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浅论施钾与蚜虫取食诱导的水杨酸对马铃薯抗虫性的影响

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 447 2021-07-21
【摘要】【目的】探讨施钾条件下,蚜虫取食诱导的水杨酸在促进马铃薯Solanumtuberosum抗虫性方面的作用机制,为提高作物抗虫性提供科学依据。【方法】施钾(外施硫酸钾6g/株)、虫害(桃蚜Myzuspersicae取食,5头成虫/株)、施钾+虫害及外源水杨酸(浓度分别为15,30和45μmol/L,喷施量20mL/株)条件下,测定马铃薯叶片中水杨酸和脯氨酸含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性及抗氧化酶[过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)]活性。
  • 马铃薯Solanumtuberosum是内蒙古乌兰察布市农民脱贫致富、建设新农村的支柱产业,其种植面积和产量占内蒙古自治区的50%左右。桃蚜Myzuspersicae是马铃薯生长过程中最常见的害虫之一,除吸食植物体内的汁液使植株生育不良外,还能传播多种马铃薯病毒和纺锤块茎类病毒,严重影响马铃薯产量和品质。植物的诱导防御与其信号途径及其调节的次生代谢物密切相关。其中水杨酸是植物体内普遍存在的内源信号分子之一,能诱导植物产生许多生理性状。已有的研究表明,水杨酸途径是植物介导的防御植食性昆虫最重要的途径之一。

    水杨酸信号途径参与了刺吸式害虫如蚜虫、二斑叶螨Tetranychusurticae等取食诱导的植物防御反应,蚜害后水杨酸含量增加,激活并增加与植物抗性有关的基因表达。蚜虫侵染大麦、棉花后,引起苯丙氨酸解氨酶活性升高,且大麦抗蚜品种中水杨酸含量及其代谢途径中关键性酶———苯丙氨酸解氨酶活性均高于敏感品种;用不同韭菜品种接虫后,苯丙氨酸解氨酶和过氧化物酶活性均有所提高。西花蓟马Frankliniellaoccidentalis取食、机械损伤及外源水杨酸甲酯(methylsalicylicacid,MeSA)和茉莉酸(jasmonicacid,JA)处理均能明显提高过氧化物酶(peroxidase,POD)的活性,且外源MeSA和JA诱导在48h达到最高峰。

    钾在马铃薯产量、品质和抗性中有着特殊的作用。就其抗性而言,Armengaud等认为,外源钾浓度的改变,通过植物体内钙等信号激活茉莉酸代谢途径,使茉莉酸类合成加速,植物的抗虫性提高。Jayasekara等则认为,植物受到虫害胁迫后,体内SA含量增加,激活了与植物抗性有关基因的表达。而赵丽艳研究发现,蚜虫取食小麦后,既激活了茉莉酸介导的信号传导途径,也激活了水杨酸介导的信号传导途径。王祎等研究表明,供钾充足的小麦在蚜虫为害后,JA和SA信号传导途径可能分别在不同时间段内起主导作用。李刘杰研究发现,与对照相比,小麦施钾后(0.1mgK2O/kg土)蚜虫群体显著降低,且植株中总酚、酚酸、木质素含量及其代谢相关酶活性达到最高。我们在前期研究中发现,马铃薯施用硫酸钾后,桃蚜数量显著减少,且675g/m2施钾量对桃蚜的抑制效果最为强烈。本研究是在上述研究基础上,进一步研究施钾后马铃薯叶片中水杨酸含量的变化及对其防御物质的调控,旨在揭示钾肥增强马铃薯的抗虫机理,为有效地开展蚜虫的生态调控提供理论依据。

    1材料与方法

    1.1供试植物与昆虫

    马铃薯S.tuberosum品种为费乌瑞它(Favorita),原产于荷兰,属早熟高产品种,其种子购于内蒙古乌兰察布市种子公司。桃蚜M.persicae试虫由中国农业科学院植物保护研究所提供。

    1.2马铃薯苗的种植与处理

    实验于2016年4月下旬至6月在集宁师范学院园艺实训基地温室中完成。该土壤中全氮含量为126mg/kg,速效氮含量为60.2mg/kg,速效磷含量为30.3mg/kg,速效钾含量为107mg/kg。首先将马铃薯种子播种于用多菌灵消过毒的土中培养,室温条件下生长。5~6周后将马铃薯苗移植于塑料盆中生长。分别选取长势一致、具有4片叶子的马铃薯60盆,将其分为2组,即对照组(不施钾组)和处理组(施钾组)。施钾组所施钾肥为硫酸钾,其用量按最低施钾量75000株/hm2马铃薯计算,所施硫酸钾为675g/m2,相当于6g/株。

    自然条件下生长2个月后,先从上述两组中各随机选取12盆植株,其中每个处理分别选取6株苗,每株接桃蚜5头,接虫枝用80目的纱网罩住,以防止蚜虫迁出。接虫处理3d后,将虫害植株上的蚜虫扫掉后随机取样;其余6株不接虫。整个处理包括对照、施钾、接虫与施钾+接虫4种。每组处理重复6盆。用于内源水杨酸含量及PAL活性的测定。

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