離體誘導(dǎo)的離體水稻抗褐飛虱生物型的研究

離體誘導(dǎo)的離體水稻抗褐飛虱生物型的研究

黃褐色門內(nèi)蟲（stue560l）是水稻生產(chǎn)中的一起害蟲，嚴(yán)重影響了水稻的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。長期以來人們主要采用化學(xué)防治和抗蟲品種等措施防治褐飛虱,但大量使用農(nóng)藥往往帶來農(nóng)藥殘留、環(huán)境污染等問題,甚至導(dǎo)致褐飛虱產(chǎn)生抗藥性和猖獗為害[1~3];利用抗蟲品種則會增加褐飛虱的取食選擇壓力而產(chǎn)生新的生物型導(dǎo)致品種抗性喪失。誘導(dǎo)抗蟲性為解決褐飛虱危害提供了新途徑。茉莉酸類物質(zhì)能夠誘導(dǎo)植物防御基因的表達(dá),明顯提高植物直接防御物質(zhì)和間接防御物質(zhì)的含量,從而提高植物對害蟲的直接和間接防御作用[6~8]。本文研究茉莉酸甲酯誘導(dǎo)水稻后對稻株總酚含量變化的影響,并分析誘導(dǎo)水稻后總酚含量變化與其抗褐飛虱的關(guān)系。1材料和方法1.1水o飼養(yǎng)的生物型供試蟲源:褐飛虱為室內(nèi)用水稻品種Mudgo飼養(yǎng)的生物型Ⅱ。供試水稻品種:TN1、IR26、IR36。其中,IR36抗褐飛虱生物型Ⅱ,TN1、IR26感褐飛虱生物型Ⅱ。1.2測試方法1.2.1茉酸甲酯吸光度測定茉莉酸甲酯誘導(dǎo)濃度設(shè)為2水平:0.25和0.50mM。將供試水稻品種催芽后播入塑料杯(Ф8cm×10cm),每杯7苗為一個重復(fù),每品種設(shè)12個重復(fù)。當(dāng)水稻為3葉期時噴施茉莉酸甲酯,以噴施1%乙醇作對照,然后取樣并測定稻株總酚含量。誘導(dǎo)方法:用無水乙醇將茉莉酸甲酯溶解,再用去離子水稀釋至所需濃度。將0.25、0.50mM濃度的茉莉酸甲酯溶液及空白對照裝入小型噴霧器中噴施水稻苗至莖葉掛滿水珠為宜。取樣方法:誘導(dǎo)2d后,每品種3個重復(fù),每重復(fù)選取3株鍵壯植株,剪取第2片葉,稱取鮮樣106.7±0.2mg,剪碎、混勻、縮分后,用5mL甲醇浸泡12h,取其上層清液,揮發(fā)干溶劑。加入5mL50%的甲醇水溶液,重新溶解,作為測試樣品。樣品測定:吸取上述待測液1mL于試管中,加水搖勻定容至2.75mL,再加0.5mLFolin-Ciocalteu試劑溶液,充分搖勻后在8min內(nèi)加入0.5mL20%Na2CO3溶液,搖勻,然后在室內(nèi)放置反應(yīng)2h。轉(zhuǎn)入比色皿,用分光光度計于720nm處測定其吸光值。將測定的吸光值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程,計算樣品的總酚含量。1.2.2水稻誘導(dǎo)處理本試驗于2007年6月在廣西農(nóng)科院植保所實驗室內(nèi)進(jìn)行。將供試品種播在瓷盤(32cm×46cm×3cm)內(nèi),每盤播3個水稻品種,每品種l行。按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,每個誘導(dǎo)處理重復(fù)3次。當(dāng)苗齡達(dá)到3葉期時噴施0.25、0.50mM濃度的茉莉酸甲酯,以噴施1%的乙醇作為對照。噴藥1h后按每苗接入褐飛虱生物型Ⅱ1~2齡若蟲5頭。當(dāng)感蟲對照TN1植株枯萎后7~10d,參照國際使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐株定級,最后計算各品種的平均受害級別。1.2.3水稻保水劑的誘導(dǎo)與誘導(dǎo)將供試品種TN1、IR26、IR36播在瓷盤(32cm×46cm×3cm)內(nèi),于三葉期噴施0.25、0.50mM濃度的茉莉酸甲酯,以噴施1%乙醇作為對照。茉莉酸甲酯誘導(dǎo)處理1h后,從盤中挖起水稻植株,用清水培養(yǎng)于玻璃試管(Ф25cm×5cm)中,每管2苗為1個重復(fù),每品種設(shè)10個重復(fù)。然后,每管接入褐飛虱生物型Ⅱ初孵若蟲10頭,并在管口蓋上紗布以防褐飛虱逃逸。試驗期間,每兩天更換新鮮的誘導(dǎo)后三葉期稻株,每天檢查記錄若蟲發(fā)育情況、若蟲羽化日期及羽化蟲數(shù),并取出羽化的成蟲,直至所有若蟲羽化完畢。最后,計算若蟲的發(fā)育歷期和存活率。1.2.4水稻的誘導(dǎo)誘導(dǎo)將供試水稻品種催芽后播入塑料杯(Ф8cm×10cm),每杯1苗為1個重復(fù),每品種設(shè)12個重復(fù)。用0.25、0.50mM濃度的茉莉酸甲酯噴施3葉期水稻,以噴施1%乙醇作為對照。誘導(dǎo)處理1h后,在稻株主莖第一或第二葉鞘的頂部套一只石蠟薄膜(parafilm)小袋(3cm×3.4cm),然后接入1頭羽化1~2d的褐飛虱生物型Ⅱ雌成蟲。讓其取食24h,然后取下小袋,并在精密電子天平上稱褐飛虱分泌的蜜露量,計算拒食率。1.3處理數(shù)據(jù)所有數(shù)據(jù)采用Excel及DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。2結(jié)果與分析2.1不同植物精神原素對稻株總酚含量的影響茉莉酸甲酯誘導(dǎo)水稻后對稻株總酚含量的影響結(jié)果見表1。茉莉酸甲酯誘導(dǎo)TN1、IR26,0.25、0.50mM誘導(dǎo)稻株的總酚含量均與對照差異顯著;誘導(dǎo)IR36,0.25mM茉莉酸甲酯誘導(dǎo)稻株的總酚含量最高,對照稻株總酚含量最低,且顯著低于受0.25、0.50mM茉莉酸甲酯誘導(dǎo)后稻株的總酚含量。2.2茉莉酸甲酯誘導(dǎo)水稻后對褐飛虱生物型Ⅱ抗性的影響用0.25、0.50mM濃度茉莉酸甲酯誘導(dǎo)TN1、IR26和IR36后,這3個品種受褐飛虱生物型Ⅱ為害的受害級別均顯著低于對照,即受茉莉酸甲酯誘導(dǎo)處理后TN1、IR26、IR36對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性增強(qiáng),且均由感蟲級別上升到抗蟲級別(表2)。2.3對褐飛銻生物型成蟲的誘導(dǎo)從表3可看出,用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)TN1,當(dāng)誘導(dǎo)濃度為0.25mM時,TN1稻株上褐飛虱生物型Ⅱ若蟲存活率顯著低于對照;若蟲的發(fā)育歷期則顯著長于對照。當(dāng)誘導(dǎo)濃度為0.50mM時,TN1稻株上褐飛虱生物型Ⅱ若蟲的存活率和發(fā)育歷期均與對照差異不顯著。用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)IR26,當(dāng)誘導(dǎo)濃度為0.25mM時,IR26稻株上褐飛虱生物型Ⅱ若蟲存活率顯著低于對照,若蟲發(fā)育歷期最長,顯著長于對照和0.50mM濃度誘導(dǎo)處理。當(dāng)誘導(dǎo)濃度為0.50mM時,IR26稻株上褐飛虱生物型Ⅱ若蟲存活率顯著低于對照,但若蟲存活率與0.25mM濃度誘導(dǎo)處理差異不顯著;若蟲發(fā)育歷期顯著長于對照,但顯著短于0.25mM濃度誘導(dǎo)處理。用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)IR36,當(dāng)誘導(dǎo)濃度為0.25mM時,IR36稻株上褐飛虱生物型Ⅱ若蟲存活率顯著低于對照和0.50mM濃度誘導(dǎo)處理,而若蟲發(fā)育歷期則顯著長于對照和0.50mM濃度誘導(dǎo)處理。當(dāng)誘導(dǎo)濃度為0.50mM時,IR36稻株上褐飛虱生物型Ⅱ若蟲存活率與對照差異不顯著,而若蟲發(fā)育歷期則顯著長于對照。綜上所述,茉莉酸甲酯誘導(dǎo)TN1、IR26和IR36后,其稻株上褐飛虱生物型Ⅱ若蟲存活率均呈不同程度的下降,但不同濃度茉莉酸甲酯的誘導(dǎo)效果不一樣,以0.25mM濃度的誘導(dǎo)效果比較明顯。2.4不同濃度茉酸甲酯對褐飛銻生物型的蜜露分泌量的影響用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)TN1,當(dāng)誘導(dǎo)濃度為0.25mM時,TN1稻株上褐飛虱生物型Ⅱ雌成蟲蜜露分泌量最少,顯著少于對照和0.50mM濃度誘導(dǎo)處理;TN1對褐飛虱生物型Ⅱ雌成蟲的拒食率顯著高于0.50mM濃度誘導(dǎo)處理。當(dāng)誘導(dǎo)濃度為0.50mM時,TN1稻株上褐飛虱雌成蟲蜜露分泌量與對照差異不顯著。用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)IR26,在0.25、0.50mM濃度誘導(dǎo)下,IR26稻株上褐飛虱生物型Ⅱ雌成蟲蜜露分泌量顯著低于對照,但0.25mM濃度誘導(dǎo)處理IR26稻株的褐飛虱生物型Ⅱ雌成蟲蜜露分泌量與0.50mM濃度誘導(dǎo)處理差異不顯著;0.25mM濃度誘導(dǎo)處理的IR26對褐飛虱生物型Ⅱ雌成蟲的拒食率顯著低于0.50mM濃度誘導(dǎo)處理。用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)IR36,稻株上褐飛虱生物型Ⅱ雌成蟲蜜露分泌量在0.25、0.50mM濃度誘導(dǎo)處理及對照間差異均不顯著。0.25mM濃度誘導(dǎo)處理的IR36對褐飛虱生物型Ⅱ拒食率與0.50mM濃度誘導(dǎo)處理差異不顯著。說明茉莉酸甲酯誘導(dǎo)對褐飛虱生物型Ⅱ在IR36稻株上取食量的影響較小。綜上所述,茉莉酸甲酯誘導(dǎo)對褐飛虱生物型Ⅱ在感蟲品種TN1和IR26上取食量的影響較大,誘導(dǎo)后褐飛虱生物型Ⅱ在TN1、IR26上的取食量明顯降低。2.5稻株總酚含量對受害者生長及發(fā)育歷期的影響用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)TN1、IR26、IR36后,這3個品種受褐飛虱生物型Ⅱ為害后的受害級別、若蟲存活率及雌成蟲蜜露分泌量均隨稻株總酚含量的增加而降低(圖1、圖2、圖4),而若蟲發(fā)育歷期則隨稻株總酚含量的增加而延長(圖3)。由此可見,茉莉酸甲酯誘導(dǎo)水稻后稻株總酚含量的增加有助于提高水稻品種對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性。3茉酸甲酯的誘導(dǎo)植物體內(nèi)的次生物質(zhì)是其抗蟲的主要化學(xué)基礎(chǔ),這些次生物質(zhì)成分和含量的變化決定著植物對害蟲的抗性水平。據(jù)報道,植物體內(nèi)的酚類次生物質(zhì)的組成成分和含量與植物的抗蟲性有關(guān)[9~12],酚類物質(zhì)含量越高,植物抗性越強(qiáng)。植物在遭受害蟲取食或其他因素誘導(dǎo)后,亦能通過生理、生化及形態(tài)特征等方面變化如產(chǎn)生某些次生代謝物質(zhì)以抵御害蟲的進(jìn)一步為害,達(dá)到間接誘導(dǎo)防御的目的[13~14]。外源茉莉酸及甲酯類衍生物可以作為激發(fā)子誘導(dǎo)植物蟲害防御物質(zhì)的產(chǎn)生及調(diào)控基因的表達(dá),而且和植食性昆蟲一樣能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生植物揮發(fā)性信息物質(zhì),提高植物的間接防御作用[15~17]。本研究發(fā)現(xiàn)用茉莉酸甲酯誘導(dǎo)后TN1、IR26、IR36稻株總酚含量均明顯高于對照,TN1、IR26、IR36對褐飛虱生物型Ⅱ的抗性與稻株總酚含量的升高關(guān)系密切,具體表現(xiàn)為上述品種受褐飛虱生物型Ⅱ的為害隨著總酚含量的增加而減輕,稻株上褐飛虱生物型Ⅱ若蟲存活率隨總酚含量的增加而降低,發(fā)育歷期則隨總酚含量的增加而延長,IR26、IR36稻株上褐飛虱生物型Ⅱ雌成蟲蜜露分泌量隨總酚含量的增加而降低。上述結(jié)果與我們早前研究的茉莉酸甲酯誘導(dǎo)對褐飛虱孟加拉型的抗性相類似。本試驗是在進(jìn)行大量前期試驗工作的基礎(chǔ)上,選擇上述的試驗濃度進(jìn)行的,但是否還有更佳的誘導(dǎo)濃度,還有待于進(jìn)一步地研究。本試驗是以噴霧法進(jìn)行處理,而其他處理方法如浸種法等的誘導(dǎo)效果如何有待于進(jìn)一步研究。下一步試驗將借助HPLC分析各種酚酸及含量的變化,深入研究酚酸類物質(zhì)在水稻抗蟲性中的作用,