王杰 孟昭軍 王琪 嚴善春 張曉嬌

(東北林業(yè)大學，哈爾濱，150040) (黑龍江省森林保護研究所) (東北林業(yè)大學) (鄂爾多斯市東勝區(qū)園林綠化事業(yè)局)

責任編輯:程 紅。

誘導抗蟲性是指植物在遭受植食性昆蟲取食后所表現(xiàn)出來的一種抗蟲特性［1］，當其被取食者為害到一定程度時，植物通過增減某些化合物質(zhì)或釋放揮發(fā)物影響植食者行為或降低其嗜好的反應，是一種類似于免疫反應的抗性現(xiàn)象［2－4］。目前已發(fā)現(xiàn)多種信號物質(zhì)，可以人工誘導植物的系統(tǒng)抗性，茉莉酸是其中重要的一種。茉莉酸(JA)是一種具有多種生理功能的植物激素，除調(diào)節(jié)植物的基礎發(fā)育外，還在植物的愈傷反應、昆蟲取食和水分脅迫反應中起信號傳遞的作用，誘導植物直接和間接防御反應的發(fā)生［5］。在番茄中，外源茉莉酸或茉莉酸甲酯刺激與食草動物取食產(chǎn)生相同的防御蛋白多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)、蛋白酶抑制劑(PIs)、和脂氧合酶［6］。外源茉莉酸(JA)處理可誘導枸杞葉產(chǎn)生顯著的防御反應，表現(xiàn)為蛋白酶抑制劑活性、木質(zhì)素含量、超氧化物歧化酶(SOD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性顯著增加［7］。茉莉酸誘導通過增加棉葉單寧和PIs含量、提高棉葉PAL、PPO和POD活性等增強棉花幼苗的抗蟲性［8］。茉莉酸處理使青楊葉POD、PPO、PAL、胰凝乳蛋白酶抑制劑(CI)、胰蛋白酶抑制劑(TI)活性增加［9］，防御性次生代謝物含量或揮發(fā)性有機物釋放量增加，對害蟲的抗性提高。

長白落葉松(Larix olgensis)是東北、內(nèi)蒙古等地的主要造林樹種，其人工林常受落葉松毛蟲(Dendrolimus superans)、舞毒蛾(Lymantria dispar)等害蟲的嚴重危害［10］。外源茉莉酸類化合物能誘導長白落葉松抗蟲性增強，使其針葉內(nèi)多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活性明顯增加，蛋白酶抑制劑活性明顯增強［11］。但用外源茉莉酸類化合物局部處理落葉松能否產(chǎn)生類似全株處理的抗性增強誘導效果?尚未見報道。本研究用不同濃度茉莉酸對長白落葉松進行全株或局部誘導，分析誘導后長白落葉松針葉內(nèi)防御蛋白活性的時序變化，探討茉莉酸不同濃度和不同處理方式對長白落葉松誘導抗性的影響，為落葉松林提供較為適宜的害蟲治理對策奠定基礎。

1 材料與方法

1．1 供試落葉松苗及處理

2012年4月末，將4年生長白落葉松苗種植于直徑為23 cm、深25 cm的塑料桶中，擺放于黑龍江省平山森林植物檢疫隔離試種苗圃空地上，自然光照條件下培育備用。7月，對培育的落葉松苗進行誘導處理。將茉莉酸(≥95%，Sigma－Aldrich)用無水乙醇和蒸餾水稀釋為0．01、0．01、1．00 mmol·L－1的溶液。將長白落葉松苗隨機分為7個處理組，分別為對照、3個濃度茉莉酸全株處理、3個濃度茉莉酸局部處理，每個處理組90株。全株處理組:用500 mL手動小噴壺將不同濃度藥液均勻噴施在長白落葉松苗的全部枝條上。局部處理先將落葉松苗套袋，露出落葉松苗一側的4個枝條，然后進行噴施，至液滴下流，待干后，重復噴施，直至藥品噴完為止。每株噴施5 mL(表1)。

表1 長白落葉松苗處理方法

1．2 落葉松針葉采集

分別在噴施茉莉酸后第1、3、5、10、15、20、25天取樣。取樣時，全株處理組采集每株全部針葉，每3株松苗的針葉樣品充分混合為一個重復，記為JA。局部處理組分為噴茉莉酸和未噴茉莉酸2個部分采集針葉，每3株松苗的噴藥部分針葉樣品充分混合為一個重復，記為JA局噴;未噴藥部分充分混合為一個重復，記為JA局。對照組采集每株全部針葉，每3株松苗的針葉樣品充分混合為一個重復，記為CK。各處理組均設置3個重復。采摘的針葉置于冰箱－40℃保存，用于針葉內(nèi)防御蛋白活性的測定。

1．3 測定方法

每個樣品準確稱取1．0 g針葉鮮樣置于研缽內(nèi)，在液氮充分冷凍條件下碾碎用以測定防御酶活性。①SOD活性測定參照王晶英等［12］的氮藍四唑染色法，測定方法略有改動。將NBT氧化50%時所需的SOD量定義為1個酶活力單位(U·g－1)，對照組為3 mL反應液加入1 mL磷酸緩沖液。②TI、CI活力測定參照徐偉［13］的方法，以1 min內(nèi)OD290變化0．01為1個酶活力單位(U·g－1)。③PAL活性測定采用苯丙氨酸比色法［14］，以1 min內(nèi)OD290變化0．01為1個酶活力單位(U·g－1)。④PPO活性測定采用咖啡酸比色法［15］，以1 min內(nèi)OD470變化0．01為1個酶活力單位(U·g－1)。

1．4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理使用SPSS17．0軟件，采用多因素方差分析茉莉酸不同濃度、不同處理方式對SOD、PAL、PPO、TI和CI活性的影響，以LSD(最小極差法)在0．05水平下檢驗不同處理之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2．1 茉莉酸不同處理對長白落葉松針葉內(nèi)SOD活性的影響

用3個濃度茉莉酸全株噴施后，長白落葉松針葉內(nèi)SOD活性在3、5、10、20 d均顯著高于對照(P＜0．05);其中JA1誘導的SOD活性，在第3天和第5天活性最高，之后顯著下降;JA0．1在第10天活性顯著高于其他2個濃度處理組(P＜0．05);JA0．01在20 d時顯著高于其他2個濃度組(表2)(P＜0．05)。

JA局噴第1天時，JA0．1局噴SOD活性顯著低于CK和其他2個濃度(P＜0．05);JA局噴第3天和第5天時，3個濃度均顯著高于對照或與對照無顯著差異，且JA1局噴活性顯著高于其他2個濃度(P＜0．05)，隨即顯著下降。10 d時，只有JA0．1局噴顯著高于CK(P＜0．05);15 d時，JA0．1局噴和JA0．01局噴均顯著高于對照(P＜0．05);到20 d時，只有JA0．01局噴顯著高于對照(P＜0．05);25 d時，3個濃度誘導的SOD活性，與對照無顯著差異，或顯著低于CK(表2)。局噴樣株上未噴施JA的針葉，除5 d的JA0．1局外，3～20 d 3個濃度的JA局的SOD活性均顯著高于對照(P＜0．05)(表2)。

JA1局噴在1、10、15 d顯著低于JA1(P＜0．05)，而JA1局在第5天顯著低于JA1(P＜0．05)，在15、20、25 d則顯著高于JA1(P＜0．05)，在其他時間JA1局噴、JA1局與JA1差異不顯著。JA0．1局噴在第1、10天時顯著低于JA0．1(P＜0．05)，在15 d時則顯著高于JA0．1(P＜0．05)，在3、20、25 d與JA0．1無顯著差異;JA0．1局在5、25 d顯著低于JA0．1(P＜0．05)，而在10、15、20 d時顯著高于JA0．1(P＜0．05)，在1、3 d則與JA0．1無顯著差異。JA0．01局噴只在1、10 d時顯著低于JA0．01(P＜0．05)，其余試驗天數(shù)JA0．01局噴和JA0．01局則顯著高于JA0．01或與JA0．01無顯著差異(表2)?？傊?，用0．01 mmol·L－1茉莉酸局部噴施長白落葉松可系統(tǒng)誘導SOD活性顯著增強，誘導效果可持續(xù)20 d。

表2 茉莉酸誘導后長白落葉松針葉內(nèi)SOD活性的時序變化 U·g－1

2．2 茉莉酸不同處理對長白落葉松針葉內(nèi)防御酶活性的影響

2．2．1 對PAL活性的影響

用3個濃度茉莉酸全株噴施后，針葉內(nèi)PAL活性在3、5、10、25 d均顯著高于對照(P＜0．05);其中JA1誘導的PAL活性，在第1天活性最高，顯著高于JA0．1(P＜0．05)，之后顯著下降;JA0．1在15、25 d的活性也顯著高于CK，在15 d時活性顯著高于其他2個噴施濃度，25 d時顯著高于JA1(P＜0．05);JA0．01在1、25 d活性顯著高于CK(P＜0．05)，第1天時活性最高，顯著高于JA0．1(P＜0．05)，25 d時顯著高于JA1(P＜0．05)(表3)。

JA局噴在第5天顯著高于對照，第1天JA1局噴顯著高于CK和JA0．1局噴(P＜0．05)，隨即顯著下降;JA0．1局噴在15和25天顯著高于CK，15天時顯著高于其他2個噴施濃度，25天時顯著高于JA1局噴(P＜0．05);JA0．01局噴在第1和25天顯著高于CK，且第1天顯著高于JA0．1局噴，25 d時顯著高于JA1局噴(P＜0．05)(表3);局噴樣株上未噴施JA的針葉內(nèi)，3個濃度誘導的PAL活性均顯著高于對照或與對照無顯著差異，變化趨勢與JA局噴相近(表3)。

表3 茉莉酸誘導后長白落葉松針葉內(nèi)PAL活性的時序變化 U·g－1

JA1局噴誘導的PAL活性在5、25 d顯著低于JA1，JA1局則在1、3、15、25 d顯著低于JA1(P＜0．05)。JA0．1局噴在1、5、10、20 d時顯著低于JA0．1，25 d時則顯著高于JA0．1(P＜0．05);而JA0．1局則在3、10 d時顯著低于JA0．1，25 d時顯著高于JA0．1(P＜0．05)。JA0．01局噴只在3、5 d時顯著低于JA0．01，在1、10、15 d則顯著高 于JA0．01(P＜0．05);JA0．01局則顯著 高于JA0．01(P＜0．05)，或與JA0．01無顯著差異(表3)?？傊?，用3種濃度茉莉酸局部噴施長白落葉松均可系統(tǒng)誘導PAL活性顯著變化，誘導效果可持續(xù)25 d。

2．2．2 對PPO活性的影響

用3個濃度茉莉酸全株噴施后，JA1誘導的PPO活性，呈現(xiàn)先增后降的趨勢，第10天時活性最高，15 d時開始降低，5、10、15、20 d顯著高于CK，10、15 d顯著高于其他2個噴施濃度(P＜0．05);JA0．1誘導的PPO活性，在1、3、5、10、25 d顯著高于CK(P＜0．05)，第3天時活性最高，顯著高于其他2個噴施濃度，第15天時最低;JA0．01誘導的PPO活性，在3、15、20、25 d時活性顯著高于CK，在20 d時活性最高，顯著高于其他2個噴施濃度(P＜0．05)(表4)。

JA1局噴同樣大致呈現(xiàn)先增后降的趨勢，在第10天時活性達到最高，顯著高于其他處理，且除第1和20天外，其他天數(shù)均顯著高于對照(P＜0．05);JA0．1局噴在第3天時活性顯著高于其他處理(P＜0．05)，除第20天外，其他天數(shù)均顯著高于CK或與CK無顯著差異;JA0．01局噴只在第20天時活性顯著高于CK和其他2個噴施濃度(P＜0．05)，其余則與CK無差異或顯著低于CK(表3);局噴樣株上未噴施JA的針葉內(nèi)，除1 d的JA0．01局和20、25 d的JA0．1局外，3個濃度的JA局誘導的PPO活性顯著高于CK或與CK無明顯差異，變化趨勢與JA局噴相近(表4)。

表4 茉莉酸誘導后長白落葉松針葉內(nèi)PPO活性的時序變化 U·g－1

JA1局噴誘導的PPO活性在1、20 d顯著低于JA1，而在3、5、25 d時則顯著高于JA1(P＜0．05);JA1局只在1、3 d顯著低于JA1(P＜0．05)。JA0．1局噴在1、5、10、20、25 d時顯著低于JA0．1(P＜0．05)，而在3、15 d時顯著高于JA0．1(P＜0．05)，或與JA0．1無顯著差異;JA0．1局同樣只在3、15 d時顯著高于JA0．1(P＜0．05)，或與JA0．1無顯著差異。在1、20 d時JA0．01全株和局部處理之間無顯著差異;JA0．01在5、10 d顯著低于JA0．01局噴和JA0．01局，在15 d時顯著低于JA0．01局(P＜0．05)(表4)?？傊?，用3種濃度茉莉酸局部噴施長白落葉松均可系統(tǒng)誘導PPO活性顯著變化，誘導效果可持續(xù)25 d。

2．3 茉莉酸不同處理對長白落葉松針葉內(nèi)蛋白酶抑制劑活性的影響

2．3．1 對TI活性的影響

用3個濃度茉莉酸全株噴施后，針葉內(nèi)TI活性在3、5、15、20 d均顯著高于CK，JA0．1在1、10、25 d同樣顯著高于CK(P＜0．05);其中JA1誘導的TI活性，在5 d時活性最高，之后顯著下降;JA0．1在第10天活性顯著高于其他2個噴施濃度(P＜0．05);JA0．01在20 d時顯著高于其他2個噴施濃度(P＜0．05)(表5)。

表5 茉莉酸誘導后長白落葉松針葉內(nèi)TI活性的時序變化 U·g－1

JA局噴在3、15 d顯著高于對照(P＜0．05);JA1局噴在5 d時顯著高于對照(P＜0．05)且出現(xiàn)最大值;JA0．1局噴在1、10、20、25 d時同樣顯著高于CK(P＜0．05)，最大值則出現(xiàn)在第10天;JA0．01局噴則在1、5、10、20 d顯著高于對照(P＜0．05)，最大值出現(xiàn)在第20天(表5)。局噴樣株上未噴施JA的針葉內(nèi)，3個濃度的JA局誘導的TI活性均顯著高于對照，變化趨勢與JA局噴相近(表5)。

用茉莉酸全株或局部處理后，3種不同處理方式針葉內(nèi)TI活性的波動趨勢相近，但波動幅度不同。用1 mmol·L－1茉莉酸處理后，JA1局噴只在10、20 d時顯著低于JA1(P＜0．05);JA1局則在3、20 d時顯著低于JA1(P＜0．05)。用0．1 mmol·L－1茉莉酸處理后，JA0．1局噴只在第5天顯著低于JA0．1(P＜0．05);JA0．1局在5、15、20 d時顯著低于JA0．1(P＜0．05)。用0．01 mmol·L－1茉莉酸處理后，JA0．01局噴在5、20 d顯著低于JA0．01(P＜0．05);JA0．01局在5、15、20 d顯著低于JA0．01(P＜0．05)(表5)?？梢姡?．01 mmol·L－1茉莉酸局部噴施長白落葉松可系統(tǒng)誘導PPO活性顯著增強，誘導效果可持續(xù)20 d。

2．3．2 對CI活性的影響

用3個濃度茉莉酸全株噴施后，JA1誘導的CI活性在1、3、15 d時顯著高于CK(P＜0．05)，且1、3 d活性最高;JA0．1誘導的CI活性在3、5、10 d時顯著高于CK(P＜0．05)，且在第5天出現(xiàn)最大值并顯著高于其他2個處理組;JA0．01誘導的CI活性除第25天外均顯著高于對照，且在10、15、20 d時均顯著高于其他2個處理組(P＜0．05)，最大值出現(xiàn)在第15天(表6)。

JA局噴15 d時，3個濃度均顯著高于對照(P＜0．05);JA1局噴除3、10 d外顯著高于對照或與對照無顯著差異，第1天時出現(xiàn)最大值，且顯著高于其他2個處理組(P＜0．05);JA0．1局噴僅在第10天時顯著低于對照(P＜0．05)，在第5天時出現(xiàn)最大值，且顯著高于其他2個處理組(P＜0．05);JA0．01局噴只在第1天時顯著低于對照，在10、15、20 d時顯著高于其他2個處理組(P＜0．05)，最大值出現(xiàn)在第15天(表6)。局噴樣株上未噴施JA的針葉內(nèi)，除10 d的JA0．1局和15 d的JA1局外，3個濃度的JA局誘導的CI活性均顯著高于對照或與對照無顯著差異(表6)。

表6 茉莉酸誘導后長白落葉松針葉內(nèi)CI活性的時序變化 U·g－1

用1 mmol·L－1茉莉酸處理后，3個處理組針葉內(nèi)CI活性在1、20、25 d無顯著差異;JA1在3、10 d時顯著高于JA1局噴，在15 d時顯著高于JA1局(P＜0．05)。用0．1 mmol·L－1茉莉酸后，JA0．1只在第10天時顯著高于JA0．1局噴和JA0．1局(P＜0．05)。用0．01 mmol·L－1茉莉酸處理后，3個處理組針葉內(nèi)CI活性在5、10、25 d時無顯著差異;JA0．01在1、25天顯著高于JA0．01局噴，在3、15、20 d顯著高于JA0．01局(P＜0．05)(表6)?？梢姡?．01 mmol·L－1茉莉酸局部噴施長白落葉松可系統(tǒng)誘導CI活性顯著增強，誘導效果可持續(xù)20 d。

3 結論與討論

茉莉酸信號能在植物的不同部位之間轉移，從而誘導調(diào)控植物的系統(tǒng)化學防御。用外源茉莉酸局部噴施長白落葉松，可以系統(tǒng)誘導增強其防御蛋白的活性，且誘導效果與全株處理的誘導效果相近。其他研究報道，外源茉莉酸可誘導枸杞、青楊葉內(nèi)防御蛋白酶活性顯著增加［7，9］，能系統(tǒng)性增強玉米葉片的化學防御水平［16］，與本研究結果一致。

長白落葉松對茉莉酸誘導存在濃度依賴性，高濃度茉莉酸能快速誘導長白落葉松產(chǎn)生較強的化學防御能力，但其持效時間短于低濃度茉莉酸誘導效果。楊世勇等［17］研究發(fā)現(xiàn)，1．00 mmol·L－1茉莉酸能顯著誘導棉花葉片POD、PPO、PAL活性顯著升高，且誘導效果優(yōu)于0．10和10．00 mmol·L－1。0．10 mmol·L－1茉莉酸處理后48 h玉米葉片總酚含量明顯高于0．01、0．05、0．20 mmol·L－1濃度處理［18］。本研究結果顯示，0．10、1．00 mmol·L－1高濃度茉莉酸在1～10 d內(nèi)即可誘導長白落葉松產(chǎn)生較強的誘導抗性，而在15～25 d時其誘導的抗性強度顯著低于0．01 mmol·L－1濃度的誘導效果。說明長白落葉松的防御應答能力受資源供給的制約，可能是因為在15～25 d時高濃度茉莉酸誘導超出長白落葉松的應答閾值和資源供給。

局部噴施茉莉酸能誘導長白落葉松產(chǎn)生系統(tǒng)化學防御，達到全株噴施效果，在實際生產(chǎn)應用中能夠降低成本，減少工作量，且便于操作，對生態(tài)安全地防控害蟲具有重要實踐意義。建議在實際應用中可根據(jù)害蟲的生物學特性，選用0．10或0．01 mmol·L－1濃度的茉莉酸誘導液。茉莉酸局部誘導對其他針葉樹種是否有相似的效果?還有待于進一步研究。

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