油松防御與油松毛蟲反防御的誘導(dǎo)效應(yīng)及機(jī)制.pdf

1、本文以自然條件下喬灌混交林和純林中的油松和油松毛蟲為研究對象，通過野外套籠放養(yǎng)油松毛蟲和機(jī)械剪葉的方法處理油松，利用處理后的油松針葉飼養(yǎng)油松毛蟲，并分析油松針葉的營養(yǎng)物質(zhì)、次生代謝物質(zhì)、酶活性和蛋白質(zhì)的表達(dá)差異以及油松毛蟲的生長過程和酶活性的變化，研究不同林分類型和刺激條件下，油松的防御和油松毛蟲的反防御的誘導(dǎo)效應(yīng)及其機(jī)制，對深入了解環(huán)境條件對植物與昆蟲之間關(guān)系的影響，以及生物適應(yīng)與進(jìn)化的機(jī)制具有重要意義。
　　1、油松誘導(dǎo)抗性的

2、變化規(guī)律
　　通過利用不同林分和處理的油松針葉飼養(yǎng)油松毛蟲，分析油松毛蟲生長過程中體重、對食物的利用情況和死亡率等指標(biāo)的變化發(fā)現(xiàn)，在時間上，油松毛蟲在越冬前表現(xiàn)出體重持續(xù)增加，但取食量、消化率等指標(biāo)表現(xiàn)出高低反復(fù)波浪式變化，說明油松防御和油松毛蟲反防御存在交互作用，是兩者相互適應(yīng)的過程;越冬后，油松毛蟲的取食量和排糞量持續(xù)增加，但消化率、利用率和轉(zhuǎn)化率表現(xiàn)出前高后低的變化，說明油松的防御能力增強(qiáng)，對油松毛蟲的抑制作用越來越明顯，是

3、兩者相互作用的持續(xù)階段，表明油松的誘導(dǎo)抗性反應(yīng)存在明顯的持續(xù)性和對油松毛蟲抑制的累積性。
　　不同林分類型中，在越冬前，油松喬灌混交林油松飼養(yǎng)的油松毛蟲的體重、排糞量、轉(zhuǎn)化率、利用率均高于純林油松飼養(yǎng)的油松毛蟲，而取食量、消化率則低于純林油松飼養(yǎng)的油松毛蟲;越冬后，油松喬灌混交林油松飼養(yǎng)的油松毛蟲各項(xiàng)指標(biāo)（除死亡率外）均低于純林油松飼養(yǎng)的油松毛蟲，而油松喬灌混交林油松飼養(yǎng)的油松毛蟲死亡率高于純林油松飼養(yǎng)的油松毛蟲，說明環(huán)境條件可對

4、油松的誘導(dǎo)抗性產(chǎn)生影響，油松喬灌混交林比油松純林更有利于誘導(dǎo)油松的抗性反應(yīng)。
　　不同刺激方式的油松針葉飼養(yǎng)的油松毛蟲各項(xiàng)指標(biāo)，越冬前沒有明顯的規(guī)律，而越冬后表現(xiàn)出在一定范圍內(nèi)，隨著對油松刺激程度的增加，油松對油松毛蟲的抑制作用增強(qiáng)，且取食刺激比剪葉刺激對油松抗蟲性的誘導(dǎo)效應(yīng)更顯著，表明刺激方式不同，油松的誘導(dǎo)抗性反應(yīng)不同。
　　2、油松誘導(dǎo)抗性的生理生化機(jī)制
　　通過對油松營養(yǎng)物質(zhì)、次生代謝物質(zhì)和抗性相關(guān)酶活性的研究

5、發(fā)現(xiàn)，在不同林分類型中，油松喬灌混交林的油松體內(nèi)不利于油松毛蟲生長的多糖、單寧、總酚的含量均顯著高于純林的油松，而有利于油松毛蟲生長的還原糖、蛋白質(zhì)的含量均顯著低于純林油松;在抗性相關(guān)的酶活性上，油松喬灌混交林的油松體內(nèi)CHT、POD、PPO和PAL四種酶活性均大于純林油松，其中POD和PAL在兩種林分的油松中表現(xiàn)差異顯著，表明不同的林分類型能夠誘導(dǎo)油松產(chǎn)生抗性反應(yīng)，且油松喬灌混交林對油松誘導(dǎo)抗性的誘導(dǎo)效果更明顯。在不同刺激處理的油松中

6、，多糖、單寧、總酚、粗脂肪的含量均表現(xiàn)出30頭/株＞剪葉＞10頭/株＞對照，而還原糖和蛋白質(zhì)的含量表現(xiàn)出對照＞10頭/株＞剪葉＞30頭/株，且均表現(xiàn)出顯著差異;在抗性相關(guān)酶活性上，其中POD、PAL、CHT的酶活性均表現(xiàn)出30頭/株＞10頭/株＞對照和30頭/株＞剪葉＞對照的變化規(guī)律，且均達(dá)到顯著差異，說明30頭/株、10頭/株和剪葉刺激均能誘導(dǎo)油松抗蟲性的增強(qiáng)，且在一定范圍內(nèi)，隨著對油松取食程度的增加油松抗性增強(qiáng)，其中30頭/株取食刺

7、激和剪葉相比表現(xiàn)出較高的誘導(dǎo)抗性，30頭/株表現(xiàn)出較好的誘導(dǎo)效果。
　　3、油松蛋白質(zhì)的差異表達(dá)
　　通過對不同林分類型和處理的油松蛋白質(zhì)表達(dá)差異進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在不同林分之間，油松喬灌混交林中不同刺激處理的油松匹配蛋白質(zhì)點(diǎn)數(shù)均明顯大于純林油松匹配的蛋白質(zhì)數(shù)，從圖譜的匹配率上，30頭/株處理最低為44％，而其它均在60％以上，說明30頭/株處理時油松喬灌混交林的油松表現(xiàn)出的誘導(dǎo)效果最好;從差異表達(dá)蛋白質(zhì)的分布上看，發(fā)現(xiàn)油松喬灌

8、混交林中油松蛋白質(zhì)下調(diào)表達(dá)和特異表達(dá)的數(shù)量較多，純林油松蛋白質(zhì)上調(diào)表達(dá)較多，從功能上分析發(fā)現(xiàn)，油松喬灌混交林的油松中表達(dá)的脅迫和防御類蛋白的種類多于純林油松，說明林分類型可影響刺激因素對油松蛋白質(zhì)表達(dá)的誘導(dǎo)效應(yīng)，與純林油松相比，油松喬灌混交林的油松表現(xiàn)出較高的防御能力。在不同刺激處理的油松中，從匹配的蛋白質(zhì)點(diǎn)數(shù)上，均表現(xiàn)為30頭/株＜10頭/株＜對照;從匹配率上，30頭/株＜10頭/株;從差異表達(dá)蛋白的分布來看，油松喬灌混交林中30頭/

9、株處理的油松蛋白質(zhì)表達(dá)以下調(diào)表達(dá)為主，10頭/株處理的油松蛋白質(zhì)表達(dá)以上調(diào)表達(dá)為主，而油松純林中30頭/株和剪葉處理的油松蛋白質(zhì)表達(dá)均以上調(diào)表達(dá)為主，而10頭/株處理的油松蛋白質(zhì)表達(dá)以下調(diào)表達(dá)為主，在兩種林分的油松中表現(xiàn)的規(guī)律相反;從功能上分析發(fā)現(xiàn)，兩種林分的油松中，在對照處理上均表現(xiàn)出存在大量的光合、代謝、能量、蛋白合成相關(guān)蛋白的表達(dá)，且在一定范圍內(nèi)，隨著對油松危害程度的增加，該類蛋白從種類和所占比例上均表現(xiàn)出逐漸減少，而脅迫和防御類

10、蛋白表現(xiàn)出增加的變化規(guī)律，這種規(guī)律在油松喬灌混交林的油松中表現(xiàn)的更為明顯，說明三種刺激方式在兩種林分類型中均能誘導(dǎo)油松抗性的產(chǎn)生，且30頭/株均表現(xiàn)出優(yōu)于10頭/株和剪葉的誘導(dǎo)效果，表明不同的誘導(dǎo)刺激方式和程度能夠引起油松的蛋白質(zhì)表達(dá)出現(xiàn)明顯差異。
　　4、油松毛蟲體內(nèi)酶活性的變化
　　通過對不同林分油松針葉飼養(yǎng)的油松毛蟲的消化酶、保護(hù)酶和解毒酶活性的測定結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)油松喬灌混交林油松針葉飼養(yǎng)的油松毛蟲蛋白酶、超氧化物

11、歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽-s-轉(zhuǎn)移酶(GSTS)活性增加，而脂肪酶、淀粉酶、過氧物酶(POD)則表現(xiàn)出降低的變化規(guī)律，羧酸酯酶（carEs）和乙酰膽堿酯酶（AchE）在不同林分油松飼養(yǎng)的油松毛蟲中無顯著變化。說明油松毛蟲對油松喬灌混交林中的油松表現(xiàn)出更為明顯的反防御反應(yīng)。同時也說明油松毛蟲對油松抗性的反防御是通過多種因素的共同作用。對用不同誘導(dǎo)刺激處理的油松飼養(yǎng)的油松毛蟲酶活性的變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，油松毛蟲脂肪酶、