EPG技术在植物病毒病中的应用例析.doc

EPG技术在植物病毒病研究中的应用 摘要：刺吸电位图谱（electrical penetration graph，EPG）技术在植食性刺吸式昆虫，如蚜虫、粉虱、叶蝉和蓟马等研究中的应用日益深入，已涉及寄主专化性、植物的抗虫机制以及病毒传播等领域，该文从植物病毒病入手，介绍EPG技术的在该领域的研究进展和应用前景。 关键词：刺吸电位图谱；植物病毒病；半持久性病毒；非持久性病毒 Application of electrical penetration graph (EPG) in plant virus diseases studies Abstract:The electrical penetration graph(EPG)technology is more and more widely used in sttding piercing sucking insects, such as aphid, white fly,leafhopper and thrips. It has been adopted to study host speciality, plant resistance and virus transmission. We reviewed the reseach progress and application prospects of EPG through example of plant virus transmission. Keywords:Electrical penetration graph; plant virus disease; semipersistent viruses; nonpersistent viruses. 刺吸电位图谱（electrical penetration graph，EPG）技术是一种用于研究植食性刺吸式口器昆虫在寄主植物上刺探和取食行为的电生理技术。植物病毒病是植物的癌症，目前没有有效的药剂，利用EPG技术同时结合电镜技术、分子手段等可以揭示植物病毒病的传播机理。这对于有效的防治植物病毒病的传播有一定的指导作用。 1 EPG技术研究概况 1.1 刺吸电位技术及其发展 1964年，Mclean和Kinsey首次设计了交流系统的电子取食监测(electrical feeding monitor),用于检测蚜虫口针在植物组织内的取食行为,初步证明蚜虫的不同刺探行为和蚜虫口针在植物组织中不同位置以及蚜虫唾液分泌的输出波形。并认为利用该技术记录蚜虫取食行为能够帮助理解植物病毒的获得[1]。1966年，Schaefers首次描述了直流系统的原始方法，并于1968年使用60Hz的交流电作为电压系统[1][2]。Brown Holbrook 在1976年提出改进，使用20Hz的交流电作为电压系统。1978年，W. F.Tjallingii根据以上的改进做出了最终的修改，应用10-30mV的电压，称为刺吸电位图谱electrical penetration graph(EPG)，同时增加信号放大器对该系统进行信号放大，记录了6种不同的波形存在,并用了高值的输人阻抗，使仪器能输出更加准确 、细致的波谱[3]。后来这两套系统统称为EPG，其中交流系统为AC-EPG，直流系统称为DC-EPG。直流系统比交流系统能更好的识别昆虫的取食细节[4]。而20世纪80年代中期,EPG技术与计算机联用，明显地提高了分析效率[5]。目前各研究机构使用的大多数为DC-EPG，这两套系统各有特点，现在美国正在研发可以同时使用两套系统的AC-DC-EPG，这样就可以使两种互补更充分的利用刺吸电位系统。 1.2 波形分析与植物病毒病 早期的关于蚜虫的EPG研究，主要是建立蚜虫的取食行为与EPG波形的对应关系和对波形的分析。Mclean和Kinsey建立了蚜虫的取食和分泌唾液的波形记录，及豌豆蚜Acythosiphon pisum 取食刺吸行为与电子记录波形的对应关系，后来又观察了温度对刺吸行为的影响[3][6][7]。Tjallingii建立了蚜虫穿刺行为的波形记录，发现A波、B波和C波与分泌唾液有关，而D波与吸食有关，后来又对EPG电路和电位下降波形（potential drops，pd）做了全面深入的研究[2][4][8]。Kimmins和Tjallingii在对甘蓝蚜Brevicoryne brassicae(L.)的研究中，将EPG与电镜技术结合，将蚜虫的口针切除，发现只有发生韧皮部的波形（E波）后切断口针才会有汁液流出，并从显微照片上看出，口针顶端已经刺穿筛管的原生质膜和细胞内腔；其中，E 波和pd 波电势水平较低，反映了细胞膜内外的电势差，是2个关键的