小麦体内生化物质在抗蚜中的作用

综述了小麦体内生化物质的抗蚜作用 ,主要包括不同抗性品种对麦蚜的影响、小麦体内氨基酸、糖类、酚类物质、生物碱和非蛋白氨基酸等与抗蚜性的关系 ,以及蚜虫对小麦体内抗虫生化物质的诱导作用 ,并提出了深入研究小麦生化物质与抗蚜性关系的前景和意义。     

小麦不同品种上麦蚜及其天敌的数量变动

试验结果表明小麦品种 (系 )的抗性对麦蚜种群数量影响很大 ,百株蚜量随着小麦品种抗性增强而下降。而同一小麦品种对不同种蚜虫的抗性存在质的差异 ,铭贤 1 69品种 ,蚜高峰期百株蚜量麦长管蚜 63 0头 ,禾谷缢管蚜只有 1 1 5头 ,两者相差 5 5倍。另一方面 ,小麦品种抗性对麦田天敌的种群数量影响不大 ,而对天敌的发生期有些影响。因此 ,小麦品种抗性、天敌对麦蚜的自然控制能力 ,可把小麦中后期的蚜虫虫口密度控制在经济损失允许水平之下。     

不同小麦品种（系）对麦长管蚜的抗性

采用网罩麦长管蚜Sitobion miscanthi (Takahashi)的观测方法,对15个不同抗性小麦品种（系）进行苗期不选择性、抗生性测定;选择其中5个代表性品种（系）观测了田间扬花期麦长管蚜的产蚜量,测定了小麦旗叶和穗部中单宁与槲皮素的含量以及麦长管蚜羧酸酯酶（CarE）与谷胱甘肽S-转移酶（GST）的活性。结果表明,代表性品种（系）在苗期对麦长管蚜的产蚜量的影响与扬花期的呈显著正相关（r＝0.956*）。穗部槲皮素的含量与不同抗性品种（系）上的产蚜量呈显著负相关（r＝-0.941*）;单宁含量在不同抗性品种（系）间存在显著差异,其含量变化与产蚜量无显著相关。取食不同抗性品种（系）后麦长管蚜的CarE和GST酶活力存在显著差异。结论认为小麦不同品种（系）对麦长管蚜产蚜量（生殖力）的抑制作用是其抗蚜的重要特性,尤其是中4无芒和冀保一号对麦长管蚜抗生性较强。     

主要抗蚜小麦品种(系)的抗性类型及其生化抗性机制

通过对10个抗麦蚜品种(系)室内苗期生命参数、抗性类型和抗蚜次生物质的研究,明确了不同抗性级别的品种对麦蚜种群控制力及部分生化抗蚜机制。实验结果表明,参试的抗蚜品种(系)中30%左右为不选择性：表现为爬行频繁,定殖率低,但是定殖个体生长发育良好;70%为抗生性;表现为使麦长管蚜Sitobion avenae(F.)和禾谷缢管蚜只Rhopalosiphum padi(L.)的发育历期分别延长2.1%～28.2%和3.7%～13.9%,若蚜死亡率增加1.0～3.6倍和1.0～2.25倍,平均寿命缩短10.2%～96.5%和37.5～97,1%,繁殖力下降3.4%～72.8%和25%～97.2%。苗期生化测定结果表明：不同抗源的单宁和总酚含量明显高于感蚜品种,其总酚含量与抗麦长管蚜级别呈显著负相关,以抗生性为主的品种其总酚含量亦与麦长管蚜的内禀增长力(r_m)呈显著负相关(P<0.05),表明总酚是小麦抗长管蚜的关键因子之一,而与禾谷缢管蚜抗性水平无关;单宁含量与麦蚜抗性关系不密切。     

紫外辐射对两种体色型麦长管蚜生物学特征的影响

紫外辐射对蚜虫产生了强烈的选择压力,可导致蚜虫种下遗传分化,而紫外辐射对蚜虫种下体色分化的影响尚不清楚.本研究选定两种不同体色型的麦长管蚜初生若蚜经过30 W紫外线（UVB波）照射5 d,每天30 min,在不同温度（15 ℃、20 ℃和25 ℃）和不同小麦品种（小偃-22、Astron）条件下,通过在人工智能控制温室内单头饲养,分别测定了各处理麦长管蚜的发育历期、体质量差及相对日均体质量增长率等生物学参数.结果表明：在品种小偃-22上,温度较低时,紫外辐射显著延缓了绿色型麦长管蚜生长,而温度较高时,紫外辐射显著延缓了红色型麦长管蚜生长;在品种Astron上,温度较低时,紫外辐射显著延缓了绿色型麦长管蚜生长,而温度较高时,紫外辐射对两种体色型麦长管蚜生长均无显著影响.说明两种体色型蚜虫对紫外胁迫的反应不同,且紫外胁迫对麦长管蚜的影响与温度和小麦品种有关.     

夏季苹果新梢生理指标与抗苹果绵蚜的关系

研究苹果生理指标与其对苹果绵蚜(Eriosoma lanigerum Hausmann)抗性的关系,为筛选培育抗性品种,实现持续有效治理苹果绵蚜提供依据.田间调查不同苹果品种对苹果绵蚜的抗性,测定比较各品种正常枝条生理指标,以及被苹果绵蚜危害后生理指标的变化.结果表明,正常枝条中可溶性糖(r=0.99)、蛋白质(r=0.86)含量与感蚜率呈正相关;氨基酸含量与感蚜率呈负相关(r=-0.96);酚类物质和4种酶活性与苹果感蚜率均不存在明显相关性.被害后昭锦108可溶性糖含量有所下降,红富士、金冠分别上升1.4％、7.0％;蛋白质、氨基酸、酚类物质含量均有所下降,其中红富士总酚含量明显下降,达23.5％,总酚下降率与感蚜率呈正相关(r=0.94);超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性均上升,其中CAT变化率与感蚜率存在相关性(r=-0.92),昭锦108 CAT活性明显上升,达91.2％;多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase,PPO)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性增减不一;金冠4种酶活性均上升.研究表明,对苹果绵蚜抗性较强的品种:可溶性糖、蛋白质含量较低,游离氨基酸含量较高;受害后可溶性糖含量下降,总酚含量下降率较低,游离氨基酸含量下降率较高.酶活性对抗蚜性的影响不明显.     

苹果绵蚜对不同苹果品种春梢生长期生理指标的影响

为了筛选培育对苹果绵蚜(Eriosoma lanigerum Hausmann)的抗性品种,实现持续有效治理苹果绵蚜的目的,通过测定红富士、金帅、昭锦108、秦冠、红将军等5种不同苹果品种春梢生长期被苹果绵蚜危害前后枝条内可溶性糖、蛋白质、游离氨基酸、总酚含量以及防御性酶的活性变化,探讨苹果生理指标与抗蚜性的关系。结果表明,被害后可溶性糖含量除红将军外均有所上升,其中红富士上升达13.7%;蛋白质含量除红富士外均有所降低;氨基酸含量均有所上升,其中红将军变化明显,变化率达68.8%。酚类物质是一种重要的抗蚜物质,红富士、昭锦108、秦冠被害后总酚含量均升高,其中昭锦108、秦冠中总酚含量上升率约为红富士的2倍。红富士品种正常枝条内超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase,PPO)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)以及过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性均显著低于昭锦108,被害后各苹果枝条SOD活性均出现上升趋势,除红将军的PPO、POD活性降低外,其他品种均升高;金帅、红富士的CAT活性上升明显,分别为110.8%、45.5%。植物的防御性酶与其抗虫性有密切关系,苹果春梢生长期对苹果绵蚜的抗性与苹果体内的可溶性糖、游离氨基酸、SOD、PPO、POD以及CAT活性均有关,而且不同苹果品种被害后生理指标的变化也与其抗蚜性有一定关系。     

我国小麦抗蚜机理研究进展

小麦蚜虫是我国重要的害虫类群,应用麦类作物品种抗虫性能有效减少化学杀虫剂的使用,减少天敌杀伤,保护农田生态环境。本文从经典的抗蚜三机制,物理抗性、化学抗性、诱导抗性,蚜虫地理种群(或生物型)与抗蚜性的关系,抗性遗传,抗蚜小麦品种和非寄主抗性的合理应用等方面综述了我国小麦抗蚜机理的研究成果,提出了研究的重点方向。     

两种麦蚜取食诱导小麦抗性品种后对后来取食蚜生物学特性的影响

刺吸式昆虫在刺吸作物韧皮部取食后会影响作物的正常生长发育,随着作物抗性及昆虫种类的不同,作物反过来也会对昆虫造成或正或反的影响,然而一种刺吸式昆虫取食后对后来者有什么样的影响目前尚不确定。本研究通过严谨的实验方法,即选定3个不同国家的小麦抗性品种98-10-30、Amigo和Batis,在所有条件严格统一的人工智能控制温室内,通过各处理在同一植株上先后不同的接蚜方式,分别测定了麦二叉蚜Schizaphis graminum (Rondani)和麦长管蚜Sitobion avenae Fab.在前期被蚜虫危害的抗虫品种98-10-30、Amigo和Batis上的发育历期、体重差及相对日均体重增长率(mean relative growth rate MRGR)等生物学参数。结果表明：品种不同,蚜虫在不同处理条件下取食作物时受到的影响也不同,即在品种98-10-30上,通过与前期不接虫的对照及前期接不同麦蚜的相关处理比较,麦长管蚜对后期取食的麦二叉蚜(MRGR=0.0974±0.0071)具有抑制作用,而麦二叉蚜对后期取食的麦长管蚜(MRGR=0.1614±0.0048)却有促进作用;在品种Amigo上,前期麦蚜的危害对麦长管蚜的取食具有促进作用,而在品种Batis上前期危害对麦二叉蚜的取食具有促进作用。同时明确了3个品种对两种蚜虫的抗性状况,即在前期无蚜虫危害时,品种98-10-30和Batis对两种麦蚜的抗性相当;在前期有麦蚜危害时,品种98-10-30对麦二叉蚜的抗性较好,而品种Batis对麦长管蚜的抗性较好;品种Amigo无论在任何处理下均对麦二叉蚜的抗性较好。     

草地贪夜蛾在不同小麦品种上的取食选择性和适应性及其与叶片生化物质含量的关系

【目的】测定草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda在不同小麦品种上的取食选择性及适应性,探索害虫为害与小麦品种间的关系,明确黄淮海麦区主栽小麦品种对草地贪夜蛾的抗性水平,为麦田抗虫品种布局和害虫综合防治提供理论依据。【方法】比较了草地贪夜蛾1和3龄幼虫对15个小麦品种的取食选择性,初步筛选出1和3龄幼虫取食选择性均较高的4个品种和较低的2个品种,测定了此6个品种小麦叶片的生化物质(总蛋白、可溶性糖、总酚、单宁)含量,并通过Pearson相关性分析阐明了幼虫取食选择与叶片生化成分含量间的关系,并观察了草地贪夜蛾在6个小麦品种上的适应性。【结果】草地贪夜蛾1和3龄幼虫对淮麦46、淮麦33、KOK1679和铜麦6号的取食选择性较高,而对鲁原502和烟农21的取食选择性较低。Pearson相关性分析表明,1和3龄幼虫对不同小麦品种叶片的取食选择率与小麦叶片的总蛋白和可溶性糖含量呈正相关,与叶片总酚和单宁含量呈负相关。在不同小麦品种上草地贪夜蛾的生长发育进程存在明显差异,在铜麦6号上的寄主适合度指数最高、幼虫历期最短,而在烟农21上的幼虫历期最长。【结论】草地贪夜蛾对小麦品种适应性不同,其中烟农21对其具有较高的抗性。草地贪夜蛾幼虫偏好在总蛋白和可溶性糖含量高的小麦叶片上取食,而叶片总酚和单宁含量高则会抑制其取食,说明小麦利用营养物质和次生物质的代谢协调其不选择性和抗生性,导致品种间对草地贪夜蛾抗虫性的差异。     

运用α-氰代酯荧光底物检测抗性棉蚜羧酸酯酶代谢活性

为了研究抗性和敏感棉蚜Aphis gossypii品系对菊酯类药剂代谢的差异, 本实验合成了溴氰菊酯和高效氯氰菊酯报告荧光底物, 应用这两种底物水解后生成具有荧光化合物的特性,测定了不同品系棉蚜羧酸酯酶的代谢活性。结果表明: 氧化乐果棉蚜抗性和敏感品系羧酸酯酶对溴氰菊酯报告荧光底物的代谢活性分别为10.0和3.4 pmol/min·mg; 对高效氯氰菊酯报告荧光底物的代谢活性分别为4.0和2.4 pmol/min·mg, 抗性品系羧酸酯酶对溴氰菊酯和高效氯氰菊酯报告荧光底物的代谢活性分别为敏感品系的2.9和1.7倍; 溴氰菊酯棉蚜抗性和敏感品系羧酸酯酶对溴氰菊酯报告荧光底物的代谢活性分别为7.6和6.2 pmol/min·mg; 对高效氯氰菊酯报告荧光底物的代谢活性分别为9.3和5.2 pmol/min·mg, 抗性品系羧酸酯酶对溴氰菊酯和高效氯氰菊酯报告荧光底物的代谢活性分别为敏感品系的1.2和1.8倍。这种衍生的报告荧光底物能够用来检测抗性棉蚜羧酸酯酶的水解活性, 表明羧酸酯酶可能参与棉蚜对溴氰菊酯和氧化乐果抗性的形成。     

棉蚜抗氧化乐果品系及敏感品系羧酸酯酶性质的比较

在室内用氧化乐果逐代筛选的棉蚜抗性品系,相对于敏感品系的抗性倍数是17。用α-乙酸萘酯（α-NA）、α-丁酸萘酯（α-NB）、α-磷酸萘酯（α-NP）和β-磷酸萘酯（β-NP）作底物比较研究了氧化乐果抗性和敏感品系棉蚜Aphis gossypii羧酸酯酶的比活力、米氏常数（K_m）和最大反应速度V_max）等有关的动力学常数。以α-NA和α-NB作底物时,抗性品系棉蚜的比活力显著低于敏感品系的;以α-NP和β-NP作底物时,两个品系棉蚜的比活力、K_m和V_max没有明显差异。用α-NA、β-NA作底物染色做酯酶同工酶电泳,抗性品系棉蚜的酯酶同工酶染色比敏感品系棉蚜的浅。     

麦双尾蚜及其天敌在春小麦和野生寄主上的种群动态

在塔城麦田调查发现,麦双尾蚜Diuraphis noxia (Mordvilko) 在春小麦和野生寄主上的百株蚜量从大到小依次为春小麦、黑麦和野燕麦,在春小麦上最早出现高峰期。在春小麦上,瓢虫类数量最多达到516头/百株,菜蚜茧蜂Diaeretiella rapae和白足蚜小蜂Aphelinus albipodus的最高寄生率分别达到31.6%和12.9%。在黑麦上,麦双尾蚜主要被白足蚜小蜂寄生,最高寄生率达到42.9%,斑腹蝇幼虫Leucopis annulipes最高达到16头/百株。在野燕麦上,白足蚜小蜂和菜蚜茧蜂最高寄生率分别达到62.3%和31.8%。瓢虫和菜蚜茧蜂发生较早,白足蚜小蜂和斑腹蝇发生时间相对较晚。     

麦双尾蚜的替代寄主与季节性转移

1994～1998年,在塔城和哈密麦双尾蚜Diuraphis noxia (Mordvilko) 分布区的调查结果显示：小麦收获后,野燕麦、黑麦和自生麦苗是麦双尾蚜的重要替代寄主,偃麦草和羊草上有少量的麦双尾蚜发生,其它禾本科杂草上很少发生麦双尾蚜。在塔城冬、春麦混合种植区,冬麦田是麦双尾蚜的主要越冬点。从5月份开始有翅蚜不断迁移到春麦上为害,秋季主要从晚熟春麦迁移到冬麦上产卵越冬。     

Differential mRNA expression levels and gene sequences of carboxylesterase in both deltamethrin resistant and susceptible strains of the cotton aphid, Aphis gossypii

Extensive use of insecticides on cotton has prompted resistance development in the cotton aphid, Aphis gossypii (Glover) in China. A deltamethrin‐selected population of cotton aphids from Xinjiang Uygur Autonomous Region, China with 228.59‐fold higher resistance to deltamethrin was used to examine how carboxylesterase conferred resistance to this pyrethroid insecticide. The carboxylesterase activity in the deltamethrin‐resistant strain was 3.67‐, 2.02‐ and 1.16‐fold of the susceptible strain when using α‐naphthyl acetate (α‐NA), β‐naphthyl acetate (β‐NA) and α‐naphthyl butyrate (α‐NB) as substrates, respectively. Carboxylesterase cDNA was cloned and sequenced from both deltamethrin‐resistant and susceptible strains. The cDNA contained 1581 bp open reading frames (ORFs) coding a 526 amino acid protein. Only one amino acid substitution (Val⁸⁷‐Ala) was observed between deltamethrin‐resistant and susceptible strains but it is not genetically linked to resistance by the catalytic triad and signature motif analysis. The real‐time polymerase chain reaction analysis indicated that the resistant strain had a 6.61‐fold higher level of carboxylesterase mRNA than the susceptible strain. The results revealed that up‐regulation of the carboxylesterase gene, not modified gene structure, may be responsible for the development of resistance in cotton aphids to deltamethrin.     

温度对麦双尾蚜发育、存活和繁殖的影响

实验室内测定麦双尾蚜Diuraphis noxia (Mordvilko) 在9个恒温下取食小麦叶片时的生长发育数据。麦双尾蚜发育起点温度为3.27℃,发育适温区为15～20℃,有效积温为152.55日·度。在较低温度下 (7.5℃、10℃、15℃) 各发育阶段的总存活率较高,说明低温对麦双尾蚜生长有利,但1～2龄若蚜的存活率略低于3～4龄,说明低龄若蚜的抗逆性稍差。在15～24℃下麦双尾蚜单雌产仔量高,为繁殖最适温区。     

Effect of wheat resistance, the parasitoid Aphidius rhopalosiphi, and the entomopathogenic fungus Pandora neoaphidis, on population dynamics of the cereal aphid Sitobion avenae

The influence of wheat (Triticum aestivumL.) resistance, the parasitoid Aphidius rhopalosiphiDe Stephani-Perez (Hymenoptera: Braconidae) and the entomopathogenic fungus Pandora neoaphidis(Remaudière et Hennebert) Humber (Zygomycetes: Entomophthorales) on the density and population growth rate of the cereal aphid Sitobion avenae(F.) (Hemiptera: Aphididae) was studied under laboratory conditions. Partial wheat resistance was based on hydroxamic acids, a family of secondary metabolites characteristic of several cultivated cereals. The partial resistance of wheat cultivar Naofén, the action of the parasitoid and the joint action of the parasitoid and fungus, reduced aphid density. The lowest aphid densities were obtained with the combination of the parasitoid and the fungus, but wheat resistance under these circumstances did not improve aphid control. Significant reductions of population growth rate (PGR) of aphids were obtained with the joint action of wheat resistance and natural enemies. In particular, the combined effects of parasitoids and fungi showed significantly lower PGR than the control without natural enemies in both wheat cultivars. Our results support the hypothesis that wheat resistance and the utilization of biological control agents could be complementary strategies in an integrated pest management program against cereal aphids.     

麦双尾蚜与麦田中生物和非生物因子的灰色关联分析

利用灰色系统理论,将麦双尾蚜Diuraphis noxia (Mordvilko) 种群消长动态与麦田生物群落中主要生物因子和非生物因子进行灰色关联分析。结果表明影响麦双尾蚜及其它麦蚜种群消长的关键因子主要为麦蚜间的竞争和天敌的捕食压力。非生物因子的作用较小,其中较重要的因子有平均相对湿度和降水量。在塔城小麦田中关键天敌类群为瓢虫类,寄生天敌的影响较小;在伊犁小麦田中,麦双尾蚜及其它麦蚜的关键天敌类群为蚜小蜂类,大麦田中斑腹蝇类较重要,燕麦田中瓢虫类占优势。