不同黃瓜材料對煙粉虱的抗性及相關酶活性的研究

許建鵬 谷停停 劉永月 李田田 姜文芝 劉桂軍 曹辰興

摘要：為篩選高抗煙粉虱的黃瓜新品種，本試驗以“大青把”黃瓜為不抗煙粉虱對照（CK1），“無毛黃瓜”為抗煙粉虱對照（CK2），對國內外370份黃瓜種質資源進行煙粉虱抗性篩選，并對篩選出的抗性黃瓜材料接種煙粉虱，研究接種前后葉片中過氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）的活性變化，以期為黃瓜煙粉虱抗性的鑒定提供理論依據。試驗共篩選出四份高抗煙粉虱黃瓜材料，分別為4號、13號、19號、76號。其葉片經煙粉虱為害后，4號的PPO活性最高，13號的POD和PAL活性最高；4份材料的POD、PAL、PPO活性均極顯著高于CK1。由此得出結論：不同黃瓜材料對煙粉虱的抗性與POD、PAL、PPO中的一種或幾種物質的綜合作用有密切關系。

關鍵詞：黃瓜；煙粉虱；抗性；過氧化物酶（POD）；苯丙氨酸解氨酶（PAL）；多酚氧化酶（PPO）

中圖分類號：S642.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）09-0065-04

AbstractTo screen new cucumber varieties with high resistance to Bemisia tabaci， using Daqingba cucumber as the non Bemisia tabaci-resistance control （CK1） and glabrous cucumber as the Bemisia tabaci-resistance control （CK2）， the resistances of 370 cucumber germplasm resources at home and abroad were screened. The chosen cucumber materials were inoculated with Bemisia tabaci， and then the activity changes of peroxidase （POD）， phenylalnine ammonialyase （PAL） and polyphenol oxidase （PPO） in the leaves before and after inoculation were studied to provide theoretical bases for the identification of Bemisia tabaci resistance of cucumber. The results showed that 4 cucumber materials with high resistance to Bemisia tabaci were screened out， including No.4， No.13， No.19 and No.76. After inoculation with Bemisia tabaci， the activity of PPO in the leaves of No. 4 cucumber was the highest； the activities of POD and PAL in the leaves of No. 13 cucumber were the highest； the activities of POD， PAL and PPO in the leaves of 4 anti-Bemisia tabaci materials were all very significantly higher than those of CK1. In conclusion， the resistance to Bemisia tabaci of different cucumber materials had close relationships with the synthetical effects of one or several substances of POD， PAL and PPO activities.

KeywordsCucumber； Bemisia tabaci； Resistance； POD；PAL；PPO

黃瓜（Cucumis sativus L.）屬葫蘆科黃瓜屬，廣泛分布于世界各地，是一種重要的蔬菜作物。粉虱是危害黃瓜的主要害蟲之一，近年來，危害黃瓜的粉虱主要是煙粉虱（Bemisia tabaci）。煙粉虱俗稱小白蛾，是一種世界性的害蟲[1]，對其抗性研究是生物領域的熱點之一。過氧化物酶（POD）能使組織中的某些碳水化合物轉化成木質素，增加木質化程度，可通過此途徑阻止粉虱進一步侵害。苯丙氨酸解氨酶（PAL）是莽草酸途徑中連接初級代謝和苯丙烷類代謝的關鍵酶和限速酶[2]，由于該途徑的中間產物以及終產物對植物抗蟲性有影響[3，4]，所以PAL被認為是一種防御性酶[5]，是苯丙烷類代謝途徑中研究最多的酶[6]。多酚氧化酶（PPO）在植物抗性反應中發揮著重要作用，可催化木質素及其他酶類氧化產物的形成，構成保護性屏蔽[7]，增強作物的抗蟲性；也可以通過將酚類物質氧化成醌類物質[8，9]，抑制害蟲的取食，達到抗蟲的效果。

黃瓜生產上主要以化學防治為主，不僅增加生產成本，而且污染環境，利用植物本身的抗性來防治害蟲已成為國內外公認的有效途徑。本研究旨在探討不同抗粉虱黃瓜材料在煙粉虱危害脅迫下體內幾種次生代謝相關酶活性的變化規律，以期為進一步選育高抗煙粉虱的黃瓜新品種和探究黃瓜的抗煙粉虱生理機制提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

于2014年4月-2015年8月在山東農業大學園藝試驗站9號溫室內進行田間試驗，在園藝中心實驗室進行室內試驗。供試材料為該實驗室保存的370份國內外黃瓜種質資源，其中“大青把”為不抗煙粉虱對照（CK1），無毛黃瓜為抗煙粉虱對照（CK2）。供試蟲源為采自山東農業大學科技創新園大田黃瓜植株上的煙粉虱成蟲。

1.2試驗方法

1.2.1抗煙粉虱材料篩選2014年4月-2015年5月對370份黃瓜種質資源材料進行篩選，每份材料設3個重復，每個重復10株。浸種處理4 h后放入30℃光照培養箱中催芽10 h，待種子露白后播于塑料育苗缽（直徑10 cm，高度8 cm）中，于日光溫室內培養。待至三葉一心時接種煙粉虱，每份材料釋放500頭，讓其在植株上取食、產卵，5 d后剔除成蟲，檢測產卵量和若蟲數量。取樣方法采用Meagher法[10]，用打孔器沿葉脈兩側隨機打4個葉盤孔，在解剖鏡下統計每一葉盤上的卵數量。4個葉盤上的卵和若蟲數量作為每株黃瓜上的平均蟲數量，重復3次。經過初選、復選篩選出抗煙粉虱材料。

1.2.2抗煙粉虱材料次生代謝相關酶活性測定于2015年8-9月將篩選出的抗煙粉虱黃瓜材料4號、13號、19號、76號于日光溫室內培養至三葉一心，接種煙粉虱，在每份材料植株中間釋放100頭，任其在供試植株上自由取食，每份材料種植10株，設3次重復，以“大青把”黃瓜為對照CK1。于接種煙粉虱后第0、1、3、5、7 d取煙粉虱吸食的整片葉，置于-80℃超低溫冰箱內保存，用于測定葉片中的POD、PAL、PPO活性，重復3次。

POD活性采用愈創木酚法測定；PAL活性參照毛愛軍等[11]的方法測定； PPO活性采用愈創木酚比色法[11]測定。

1.3數據處理

采用Microsoft Excel軟件進行數據處理和作圖，采用DPS軟件進行Duncans新復極差法差異顯著性檢驗。

2結果與分析

2.1黃瓜抗煙粉虱材料的篩選

經篩選可得，370份黃瓜材料中抗蟲性最強的為4號、13號、19號、76號。由表1可以看出，4份材料葉片的蟲卵量極顯著低于不抗煙粉虱對照CK1。隨著時間的推移，蟲卵數量增加。接種3 d后，CK2葉片上的煙粉虱蟲卵和若蟲數量極顯著少于CK1。接種5 d后蟲卵數量均有增加，但仍極顯著少于CK1。4份材料中，4號蟲卵和若蟲

2.3不同黃瓜材料接種煙粉虱后葉片PAL活性變化

PAL是合成木質素和植保素的關鍵酶，木質素的形成可以增加細胞壁厚度，增加組織木質化，形成害蟲的機械障礙。如圖2所示，接種煙粉虱后，各黃瓜材料葉片的PAL活性呈先上升后下降的趨勢，且在第1天時達最大。13號葉片PAL活性峰值最高，且極顯著高于其它黃瓜材料；4號和19號峰值次之，76號峰值最低，均極顯著高于CK1。

2.4不同黃瓜材料接種煙粉虱蟲后葉片PPO活性變化

PPO能把酚類物質氧化成醌類物質，而醌類物質又是一類活躍的化合物，能共價結合并修飾自由氨基酸和巰基集團形成酚類絡合物，從而降低汁液吸食性，進一步抵御煙粉虱的侵害。如圖3所示，接種煙粉虱后，各黃瓜材料的PPO活性呈現先上升后下降的趨勢，且均在第3天達到最大值。4號材料的峰值極顯著高于其他黃瓜材料，在對煙粉虱的抗性上表現最強；13號的峰值極顯著高于19號和76號，三者均極顯著高于CK1。

3討論與結論

研究發現，不同黃瓜抗性材料對煙粉虱的抗性機制并不完全相同。本試驗中，受煙粉虱危害后，4號材料葉片的PPO活性最高，13號材料葉片的POD和PAL活性最高，4個抗性材料的POD、PAL、PPO活性均明顯高于對照黃瓜“大青把”。表明黃瓜植株對煙粉虱的抗性不僅僅與酶活性相關，還可能與其它物質甚至是環境有關。

孔海龍等研究發現Q型煙粉虱取食不同辣椒品種后，無論是抗蟲品種還是感蟲品種，其POD活性均比接種前有明顯的提高，且抗蟲品種的POD活性高于感蟲品種[13]。本研究發現，幼苗期各黃瓜材料受煙粉虱取食后，POD活性呈先上升后下降的趨勢，峰值處各材料的POD活性由高到低依次是13號、4號、19號、76號、對照（“大青把”）。

王濤等研究發現粉虱取食黃瓜葉片后，抗蟲材料無毛黃瓜和感蟲材料有毛黃瓜的PAL活性均比接種前明顯提高，且無毛黃瓜的PAL活性高于有毛黃瓜[14]。本研究發現，幼苗期各黃瓜材料接種粉虱后，PAL活性變化呈先上升后下降的趨勢，峰值處各材料的PAL活性由高到低依次是13號、4號、19號、76號、對照（“大青把”）。由于PAL是木質素的關鍵酶，粉虱取食黃瓜材料后，抗性材料的PAL活性增長量明顯提高，從而迅速提高了葉片的木質化程度，導致葉片難以被穿破，從而抵御了煙粉虱的侵害，起到抗蟲的作用。

馬榮金等研究發現幼苗期各黃瓜材料接種蚜蟲后，PPO活性變化呈現先上升后下降的趨勢，且抗蟲材料均顯著高于有毛黃瓜材料[15]。本研究發現，幼苗期各黃瓜材料接種粉虱后，PPO活性變化亦呈現先上升后下降的趨勢，峰值處各材料PPO活性由高到低依次是4號、13號、19號、76號，均極顯著高于對照（“大青把”），這與畢明娟等[16]在煙葉上的研究結果一致。PPO能直接以O2為氧化底物將酚氧化成醌[14]，降低黃瓜體內有害酚類，增強對粉虱的毒害作用，使其汁液吸食性降低，進一步抵御粉虱的侵害。

本試驗通過探討不同黃瓜材料經煙粉虱取食后幾種相關酶活性的變化規律，發現了各抗性材料對煙粉虱抗性的生理生化反應規律，為黃瓜對煙粉虱的抗性鑒定提供了理論依據。但植物的抗蟲性是寄主、昆蟲和環境三者相互作用的結果[17]，本試驗主要研究不同黃瓜材料與煙粉虱之間的關系，但其與環境之間的作用機制還需進一步深入研究。

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