著 ~胱氨酸 !亮氨酸和脯氨酸除系
uz 林 业 科 学 ww卷
图 t 不同处理的马尾松针叶中氨基酸含量的系统性变化
ƒ¬ªqt ≥¼¶·¨°¤·¬¦¦«¤±ª¨¶²©¤°¬±²¤¦¬§¶¦²±·¨±·¶¬± ±¨ §¨¯ ¶¨²© Πq µασσονιανα ¥¼ §¬©©¨µ¨±··µ¨¤·° ±¨·¶
统下枝针叶中变化不显著外 o其他部位含量变化差异显著 ∀说明马尾松能够识别虫害和熏蒸 o而且其受害机
制也可能不同 ∀  ¨„熏蒸只能模拟虫害的结果 o并不能模拟虫害的过程 o ¨„ 作为创伤信号的传递体之
一 o在植物创伤中参与了局部和系统的抗性k⁄²®¨ ετ αλqot||t ~’µ²½¦²2≤¤µ§¨±¤¶ ετ αλqot|||lk图 tl ∀
u1u1v 萜烯混合物熏蒸后马尾松针叶中各种氨基酸含量的系统性变化 ts Λ°²¯#pt萜烯混和物熏蒸处理
马尾松苗木 w «后 o在所检测的 t{种氨基酸中有 y种氨基酸的变化规律与马尾松虫害后的结果相同 ∀其中
天门冬氨酸和谷氨酸含量在熏蒸枝 !姊妹枝 !系统上枝和系统下枝中全部下降 ~丝氨酸 !甘氨酸 !苏氨酸和 Χ
p氨基丁酸含量升高 ∀≥⁄多重比较结果表明k Π s1sxl o天门冬氨酸 !丝氨酸 !甘氨酸 !苏氨酸 !精氨酸 !Χp
氨基丁酸 !酪氨酸 !胱氨酸 !蛋氨酸 !苯丙氨酸在虫害针叶 !姊妹针叶和系统针叶中含量变化差异显著 ~谷氨
vz 第 ts期 邓文红等 }马尾松毛虫取食 !茉莉酸甲酯和萜烯混合物处理对马尾松 t{种氨基酸含量的影响
酸和赖氨酸除姊妹枝中变化差异不显著外 o其他部位含量变化差异显著 ∀说明作为针叶树主要抗虫物质的
萜烯类化合物 o当植物遭受损伤后可能作为细胞内应答伤信号的信号分子 o起到保护健康植株免受伤害的预
先报警信号 o产生系统诱导抗性k图 tl o但与茉莉酸甲酯熏蒸处理的结果有所不同 ∀
v 讨论
氨基酸是昆虫生长发育不可缺少的生物活性物质 o除参与蛋白质合成外 o还具有缓冲调节血液渗透压 !
参与能量代谢和脂肪酸合成等功能 o其含量过低或各种氨基酸的相对比例不均衡 o都会影响生物的正常生长
发育和繁衍k‹¤µ√¨ ¼ot|zw ~彩万志等 ousst ~王荫长 ousstl ∀研究表明 o马尾松受到轻度虫害 w «后 o虫害针
叶 !姊妹针叶和系统针叶中氨基酸总量明显降低 o说明马尾松被马尾松毛虫咬食后 o伤口部位迅速产生了某
种信号分子 o由它把受伤信息传递给姊妹枝条和系统枝条针叶 o启动植物体内一系列防御基因的表达 o诱导
健康植株针叶中游离氨基酸总量降低 o产生系统诱导抗性 o使松毛虫取食后得不到正常生长发育所需要的足
够营养 o从而防止进一步被伤害 ∀ Š„…„是一种广泛存在于各种植物中的四碳非蛋白质氨基酸 o在信号转导
和防御反应中有重要作用 o笔者首次研究了马尾松受害后 Š„…„含量的变化情况 o结果表明 o虫害后虫害针
叶 !姊妹针叶和系统针叶中 Š„…„含量明显增加 o≥«¨ ³¯等kt|||l报道 o植物在逆境胁迫下会迅速积累 Š„…„ o
反过来摄食 Š„…„又能破坏昆虫的正常生长和发育 ∀同时由于 Š„…„作为一种可以移动的小分子氨基酸 o
推测 Š„…„可能作为细胞内应答伤信号的信号分子 o起到保护健康植株免受伤害的预先报警信号 o产生系统
诱导抗性 o防止进一步被伤害 ∀
与对照相比 o马尾松被马尾松毛虫取食后 o天门冬氨酸 !谷氨酸 !组氨酸 !赖氨酸虫害针叶 !姊妹针叶和系
统针叶中含量均降低 o胱氨酸 !异亮氨酸 !亮氨酸在虫害针叶 !姊妹针叶和系统上枝针叶中降低 o精氨酸在虫
害针叶和系统针叶中降低 ~尤以天门冬氨酸和谷氨酸降低最多 o据报道 o谷氨酸和天门冬氨酸由于在转氨作
用中处于中心地位 o在昆虫中可作为补充营养k管致和 ot||yl ~异亮氨酸 !亮氨酸为昆虫体内的必需氨基酸
k戈峰等 ot||zl ~赖氨酸 !组氨酸与生物碱的合成有关 o而生物碱已被证明是重要的抗虫物质k罗万春等 o
t||zl ~精氨酸是合成植物多胺的前体物质 o胁迫条件下细胞内大量积累植物多胺k汪沛洪 ot||sl ∀各种氨基
酸含量的变化可能与这些生物过程紧密相关 ∀丝氨酸 !甘氨酸 !苏氨酸 !Χp氨基丁酸 !酪氨酸和脯氨酸含量
升高 o已证明丝氨酸 !酪氨酸和脯氨酸对棉蚜虫不利k钦俊德 ot|{z ~刘旭明等 ot||v ~邹运鼎 ot||tl ~甘氨酸
和丙氨酸与柑桔k Χιρτυσρετιχυλαταl的抗蚜性呈明显的正相关k叶兴祥等 ot||vl ∀马尾松苗木系统诱导抗性与
氨基酸各组分更进一步的关系 o则有待于深入的研究 ∀
近年来 o ¨„ 作为创伤信号分子的研究备受关注 o经常被用来模拟昆虫取食 o研究植物的诱导抗性
k…¤¯§º¬± ετ αλqot||z ~ ¦≤²±± ετ αλqot||z ~’µ²½¦²2¦¤µ§¨±¤µετ αλqousstl ∀萜烯类是近年来研究较多的一类重
要的树木抗虫物质 o在针叶树中尤为重要 ∀从氨基酸含量变化的情况来看 ots Λ°²¯ #pt外源  ¨„ 和
ts Λ°²¯#pt萜烯混合物熏蒸虽然可以代替虫害等外界刺激启动防御系统 o产生系统诱导抗性 ∀但是 v种不
同处理方式引起的氨基酸含量的变化规律不完全相同 o推测不同处理方式可能启动了不同的生物合成途径 ∀
由于各种原因 o本文只对马尾松受害 w «的受害针叶 !姊妹针叶 !系统上枝针叶和系统下枝针叶中氨基酸的
含量进行了测定和分析 o而没能进行时间动态的测定 o这还有待于进一步研究 ∀
参 考 文 献
彩万志 o庞雄飞 o花保祯 o等 qusst1 普通昆虫学 q北京 }中国农业大学出版社 otuz q
戈 峰 qt||u1昆虫对植物的胁迫作用 Μ万方浩 o夏云龙 q青年生态学者论从k二l q北京 }中国科学技术出版社 o{z p |t q
戈 峰 o李典谟 o邱业先 o等 qt||z1 松树受害后一些化学物质含量的变化及其对马尾松毛虫种群参数的影响 q昆虫学报 owskwl }vvz p vwu q
戈 峰 o李镇宇 o谢映平 o等 qussu1 我国主要松树诱导抗虫性的一些规律比较 q北京林业大学学报 ouwkvl }yt p yx q
管致和 qt||y1植物医学导论 q北京 }中国农业大学出版社 q
康 乐 qt||x1环境胁压下的昆虫 p植物相互关系 q生态学杂志 otwkxl }xt p xz q
李镇宇 o陈华盛 o袁小环 o等 qt||{1 油松对赤松毛虫的诱导化学防御 q林业科学 ovwkul }wv p xs q
李镇宇 o王 燕 o陈华盛 o等 qusss1 油松对赤松毛虫的诱导化学防御及滞后诱导抗性 q林业科学 ovyktl }yy p zs q
刘旭明 o杨奇华 qt||v1 棉花抗蚜的生理生化机制及其与棉蚜种群数量消长关系的研究 q植物保护学报 ousktl }ux p u| q
娄永根 o程家安 qt||z1 植物的诱导抗虫性 q昆虫学报 owskvl }vus p vvs q
娄永根 o程家安 qusss1 虫害诱导的植物挥发物 }基本特性 !生态学功能及释放机制 q生态学报 ouskyl }ts|z p ttsy q
wz 林 业 科 学 ww卷
罗万春 o慕立义 o李云寿 qt||z q植物源生物碱的杀虫作用 q农药 ovykzl }tt p tx q
马尾松抗松毛虫抗性研究组 qt||s q马尾松抗松毛虫植株的抗性机制研究 q林业科学 ouykul }tvv p tws q
钦俊德 qt|{z1昆虫与植物的关系 q北京 }科学出版社 ov{ p yt q
任 琴 o李镇宇 o胡永建 o等 qussx1 受害马尾松 !湿地松挥发性化学物质的释放 q生态学报 ouxkttlu|u{ p u|vu q
任 琴 o金幼菊 o胡永建 o等 qussy¤1 马尾松诱导挥发性有机化合物的快速变化 q林业科学 owukwl }yx p zs q
任 琴 o杨 莉 o胡永建 qussy¥1 受害马尾松针叶内脱落酸含量的变化 q北京林业大学学报 ou{kxl }|| p tst q
汪沛洪 qt||s1植物多胺代谢的酶类与胁迫反应 q植物生理学通讯 oktl }t p z q
王荫长 qusst1昆虫生物化学 q北京 }中国农业出版社 oys o|u p |y q
叶兴祥 o叶琪明 o王 强 o等 qt||v1 柑桔对桔棉蚜的抗性与其叶片游离氨基酸含量的关系 q浙江农业学报 oxkvl }t{w p t{y q
邹运鼎 o杨义和 qt||t1 棉花苗期棉株内含物与棉蚜种群消长动态及蚜翅型分化的关系 q昆虫知识 ou{ktl }tw p tz q
…¤¯§º¬±Œ × o«¤±ª  ° o⁄¬¤¥ ‘qt||z1±∏¤±·¬©¬¦¤·¬²±o¦²µµ¨ ¤¯·¬²±¶¤±§ °¤±¬³∏¯¤·¬²±¶²© º²∏±§2¬±§∏¦¨§¦«¤±ª¨¶¬± ­¤¶°²±¬¦¤¦¬§¤±§ ±¬¦²·¬±¨ ¬± Νιχοτιανα
σψλϖεστρισq°¯ ¤±·¤oust }v|z p wsw q
…µ¬¶·²º ≤  qt|{|1‹²¶·§¨ √¨ ²¯³°¨ ±·²©©¨µ¶±¨ º ¬±¶¬ª«·¬±·²¬±¶¨¦·³¯¤±·¬±·¨µ¤¦·¬²±q×µ¨±§¶∞¦²¯ ∞√²¯ oxkwl }tuv p tuw q
⁄²®¨ ‘o¬∏µ¤ ≠ o≤«¤¬‹ …oŽ¤º¤®¬·¤Žqt||t1Œ±√²¯√¨ °¨ ±·²©¤¦·¬√¨ ²¬¼ª¨ ±¬±¬±§∏¦·¬²±²©³¯¤±·§¨©¨ ±¶¨ µ¨¶³²±¶¨ ¤ª¤¬±¶·¬±©¨¦·¬²±¤±§¬±­∏µ¼ΠΠ°¨ ¯¯ ∞o≥·¨©©¨ ± Žq
„¦·¬√¨ ’¬¼ª¨ ±Π’¬¬§¤·¬√¨ ¶·µ¨¶¶¤±§°¯¤±· ·¨¤¥²¯¬¶° q„° µ¨¬¦¤± ≥²¦¬¨·¼ ²© °¯ ¤±·°«¼¶¬²¯²ª¬¶·¶ot{w p t|y q
ƒ¤µ° µ¨∞ ∞o• ¼¤± ≤ „ qt||u1’¦·¤§¬¦¤±²¬§³µ¨¦∏µ¶²µ¶²©„ ¤¦·¬√¤·¨·«¨ ¶¼±·«¨¶¬¶²© º²∏±§2¬±§∏¦¬¥¯¨³µ²·¨¬±¤¶¨ ¬±«¬¥¬·²µ¶q°¯¤±·≤¨¯¯ow }tu| p tvw q
‹¤µ√¨ ¼ Š × qt|zw1‘∏·µ¬·¬²±¤¯ ¶·∏§¬¨¶²© ¤¨¶·¨µ± ¶³µ∏¦¨ ¥∏§º²µ° Œq≥²¯∏¥¯¨¶∏ª¤µ¶q≤¤± ∞±·²°²o|v }x|w p ysu q
‹¤∏®¬²­¤ ∞qt||s1Œ±§∏¦·¬²± ²©§¨©¨ ±¶¨¶¬±·µ¨ ¶¨q„±±∏¤¯ • √¨¬¨º ²© ∞±·²°²¯²ª¼ ovy }ux p wu q
‹¤¼§¨± Žo°¤µ®¨µŒ  qussu1°¯ ¤¶·¬¦¬·¼¬± ¦¼¤±²ª¨ ±¶¬¶²© Τριφολιυµ ρεπενσ}¬±§∏¦¬¥¬¯¬·¼o©¬·±¨ ¶¶¦²¶·¶¤±§√¤µ¬¤¥¯¨ ¬¨³µ¨¶¶¬²±q∞√²¯ ∞¦²¯ • ¶¨ow }txt p ty{ q
Ž¤µ¥¤± • o‘««² ≤ qt||v1 Œ±§∏¦¨§µ¨¶¬¶·¤±¦¨ ¤±§³¯¤±·§¨±¶¬·¼©²µ¤±¤·¬√¨ ¶«µ∏¥oΓασσψπιυµ τηυρβερι q∞¦²¯²ª¼ozwktl }| p t| q
¨¤·«¨µ≥ • o• ¤·„ ƒ qt|{z1Œ±¶¨¦·2¬±§∏¦¨§¦«¨ °¬¦¤¯ ¦«¤±ª¨¶¬±¼²∏±ª ²¯§ª³²¯¨³¬±¨ k Πινυσχοντορταl }·«¨ ©¨©¨¦·²©³µ¨√¬²∏¶§¨©²¯¬¤·¬²±²±²√¬³²¶¬·¬²±oªµ²º·«¤±§
¶∏µ√¬√¤¯ ²©·«¨ ³¬±¨ ¥¨¤∏·¼ °²·«oΠανολισφλαµ µεα q∞¦²¯²ª¬¦¤¯ ∞±·²°²¯²ª¼ otu }uzx p u{t q
¦≤²±±  o≤µ¨¨¯°¤± • „ o…¨ ¯¯ ∞oετ αλqt||z1¤¶°²±¤·¨¬¶ ¶¨¶¨±·¬¤¯ ©²µ¬±¶¨¦·§¨©¨ ±¶¨ ¬± „µ¤¥¬§²³¶¬¶q°µ²¦‘¤·¯ „¦¤§≥¦¬˜≥„ o|w }xwzv p xwzz q
’µ²½¦²2≤¤µ§¨±¤¶ o• ¼¤± ≤ „ qt|||1‹¼§µ²ª¨ ± ³¨µ²¬¬§¨ ¬¶ª¨ ±¨ µ¤·¨§¶¼¶·¨°¬¦¤¯ ¼¯ ¬± ³¯¤±·¯ ¤¨√ ¶¨¥¼ º²∏±§¬±ª ¤±§¶¼¶·¨°¬± √¬¤·«¨ ²¦·¤§¨¦¤±²¬§ ³¤·«º¤¼∀
°µ²¦¨ §¨¬±ª¶²©·«¨ ‘¤·¬²±¤¯ „¦¤§¨ °¼ ²©≥¦¬¨±¦¨¶o˜≥„ o|y }yxxv p yxxz q
’µ²½¦²2≤¤µ§¨±¤¶ o‘¤µ√¤¨ ½2∂¤¶´ ∏¨½ o•¼¤± ≤ „ qusst1‹¼§µ²ª¨ ± ³¨µ²¬¬§¨ ¤¦·¶¤¶¤¶¨¦²±§ °¨ ¶¶¨±ª¨µ©²µ·«¨ ¬±§∏¦·¬²± ²© §¨©¨ ±¶¨ ª¨ ±¨ ¶¬±·²°¤·² ³¯¤±·¶¬±
µ¨³²±¶¨ ·² º²∏±§¬±ªo¶¼¶·¨°¬± ¤±§ °¨ ·«¼¯ ­¤¶°²±¤·¨q°¯ ¤±·≤¨¯¯otv }tz| p t|t q
•¤°³∏·« „ Œo…²º± „ • qt||y1 •¤³¬§µ2¤°¬±²¥∏·¼µ¬¦¤¦¬§¶¼±·«¨¶¬¶¤±§·«¨ ¬±«¬¥¬·¬²± ²©·«¨ ªµ²º·«¤±§§¨ √¨ ²¯³° ±¨·²©²¥¯¬´∏¨2¥¤±§¨§¯¨ ¤©2µ²¯¯¨µ ¤¯µ√¤¨ q°¯ ¤±·
°«¼¶¬²¯ ottt }tvw| p tvxu q
≥«¨ ³¯ … o…²º± „ • o¦¯ ¤¨±  ⁄qt|||1  ·¨¤¥²¯¬¶° ¤±§©∏±¦·¬²±¶²©ª¤°°¤2¤°¬±²¥∏·¼µ¬¦¤¦¬§q×µ¨±§¶¬± °¯¤±·≥¦¬¨±¦¨ ow }wwy p wxu q
≥·µ¤·°¤±±  • o•¼¤± ≤ „ qt||z1 ¼¨ ¬¯± ¥¤¶¬¦³µ²·¨¬± ®¬±¤¶¨ ¤¦·¬√¬·¼¬±·²°¤·²¯¨ ¤√¨ ¶¬¶¬±§∏¦¨§¶¼¶·¨°¬¦¤¯ ¼¯ ¥¼ º²∏±§¬±ª¤±§¬±¦µ¨¤¶¨ ¬±µ¨¶³²±¶¨ ·²¶¼¶·¨°¬±¤±§
²¯¬ª²¶¤¦¦«¤µ¬§¨ ¨¯¬¦¬·²µ¶q°µ²¦‘¤·¯ „¦¤§≥¦¬˜≥„ o|w }tts{x p tts{| q
• ¤¯ ¤¯¦¨ • o≥¨ ¦²µo≥¦«µ¤§¨µ∞qt|{w1 •¤³¬§¤¦¦∏°∏¯¤·¬²± ²©µ2¤°¬±²¥∏·¼µ¬¦¤¦¬§¤±§ ¤¯¤±¬±¨ ¬± ¶²¼¥¨¤± ¯¨ ¤√¨ ¶¬± µ¨¶³²±¶¨ ·² ¤± ¤¥µ∏³··µ¤±¶©¨µ·² ²¯º µ¨
·¨°³¨µ¤·∏µ¨ o§¤µ®±¨ ¶¶o²µ° ¦¨«¤±¬¦¤¯ °¤±¬³∏¯¤·¬²±q°¯ ¤±·°«¼¶¬²¯ ozx }tzs p tzx q
• ¬¨µ¶·µ¤Œo Ž¯²³³¶·¨¦«Žqusss1⁄¬©©¨µ¨±·¬¤¯ ©¨©¨¦·¶²© °¨ ·«¼¯ ­¤¶°²±¤·¨ ²±·«¨ ¬¨³µ¨¶¶¬²± ²©·«¨ ¤¨µ¯¼ ¬¯ª«·2¬±§∏¦¬¥¯¨³µ²·¨¬±¶¤±§²·«¨µ ¬¯ª«·2µ¨ª∏¯¤·¨§ª¨ ±¨ ¶¬±
¥¤µ¯¨ ¼ q°¯ ¤±·°«¼¶¬²¯ otuw }{vv p {ww1
k责任编辑 朱乾坤l
xz 第 ts期 邓文红等 }马尾松毛虫取食 !茉莉酸甲酯和萜烯混合物处理对马尾松 t{种氨基酸含量的影响