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(duì)象，通過(guò)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(yíng)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(zhǎng)過(guò)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(duì)深入了解環(huán)境條件對(duì)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(guò)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(zhǎng)過(guò)程中體重、對(duì)食物的利用情況和死亡率等指標(biāo)的變化發(fā)現(xiàn)，在時(shí)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(shuō)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(guò)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(shuō)明油松的防御能力增強(qiáng)，對(duì)油松毛蟲的抑制作用越來(lái)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(duì)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(shuō)明環(huán)境條件可對(duì)

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(duì)油松刺激程度的增加，油松對(duì)油松毛蟲的抑制作用增強(qiáng)，且取食刺激比剪葉刺激對(duì)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(guò)對(duì)油松營(yíng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(duì)照，而還原糖和蛋白質(zhì)的含量表現(xiàn)出對(duì)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(duì)照和30頭/株＞剪葉＞對(duì)照的變化規(guī)律，且均達(dá)到顯著差異，說(shuō)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(duì)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(guò)對(duì)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(shuō)明30頭/株處理時(shí)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(shuō)明林分類型可影響刺激因素對(duì)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(duì)照;從匹配率上，30頭/株＜10頭/株;從差異表達(dá)蛋白的分布來(lái)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(duì)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(duì)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(shuō)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(guò)對(duì)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(cè)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(guò)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(guò)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(wú)顯著變化。說(shuō)明油松毛蟲對(duì)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(shí)也說(shuō)明油松毛蟲對(duì)油松抗性的反防御是通過(guò)多種因素的共同作用。對(duì)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、