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桑天牛(Apriona germari)是我国重要的蛀干害虫,严重影响了我国的生态效益和经济效益。多年来,对桑天牛的防治不仅防治效率低,而且效果不明显。桑天牛卵啮小蜂是桑天牛卵期重要的寄生性天敌,在林间具有较高的寄生率,在桑天牛生物防治方面起着重要作用。茉莉酸(jasmonic acid,JA)是一种重要的植物生长激素,是植物抵抗植食性昆虫的重要调节者。为此,本试验以JA为诱导因子,以桑树为研究对象,通过对桑天牛成虫取食的生物测定试验和对桑天牛卵啮小蜂的生物测定试验,从直接抗虫作用和间接抗虫作用两个方面,研究外源JA诱导桑枝对桑天牛产生抗性的化学机制,旨在为桑天牛治理提供理论依据,主要研究结果如下: (1)以浓度为10、100和1000μmol/L的JA分别处理桑枝,测定不同时间段各处理桑枝对桑天牛成虫取食面积的影响。结果表明:不同浓度的JA处理桑枝24或48h后,桑天牛成虫对桑枝的取食面积与对照无显著差异(P>0.05)。处理72h后,桑天牛仅对1000μmol/LJA处理桑枝的取食面积明显低于对照(P=0.037)。Sperman等级相关性分析表明,JA浓度与桑天牛成虫的取食面积呈极显著负相关(r=-0.311,P=0.000)。因此,诱导桑枝对桑天牛产生直接抗性的茉莉酸最佳浓度为1000μmol/L。 (2)以浓度为1000μmol/L的JA处理桑枝,分别测定处理不同时间后桑枝内抗虫次生物质含量及防御酶活性的动态变化。结果表明:JA处理后的4~72h,桑枝内多酚氧化酶(PPO)活性均明显高于对照,且在48h时达到最大值;胰蛋白酶抑制剂(TI)活性和单宁含量随着时间的延长均呈逐渐上升的趋势,但仅在72h时明显高于对照;JA也促进了桑枝内总酚含量的提高,且在处理后48h时达到显著程度,72h时又降低至对照水平。说明外源JA可促进桑枝内抗虫次生物质含量及防御酶活性显著提高。以不同浓度的胰蛋白酶抑制剂和单宁分别处理桑枝,以蒸馏水处理的桑枝为对照,通过选择试验研究不同处理桑枝对桑天牛成虫取食面积的影响。结果表明,0.01、0.1mg/mL的单宁和0.1mg/mL的胰蛋白酶抑制剂均可使桑天牛成虫的取食面积显著降低(P<0.05),说明胰蛋白酶抑制剂和单宁是抑制桑天牛取食的重要物质。可见,JA通过诱导桑枝内胰蛋白酶抑制剂活性及单宁含量的提高抑制桑天牛成虫取食,是JA诱导桑枝对桑天牛产生直接抗性的重要化学机制。 (3)以浓度为10、100和1000μmol/L的JA分别处理桑枝,利用Y-型嗅觉仪测定不同时间段各处理桑枝对桑天牛卵啮小蜂趋性行为的影响。结果表明:在10μmol/L JA处理后的不同时间内,桑枝对桑天牛卵啮小蜂均未表现出明显的引诱作用;当JA浓度为100μmol/L时,桑枝仅在处理48h后对桑天牛卵啮小蜂具有显著的引诱活性;然而,1000μmol/LJA处理24和48h后,桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱活性明显高于对照(24h,P<0.05;48h,P<0.01),72h后桑枝的引诱作用消失。Spearman等级相关性分析表明,JA浓度与桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱百分率显著正相关(ρ=0.791,P=0.006)。因此,诱导桑枝对桑天牛卵啮小蜂产生引诱作用的JA最佳浓度为1000μmol/L。 (4)用浓度为1000μmol/L的JA处理桑枝,以蒸馏水处理的桑枝为对照,采用动态顶空法收集JA处理不同时间后的桑枝挥发物,利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)对桑枝挥发物进行定性定量分析,研究JA处理对桑枝挥发物的组分及释放速率的影响。结果表明:JA处理后的桑枝挥发物组分包括醇类、酯类、萜类物质、芳香族化合物和含氮化合物,其中萜类物质种类最多(13种)。随着处理时间的变化,桑枝挥发物组分及总释放速率也随之发生改变。处理24h后,桑枝释放出18种组分,比对照多11种组分,其总释放速率也明显提高,为对照的8.2倍;48h后桑枝释放出22种组分,比对照多15种组分,其总释放速率进一步提高,为对照的44.6倍;72h后桑枝释放出13种组分,比对照多6种组分,其总释放速率大幅降低,为对照的3.9倍,但与对照无显著差异。可见,JA能诱导桑枝挥发物的大量释放及新组分的产生。 (5)采用动态顶空法收集JA(1000μmol/L)处理48h后的桑枝挥发物,通过气相色谱-触角电位联用仪(GC-EAD)和气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)筛选和鉴定对桑天牛卵啮小蜂有EAD活性的化合物,并比较这些活性组分的释放速率在JA处理桑枝与对照桑枝间的差异。结果分析表明:桑枝经JA处理后,其挥发物中的Z-3-己烯醇、γ-萜品烯、β-水芹烯、紫苏烯、水杨酸甲酯及3种未知化合物使桑天牛卵啮小蜂产生明显的EAD反应,并且β-水芹烯、紫苏烯和水杨酸甲酯的释放量明显高于对照,其中β-水芹烯和紫苏烯仅存在于茉莉酸处理后桑枝的挥发物中,而Z-3-己烯醇的释放速率与对照无显著差异。利用不同浓度的化学标准品分别对桑天牛卵啮小蜂进行嗅觉行为测定。结果表明:不同浓度的Z-3-己烯醇、γ-萜品烯对寄生蜂的引诱作用与对照均无显著差异;β-水芹烯(0.1%)、紫苏烯(0.1%)和水杨酸甲酯(0.01%、0.001%)对该寄生蜂具有显著的引诱作用。综上所述,JA通过诱导桑枝大量释放β-水芹烯、紫苏烯和水杨酸甲酯等对桑天牛卵啮小蜂具有引诱活性的化合物,是外源JA诱导桑树对桑天牛产生间接抗性的重要化学机制。 (6)JA(1000μmol/L)处理24和48h后,桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱活性逐渐增强,在48h时对寄生蜂的引诱活性达到最大值,而此时间段内桑枝对桑天牛的取食量并没有显著影响;JA处理72h后,桑枝对寄生蜂时引诱活性消失,但此时桑枝对桑天牛的取食却表现出明显的阻食作用。由此可见,JA处理后,桑枝对桑天牛的直接和间接抗性此消彼长。以上现象证明,外源JA诱导桑枝对桑天牛产生的直接和间接抗性间存在生态a适应平衡关系。