棉长管蚜诱导棉花防御反应及对后期棉蚜的影响.pdfVIP

摘要 棉长管蚜AcyrthosiphomgossypiiMordviiko 和棉蚜AphisgossypiiGlover 作为新疆棉田的常见害虫，长期以来，两者在棉田中的竞争关系随着气候变 化、栽培模式、药剂施用等外界作用的改变而有所变化。为了明确棉长管蚜 诱导的棉花防御反应，研究了棉长管蚜种群在棉花上的时空变化，棉长管蚜 取食对棉花生理代谢、防御系统关键酶活性、棉花转录组的影响，及对后期 棉蚜的影响。研究结果如下： 1 （）棉长管蚜在棉花上的种群发展、空间分布与其初始接虫密度有关。 不同初始密度条件下，其种群数量均呈现先增后减的趋势，且均在接蚜后4-5 d 15 / 4 d 10d 72 达到峰值，初始密度为 头株时，第 和第 的种群数量分别为 头/株和12 头/株。棉长管蚜种群发展初期、峰值期茎秆上棉长管蚜占比分别 为35%-50%和50%-80%。可见，棉长管蚜主要危害棉花茎秆，且持续危害 时间短。 （2）棉长管蚜取食可以改变棉花体内与营养代谢和细胞渗透压调节相 关物质的改变，及次生代谢途径中重要化合物的合成与代谢。棉花叶片中叶 绿素含量与棉长管蚜的取食没有明显关系，可溶性糖、可溶性蛋白、类胡萝 卜素、MDA、类黄酮含量均随棉长管蚜密度增大、取食时间延长呈现出不同 的增长幅度。 （3）在棉长管蚜取食1d 后，15头/株棉长管蚜取食的棉花叶片中过氧 CAT SOD POD 3 化氢酶 （ ）、超氧化物歧化酶 （ ）、过氧化物酶 （ ）活性和 个密度棉长管蚜取食的棉花多酚氧化酶 （PPO）、苯丙氨酸解氨酶 （PAL） 活性均显著高于对照组棉花。且棉花叶片中CAT、SOD、POD、PPO和PAL 活性均随棉长管蚜取食时间的延长呈现出不同的升高趋势。可见，棉长管蚜 在取食过程中打破了活性氧系统 （ROS）的动态平衡，一定程度上激活了棉 花的防御系统，促使可以清除、降解有毒自由基的酶活性发生改变。 （4）棉长管蚜取食引起棉花6565个基因差异表达，经KEGG 富集分析， 发现：差异表达基因主要富集在代谢途径、卟啉和叶绿素代谢、次生代谢产 物的生物合成、类胡萝 卜素的生物合成、磷酸戊糖途径，其中92%的差异基 因出现在代谢途径和次生代谢产物的生物合成途径中。可见，棉长管蚜取食 对棉花生理代谢调控影响极大。 （5）不同密度棉长管蚜取食棉花可以延长后取食棉蚜的发育时间，降 低雌成蚜寿命及产蚜量，中、高密度棉长管蚜取食棉花可以降低棉蚜存活率。 可见，棉长管蚜取食棉花后可以减缓棉蚜种群的增长速率，也可以一定程度 上降低棉蚜种群数量。 综上可得，棉长管蚜早期的危害会引起棉花不同代谢途径中基因表达差 I 异性，试验结果也呈现出：棉长管蚜取食后棉花生物学过程中一些关键性调 控物质、次生代谢物质、防御系统中关键酶活性发生不同程度的变化；及对 后期棉蚜生长发育和种群增长的消极影响。阐释了棉长管蚜取食诱导的植物 防御反应，可以为同一宿主植物不同时空发生的害虫种间竞争研究提供理论 基础。 关键词：棉长管蚜；诱导防御；生理代谢；转录组；棉蚜 II Abstract Acyrthosiphomgossypii andAphis gossypii are common pests in cotton fields in Xinjiang. For a long time, the competitive relationship between the two in cotton fieldshaschangedwith changesin external effects such asclimate change,cultivation patterns, and pesticide application. In order to