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麦蚜是我国乃至世界产麦区小麦上的重大害虫。为了探明小麦抗蚜的生理生化机理,探索建立G蛋白在麦蚜信号传导中的研究方法,以便今后从信号传导方面开展外界信号物质对麦蚜的作用机制,开拓新的防治途径。本文首先开展了麦蚜全纯人工饲料的研究,在此基础上深入研究了小麦次生物质的抗蚜作用及机制,小麦水溶蛋白和醇溶蛋白与抗蚜性的关系,以及G蛋白及其偶联组分的表达及分离纯化和活性测定,并探索其在信号传导途径的作用。主要研究结果如下: 1 用双层石蜡膜(Parafilm‘M’)夹营养液的方法饲养麦长管蚜Sitobion avenae(F.)、禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi(L.)。经小麦植株的营养成分分析和反复试验,确定麦蚜全纯人工饲料配方,适宜的pH值为6.0,适宜糖浓度麦长管蚜为25%,禾谷缢管蚜为30%。对所选的基础饲料配方的氨基酸和维生素进行单一缺失试验结果表明,麦长管蚜必需的营养物质中包括精氨酸、半胱氨酸、组氨酸等9种氨基酸和抗坏血酸、生物素等8种维生素;非必需营养组分包括6种氨基酸及泛酸钙和肌醇等2种维生素;此外7种氨基酸以及核黄素为非营养组分或有害组分。禾谷缢管蚜的必需氨基酸有组氨酸、精氨酸和谷氨酰胺等5种;半胱氨酸、胱氨酸、脯氨酸等3种氨基酸在营养液中则是非必需营养组分;丙氨酸、天冬酰氨、天冬氨酸等9种氨基酸为非营养组分或有害组分。通过全部剔除非营养组分后,研制成功了麦蚜全纯人工饲料,用其饲养麦长管蚜结果很好,其存活率及繁殖力与感蚜麦苗饲养麦蚜的结果差异不显著,可连续饲养2~3代,各项指标均超过国外同类研究先进水平;但对禾谷缢管蚜的饲养效果不太理想,有待今后研究改进。 2 应用麦蚜全纯人工饲料加不同浓度次生物质的薄膜饲养技术,研究了单宁酸、没食子酸、儿茶素、芸香苷、槲皮素和门布等7种次生物质对麦长管蚜及禾谷缢管蚜生长、发育及若蚜增重等生命参数的影响和单宁酸、总酚、丁布和门布等4种次生物质对麦长管蚜的复合作用。结果表明,除芸香苷外其余几种次生物质具有不同程度的抗蚜性,统计分析得到不同次生物质的抗蚜阈值。同时明确了单宁酸与总酚对降低麦长管蚜的存活率有明显增效 作用,单宁酸与门布也存在一定的增效作用,总酚与丁布有一定的抬抗作用。 综上所述,单宁酸、总酚、香豆素是抗麦长管蚜的重要次生物质:抗禾谷缢 管蚜的重要次生物质为单宁酸、儿茶素、香豆素和门布。 3 通过利用麦蚜刺吸电位技术爬PG)监测麦蚜的取食行为和判断小麦 品种抗蚜性以及抗性存在部位,提出以风波(表示麦蚜口针在韧皮部筛管 细胞内分泌水溶性唾液)、EZ波(表示麦蚜取食韧皮部汁液)和G波(表示 麦蚜日针在木质部吸食过程)的历期以及NP波(为非刺探波)、C波(表示 日针在植物组织间的活动路径)、EI波、EZ波和G波出现的次数作为鉴定参 试品种抗蚜性的主要生理性指标。同时明确了抗性因于的存在部位:高抗的 中4无芒的韧皮部存在明显化学抗蚜因于;高抗品种JP①的韧皮部筛管的组 织结构以及韧皮液内存在抗性因子;高抗品种K。hi679的麦叶表面存在对蚜 虫的嗅觉、味觉有拒趋作用的化学或物理因子,韧皮部也明显存在抗性因子。 对麦长管蚜和禾谷缢管蚜取食的EPG波型参数进行聚类分析,确定供 试品种的抗感类型,与田间抗虫鉴定结果基本吻合。 通过对取食波型参数进行判别分析,提出以蚜虫取食历期(E。%)以 及蚜虫在韧皮部分泌唾液o)与蚜虫分泌唾液(EI)和取食历期旧)的 比值q八EI--t--EZ)%作为品种抗生性分类依据:EZ%213%,EI八EI+EZ)%三55 %为感蚜或低抗品种;而EZ%叫,Ed EI+EZ)%>55%为抗蚜品种。从而初 步建立了以EPG波型参数为基础的室内抗蚜鉴定标准。 4 通过应用EPG技术研究次生物质(单宁酸,总酚)对麦长管蚜及禾 谷缢管蚜取食行为的影响,结果表明单宁酸0刀3%以上对麦蚜具有极强的拒 刺探和拒食作用:总酚0刀5%对麦长管蚜,0刀4%禾谷缢管蚜有较强的拒刺 探和拒食作用,但抑制作用强度比单宁酸稍弱一点。同时通过单宁酸和总酚 (没食子酸)的浓度与 NP%一F取食波历期)、C%(刺探波历期)、EI%(分 泌唾液波历期L EZ%(取食波历期)对应作相关分析时,其相关程度不高, 说明抗性品种中的单宁酸和总酚含量只是品种的部分抗蚜因子。 5 为了探明植物次生物质抗蚜的生理机制,通过研究次生物质对麦长 管蚜的糖转化酶和解毒酶的影响作用,明确了单宁酸不仅显著抑制蔗糖酶和 海藻糖酶的活性、从而影响糖的转化和能量利用,还能强烈抑制a一梭酸酯