10个小麦品种对麦长管蚜的抗性分析

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小麦Triticum aestivum是全世界最重要的粮食作物之一,小麦生产关系到国家经济稳定发展和人民生活健康。麦长管蚜Sitobion avenae作为小麦上常发性害虫之一,严重制约了小麦的栽培与生产。选育和种植抗蚜小麦品种是解决这一问题最重要途径之一。为了探明供试10个小麦品种对麦长管蚜的抗性,本研究测定了麦长管蚜在小麦植株上的生长发育特性及取食行为,分析了不同小麦品种抗蚜的形态结构、营养物质及次生代谢化合物代谢基础,以期为培育优良抗蚜小麦品种(系)奠定基础,取得的主要结果如下:1.明确了麦长管蚜在供试10种小麦植株上生命参数及取食行为通过室内小麦幼苗接虫实验发现,麦长管蚜在绵阳86-11、白油麦、Granja de Melill和Kendih Aria no80等4种小麦植株上的发育历期显著长于鲫鱼麦、六柱头和Rivadeneira等3个品种;麦长管蚜在鲫鱼麦、BH941和六柱头等3中小麦植株上的日均产蚜量显著长于绵阳86-11、白油麦、Kendih Aria no80和Rivadeneira等4个品种;麦长管蚜在鲫鱼麦和BH941两种小麦植株上日均体重增长率显著大于绵阳86-11。利用刺探电位图谱(Electrical Penetration Graph,EPG)技术对麦长管蚜在不同品种小麦植株上的取食行为分析。结果发现,麦长管蚜在Granja de Melill植株取食的静息波(non-penetration,np)、路径波(C)及刺探波(potential drops,pd)的持续时间显著长于其它品种;麦长管蚜在Granja de Melill和绵阳86-11植株上的刺探行为(pd)出现次数显著高于在六柱头植株上刺探行为出现次数,Granja de Melill和绵阳86-11两品种对蚜虫表现出较强的表皮抗性;分泌唾液波(E1)持续更长,韧皮部取食波(E2)更短,表现出较强的韧皮部抗性。麦长管蚜在小麦植株木质部取食波(G波)无显著差异,表明10个小麦品种木质部抗蚜性无差异。通过上述14项实验指标对供试10个小麦品种对麦长管蚜的抗性进行分组。绵阳86-11和Granja de Melill等2个小麦品种可被划分为抗蚜品种;陕西优225、石家庄54、白油麦、Kendih Aria no80和Rivadeneira等5个小麦品种为中抗品种;鲫鱼麦、六柱头和BH-941等3个小麦品种为感蚜品种。2.揭示了供试10个小麦品种对麦长管蚜产生不同抗性的形态结构、营养代谢及次生代谢物基础利用扫描电镜对小麦叶片表皮毛进行了观察。结果发现,不同品种小麦对麦长管蚜抗性与小麦叶片表皮毛密度存在一定相关性。鲫鱼麦、六柱头、BH941和Granja de Melill等4种小麦叶片表皮毛密度显著低于其它品种,表皮毛密度较低可能是鲫鱼麦、六柱头和BH941等3个小麦品种对蚜虫抗性较低的因素之一。通过气相色谱-质谱联用仪(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)对小麦叶片营养成分进行了分析。结果发现,不同品种小麦叶片营养物质组分存在着差异。绵阳86-11幼苗叶片中丙氨酸相对含量显著高于其它品种。Granja de Melill幼苗叶片中酪氨酸相对含量显著高于陕优225;鲫鱼麦幼苗叶片中色氨酸相对含量显著低于除石家庄54外其它品种;陕优225幼苗叶片中天冬氨酸相对含量显著高于鲫鱼麦、白油麦和六柱头。推测丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和天冬氨酸等4种氨基酸相对含量可能与小麦抗蚜性相关。鲫鱼麦幼苗葡萄糖相对含量显著高于其它品种,果糖相对含量显著低于陕优225和石家庄54;陕优225幼苗叶片种果糖和蔗糖含量显著低于鲫鱼麦、六柱头和BH941。鲫鱼麦和陕优225表现出的抗性差异可能与叶片中果糖、葡萄糖和蔗糖含量有关。利用液相色谱-质谱联用仪(Liquid Chromatography-Mass Spectrometer,LC-MS)对小麦叶片中代谢物进行了分析,共分离鉴定出584种小麦代谢物,发现,不同品种小麦叶片中代谢物存在显著差异。对比绵阳86-11和Granja de Melill等2个抗蚜小麦品种与鲫鱼麦、六柱头和BH-941等3个感蚜小麦品种叶片中代谢物差异,筛选出34种可能与植物抗性相关代谢物。在麦长管蚜取食诱导实验中,发现66种代谢物的相对含量在绵阳86-11和Granja de Melill等2个抗蚜小麦品种诱导前后产生显著变化,推测这些代谢物可能与小麦诱导型防御相关。综上,本研究明确了麦长管蚜在10种小麦植株上的取食行为及生命参数,筛选出2个抗蚜小麦品种及3个感蚜小麦品种;探明了小麦叶片表皮毛密度、叶片中游离氨基酸和可溶糖的相对含量及叶片代谢物与小麦抗蚜特性的相关性,研究结果为抗蚜小麦品种筛选及育种工作提供了参考。
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