苯并噻二唑(BTH)和β-氨基丁酸(BABA)诱导茶树对茶尺蠖抗性的研究

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茶尺蠖(Ectropis oblique)俗名拱拱虫、吊丝虫,属鳞翅目(Lepidoptera)尺蠖蛾科(Geometridae)霜尺蛾亚科(Ennominae),是我国茶园发生最普遍、为害最严重的害虫之一。目前,各茶区主要以化学防治为主,农药的长期使用造成茶尺蠖抗药性、茶叶农药残留、环境污染等问题。苯并噻二唑(Benzothiadiazole, BTH)和p-氨基丁酸(β-aminobutyric acid, BAB A)是两种新型的植物诱导剂,施用后诱导植物抗性物质、防御酶活性的增加,增强自身抵抗或耐受能力,产生直接和间接抗虫性。因此,BTH和BABA可以代替或减少农药的用量,在茶园害虫防治方面具有一定的发展前景。本文对茶树‘龙井43’进行苯并噻二唑(Benzothiadiazole, BTH)和p-氨基丁酸(β-aminobutyric acid, BABA)喷雾处理,研究了用不同处理的鲜叶喂食茶尺蠖2龄幼虫,其发育历期、体重、蛹重、化蛹率、羽化率、成活率、不同龄期幼虫取食量以及幼虫中肠蛋白酶活性的变化;测定了茶树新梢芽长、芽重和鲜叶组织内含水量、干物质量、多酚类、总氨基酸、咖啡碱、儿茶素、可溶性糖、可溶性蛋白的含量;分析了喷雾6 h、24 h、48 h、72 h叶片组织中多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)的活性变化;荧光定量分析了抗性基因PAL. PPO表达量的差异。由此,综合分析诱导茶树产生的直接抗虫性和间接抗虫性的机理。1.BTH和BABA对茶尺蠖生长发育的影响待喷雾处理的茶树叶片药液干后,采摘新鲜茶叶喂食生长基本一致的茶尺蠖2龄幼虫,比较幼虫存活率、化蛹率、羽化率,分析BTH和BABA对不同龄期茶尺蠖发育历期、取食量、幼虫体重、蛹重的影响。结果表明:(1) 25 mg·L-1 BTH和200 mg·L-1 BABA对幼虫3龄期没有影响,50 mg·L-1 BTH和300 mg·L-1 BABA对5龄期没有影响,其他处理都不同程度地增加了各龄期,但是各龄期经历时间只相差1-2天。幼虫存活率分别降低6.98%~18.61%、6.98%~13.56%;化蛹率分别降低8.10%~21.62%、8.10%~16.21%;羽化率分别降低9.20%~68.74%、18.21%~65.08%。总体上,BTH对茶尺蠖幼虫的影响效果高于BABA.幼虫历期长,则化蛹率、羽化率和成活率低。(2)3龄期各处理组的平均虫重差异不显著(p>0.05)。4龄期平均虫重稍低于对照组,差异不显著(p>0.05),75 mg·L-1 BTH和400 mg·L-1 BABA组虫重分别降低7.61 mg、8.63 mg.4龄之后锐减,至5龄期差异更为明显(p<0.05),对照组虫重141.44 mg, 75 mg·L-1 BTH和400 m·L-1 BABA组虫重为109.53 mg、103.53 mg.与对照组相比,各个处理组的平均蛹重不同程度的减小,且随着BTH、BABA浓度的增大呈先增后减趋势。(3)3龄幼虫取食量均大于对照组,在4龄期则均低于对照,5龄期变化不一致,但却有增加的趋势,只有75 mg·L-1 BTH和400 mg·L-1 BABA组的食叶量低于对照。这表明幼虫取食经BTH和BABA喷雾处理的叶片,茶尺蠖幼虫生长及发育受到一定的抑制。2.BTH和BABA对茶尺蠖幼虫中肠蛋白酶活性的影响用处理后的茶树叶片供茶尺镬幼虫取食后,测定了其中肠类胰凝乳蛋白酶和强、弱碱性类胰蛋白酶活性。结果表明:(1) 75 mg-L-1 BTH和400 mg·L-1 BABA可显著降低3龄幼虫类胰凝乳蛋白酶活性,分别比对照低42.20%和29.74%;4龄幼虫的酶活性分别降低45.32%-64.84%和25.99%~51.18%;5龄幼虫的酶活性未受到抑制。(2)BTH可以抑制3-5龄幼虫强碱性类胰蛋白酶的活性。400 mg·L-1 BABA只降低了3龄幼虫强碱性类胰蛋白酶的活性,其他浓度的BABA对各龄期幼虫的酶活性则没有抑制作用。(3)BTH和BABA对4、5龄幼虫弱碱性类胰蛋白酶活性没有显著影响。除了300 mg·L-1 BABA,其他浓度的BTH和BABA不同程度地降低了3龄幼虫弱碱性类胰蛋白酶的活性,3.BTH和BABA对茶树新梢芽物理特性和叶片组织化学组分的影响(1)对茶树进行BTH和BABA喷雾处理,测定了荼树新梢芽长、芽重以及鲜叶组织含水量、干物质量及主要内含物含量。结果表明:与对照相比,50 mg·L-1 BTH和200 mg·L-1 BABA对芽长和芽重有负作用。其他浓度处理后,芽长和芽重仅略微增加,差异不显著(p>0.05)。喷施BTH和BABA对茶树芽叶特性影响较小。喷雾BTH和BABA后,不同处理之间茶树叶片含水量和干物质量变化不大。(2)荼多酚和儿茶素、游离氨基酸、咖啡碱含量、可溶性蛋白含量的含量均不同程度地提高。BTH、BABA处理后,茶多酚含量分别增加9.55%~29.31%、10.57%~15.75%,儿茶素含量分别增加12.05%~74.15%、10.69%~80.86%,游离氨基酸含量分别增加31.98%~49.10%、31.31%45.50%,咖啡碱含量分别增加20.08%~27.87%、17.21%~35.25%,可溶性蛋白含量分别增加23.63%~96.15%、59.71%~87.18%。总体上BTH效果好于BABA.(3)不同处理后的可溶性糖含量不同程度地降低。且随着BTH浓度的增大逐渐降低,随着BABA浓度的增大先增后减,差异显著(p<0.05)。以上研究初步表明75 mg·L-1的BTH和400 mg·L-1的BABA可以调节茶叶的主要化学物质的含量。(7)BTH和BABA对茶树PPO、PAL、POD活性的影响对茶树进行BTH、BABA喷雾处理后,分别测定了6 h、24 h、48 h、72 h时PPO和PAL的活性。结果表明:PPO、PAL、POD活性均在喷药6h后开始增加。PPO活性在72 h活性最大,BTH、BABA处理后酶活性与对照相比分别上升1.24~2.18倍、1.26~1.62倍。PAL的活性没有一定的规律,25 mg·L-1 BTH、50 mg·L-1 BTH、400 mg·L-1 BABA处理的酶活性在6 h有峰值,分别上升1.67、1.43、1.06倍;75 mg·L-1 BTH和300 mg·L-1 BABA处理在72 h有峰值,分别上升1.26、1.73倍;200 mg·L-1 BABA在48 h出现峰值,上升1.57倍。POD的活性经400 mg·L-1 BABA处理在6h有最大值,其他处理均在24 h达到峰值,且随着时间的增加而降低。25 mg·L-1 BTH最大增加1.25倍;随着BABA浓度的增加先升后降,300 mg·L-1 BABA最大增加1.21倍。4.BTH和BABA对PPO、PAL基因相对表达量的影响用Real-time PCR测定了不同处理后叶片内防御基因PPO、PAL相对表达量。PPO基因表达量随着浓度的增大呈先减后增的趋势。与对照相比,只有75 mg·L-1 BTH和400 mg·L-1 BABA可以提高PPO基因的表达量,分别高出1.42倍,2.72倍。茶树鲜叶组织中PAL基因经过50 mg·L-1 BTH、75 mg·L-1 BTH 和 300 mg·L-1 BABA、400 mg·L-1 BABA处理后,表达量分别比对照高1.75倍,3.26倍,1.61倍,3.99倍,且与浓度呈正相关。而25 mg·L-1 BTH和300 mg·L-1 BABA处理的PAL基因表达量低于对照。
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