楊娟　周瓊　黃京華　鄒海霞　陳宇鑫　邱靜思　王國全

摘要：[目的]探討不同木薯品種在朱砂葉螨刺吸脅迫下的生理生化指標變化，為木薯的抗螨品種選育提供理論依據(jù)。[方法]田間調(diào)查華南8號、南植199和華南205等3個木薯品種朱砂葉螨的種群數(shù)量；采用盆栽法比較接螨葉片（處理）與健康葉片（對照）的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和丙二醛（MDA）含量及超氧化物岐化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性等生理生化指標差異。[結(jié)果]不同木薯品種的朱砂葉螨種群數(shù)量在調(diào)查期內(nèi)同時出現(xiàn)一個高峰（10月30日左右），其中華南205朱砂葉螨高峰期種群數(shù)量最多（105.6±6.9頭/葉），其次為南植199（53.2±8.6頭/葉），華南8號種群數(shù)量最少（38.7±3.8頭/葉）。朱砂葉螨為害后，3個木薯品種葉片的葉綠素含量與同期對照相比均降低；葉片可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸和MDA含量與同期對照的比值整體上呈先升高后降低的變化趨勢，SOD和POD活性整體上有升高趨勢。其中抗螨品種華南8號的可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量及SOD和POD活性與同期對照的比值上升幅度較大，感螨品種華南205的上述生理指標較同期對照升高幅度較小。[結(jié)論]在朱砂葉螨刺吸脅迫下，不同木薯品種的葉片可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量及SOD和POD活性存在顯著差異，初步推測這幾項生理指標變化可作為鑒定木薯品種抗螨性強弱的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：朱砂葉螨；木薯；生理生化指標；抗螨性

中圖分類號：S533.1；S435.33 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）11-1969-07

0引言

[研究意義]朱砂葉螨（Tetranychus cinnabari-nus）俗名紅蜘蛛，是世界性害蟲，以刺吸式口器在寄主植物的葉背為害，刺入葉片的海綿組織和柵欄組織，破壞其葉綠體結(jié)構(gòu)，使受害部位失去綠色，出現(xiàn)黃色斑點。朱砂葉螨危害嚴重時可導(dǎo)致寄主植物葉片枯死或脫落，植株焦黃，生長停滯，甚至整株死亡（黎萍等，2014）。朱砂葉螨因具有繁殖快、寄主范圍廣、適應(yīng)性強及易產(chǎn)生抗藥性等特點，藥物防治難以見效。木薯（Manihot esculenta Crantz）適應(yīng)性強且用途廣泛，非常適合在旱地種植，是綜合利用價值極高的糧食作物和再生能源作物（嚴華兵等，2015）。廣西是我國木薯種植面積最大的?。▍^(qū)），隨著木薯種植面積的持續(xù)增加，因朱砂葉螨危害而造成的木薯減產(chǎn)日趨嚴重（韋威旭等，2009）。利用木薯自身對朱砂葉螨的抗性，選育抗螨品種是綜合防治朱砂葉螨的重要途徑。因此，研究朱砂葉螨對不同木薯品種生理指標的影響，探討木薯的抗螨機制，可為木薯抗螨育種打下理論基礎(chǔ)。[前人研究進展]近年來，已有學(xué)者對木薯抗螨性進行了相關(guān)研究。潘文琴等（2011）通過調(diào)查廣西武鳴種植木薯品種的朱砂葉螨消長動態(tài)，發(fā)現(xiàn)華南8號比南植199和華南205較耐朱砂葉螨危害。黃潔等（2011）對531份木薯種質(zhì)進行朱砂葉螨抗性評價，發(fā)現(xiàn)華南8013、華南8號和南植199等品種的抗螨性較強。陳顯雙等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，抗螨性除在品種問存在差異外，不同為害時段也對木薯的抗螨性有顯著影響。朱成棟等（2013）對比每葉接螨數(shù)量對木薯葉片多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）等光合特性保護酶的影響，發(fā)現(xiàn)酶活性隨危害程度呈顯著上升趨勢，但為害程度嚴重時，則隨為害時間延長呈先上升后下降的變化趨勢。李遷等（2015）對227份木薯種質(zhì)進行抗螨性評價，篩選出高抗螨種質(zhì)6份，中抗種質(zhì)116份，感螨種質(zhì)87份，高感螨種質(zhì)18份；并發(fā)現(xiàn)朱砂葉螨取食抗性木薯種質(zhì)后，螨的發(fā)育歷期延長，成螨壽命縮短，產(chǎn)卵量減少，甚至成螨不能成活。陸柳英等（2016）選擇47份木薯品種進行朱砂葉螨抗性級別鑒定，發(fā)現(xiàn)抗性最高的品種為華南9號和ST-1，且螨害指數(shù)與株高、分枝數(shù)、裂葉特征、葉片厚度等形體學(xué)特征及粗蛋白、可溶性糖含量間無顯著相關(guān)性，但與SPAD值呈負相關(guān)，故SPAD值可作為木薯抗朱砂葉螨的鑒定指標之一。肖建輝等（2017）研究了木薯葉片的組織結(jié)構(gòu)與抗朱砂葉螨的關(guān)系，結(jié)果表明葉片厚、氣孔密度低的品種抗螨性強。梁曉等（2017a，2017b）分析了保護酶PPO和CAT在木薯抗螨中的功能，發(fā)現(xiàn)抗性高的木薯種質(zhì)其PPO活性比感螨種質(zhì)高，且木薯被危害后可誘導(dǎo)CAT活性升高，從而緩解螨刺吸造成的氧化損傷。[本研究切入點]目前，前人研究多集中于木薯種質(zhì)抗螨性評價及木薯生理特性與朱砂葉螨為害的關(guān)系等方面，而針對朱砂葉螨刺吸為害前后木薯生理指標變化的研究較少。[擬解決的關(guān)鍵問題]通過觀察并測定不同木薯品種受朱砂葉螨刺吸為害后植株體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）和POD活性及葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸和丙二醛（MDA）含量的動態(tài)變化，探討朱砂葉螨刺吸脅迫下木薯的生理變化及各生理指標在防御朱砂葉螨為害中的作用，為木薯生產(chǎn)中可持續(xù)控制朱砂葉螨為害及篩選和培育抗螨性木薯品種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗所用朱砂葉螨（T. cinnabarinus）采自廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院實驗基地木薯地，并在室內(nèi)以新鮮木薯葉片繼代飼養(yǎng)至成螨。供試木薯品種為華南8號、南植199和華南205，由武鳴木薯種植基地提供。

1.2田間試驗及螨害調(diào)查

試驗于2015年在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院實驗基地進行。木薯種植方式為平放種植，各品種均在同一生長環(huán)境下生長，按照木薯生長規(guī)律統(tǒng)一管理，試驗過程不施農(nóng)藥，朱砂葉螨自由遷入建立種群。每小區(qū)面積30m²（6m×5m），每品種3個小區(qū)，共9個小區(qū)，隨機區(qū)組排列。在每小區(qū)隨機選取并標記1株木薯，定株調(diào)查葉螨為害情況。從朱砂葉螨越夏后進人為害期開始調(diào)查，9月12日～11月12日每8d調(diào)查1次，共調(diào)查7次。每株各取上、中、下3張葉片，調(diào)查卵數(shù)、幼螨數(shù)和成螨數(shù)，并計算單株蟲量。

1.3木薯抗螨性試驗

采用盆栽法在實驗基地溫室大棚中進行抗螨性試驗。將3個供試木薯品種于4月種植于直徑40cm、高50cm的花盆內(nèi)，盆內(nèi)土壤攆細后與有機肥以3：1混合，每盆種植2株，生長溫度控制在28℃，濕度調(diào)節(jié)為60%。定期澆水，出苗后結(jié)合中耕、培土和施肥。每個木薯品種分為螨害處理（木薯長到80cm左右，每株接種2片葉子，以16頭/葉將朱砂葉螨接于盆栽木薯葉片背面）和對照（健康木薯），處理和對照各種植3盆，每品種共6盆。每天觀察和記錄木薯生長狀況，并確保其生長過程中無其他病害和蟲害發(fā)生。接螨后分別在第0、3、5、7和9d采集處理葉（螨害葉）和對照葉（健康葉），除掉中脈，剪碎混勻后測定葉片的各項生理指標。

1.4測定項目及方法

采用分光光度計法測定葉綠素含量，蒽酮比色法測定可溶性糖含量，考馬斯亮藍G-250染色法測定可溶性蛋白含量，NBT光化還原法測定SOD活性，愈創(chuàng)木酚法測定POD活性，磺基水楊酸法測定游離脯氨酸含量，硫代巴比妥酸比色法測定MDA含量（李楊瑞，1990；張憲政，1992；李合生，1999）。

1.5統(tǒng)計分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理及制圖，利用SPSS 19.0進行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同木薯品種的朱砂葉螨種群動態(tài)

從圖1可看出，不同木薯品種的朱砂葉螨種群數(shù)量在調(diào)查期內(nèi)同時出現(xiàn)一個高峰，高峰期均在10月30日左右。其中，華南205朱砂葉螨高峰期種群數(shù)量最多，達105.6±6.9頭/葉；其次為南植199，高峰期種群數(shù)量為53.2±8.6頭/葉；華南8號上的朱砂葉螨種群數(shù)量最少，為38.7±3.8頭/葉。由此看出，3個木薯品種中，以華南8號受朱砂葉螨的危害最輕，抗螨性較強；其次是南植199，抗螨性中等；受朱砂葉螨危害最重的是華南205，其抗螨性最弱。

2.2朱砂葉螨為害后木薯葉綠素含量的變化

從圖2可看出，朱砂葉螨為害后第3d，3個木薯品種的葉綠素含量與同期對照相比均降低，但各品種的處理與對照葉綠素含量比值問無顯著差異（P>0.05，下同）；接種后5-9d，各木薯品種的處理與對照葉綠素含量比值較接種后0-3d明顯降低，其中華南8號的降低幅度達顯著水平（P>0.05，下同）。

2.3朱砂葉螨為害后木薯可溶性糖含量的變化

從圖3可看出，朱砂葉螨為害后，華南8號、南植199和華南205的處理與對照可溶性糖含量比值整體上呈先升高后降低的變化趨勢，葉螨為害后第5d比值升至最大值，分別較0d時顯著增加80.00%、65.02%和70.24%；葉螨為害后第9d，華南8號的處理與對照可溶性糖含量比值小于1.0，表明其可溶性糖含量較同期對照降低，而南植199和華南205的可溶性糖含量仍高于同期對照。

2.4朱砂葉螨為害后木薯可溶性蛋白含量的變化

從圖4可看出，朱砂葉螨為害后3d，各品種的可溶性蛋白含量較同期對照均有所下降；為害后5-7d，華南8號的可溶性蛋白含量較同期對照大幅上升，其中為害后5d的處理與對照可溶性蛋白含量比值較0d時顯著升高20.65%，南植199和華南205的可溶性蛋白含量仍較同期對照略有下降或小幅上升；至為害后9d，各品種的處理與對照可溶性蛋白含量比值較前期明顯下降，其中南植199的下降幅度達顯著水平。

2.5朱砂葉螨為害后木薯SOD活性的變化

從圖5可看出，朱砂葉螨為害后，華南8號的SOD活性較同期對照上升幅度最大，葉螨為害期間其處理與對照SOD活性比值平均上升15.1%，顯著高于南植199和華南205。南植199的SOD活性在葉螨為害后3-7d較同期對照升高，二者比值較0d顯著升高，隨著為害時間的延長，至第9d時SOD活性較同期對照下降，二者比值較前期顯著降低。華南205的SOD活性在葉螨整個為害時期內(nèi)均高于同期對照，二者比值在葉螨為害后第9d升至最大值。

2.6朱砂葉螨為害后木薯POD活性的變化

從圖6可看出，葉螨為害后3-5d，3個木薯品種的POD活性較同期對照有升有降，但處理與對照比值差異均不顯著；葉螨為害后7-9d，華南8號和南植199的POD活性較同期對照明顯升高，其中華南8號的處理與對照POD活性比值顯著高于前期；華南205的POD活性在葉螨為害后7d較同期對照大幅升高，二者比值較0d時顯著升高66.7%，但為害至第9d時，二者比值較第7d顯著下降，與0-5d時差異不顯著。

2.7朱砂葉螨為害后木薯游離脯氨酸含量的變化

從圖7可看出，葉螨為害后品種問的游離脯氨酸含量存在明顯差異，其中華南8號的游離脯氨酸含量較同期對照上升幅度最大，處理與對照比值在為害后5d升至最高，較0d時顯著上升266.7%，也顯著高于其他時期及南植199和華南205，第9d時處理與對照比值降低，與0d時無顯著差異。南植199的游離脯氨酸含量在葉螨為害后7d較同期對照大幅上升，二者比值升至最高，隨后第9d時二者比值回落至前期水平。華南205的游離脯氨酸含量在葉螨為害期間變化不明顯，各時期的處理與對照比值均無顯著差異。

2.8朱砂葉螨為害后木薯MDA含量的變化

從圖8可看出，隨著為害時間的延長，華南8號和南植199 MDA含量的處理與對照比值在為害后5d升至最高，顯著高于其他時期，第7d時二者比值降至初期水平，第9d時降至最低。華南205MDA含量的處理與對照比值在為害后3d升至最高，其次為

3討論

從朱砂葉螨在不同木薯品種上的種群數(shù)量可知，在為害高峰期內(nèi)，華南8號種群數(shù)量最少，其次是南植199，華南205）2朱砂葉螨的種群數(shù)量最多，與潘文琴等（2011）對武鳴縣木薯朱砂葉螨發(fā)生規(guī)律的研究結(jié)果一致。結(jié)合黃潔等（2011）、李遷等（2015）對上述品種的抗螨性鑒定結(jié)果分析可知，華南8號的抗螨性較強，為高抗品種；其次是南植199，為中抗品種；華南205的抗螨性最弱，為感螨品種。

葉綠素是葉片光合作用過程中必不可少的物質(zhì)，葉綠素含量降低勢必影響植物葉片對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的效率，并影響光合作用全過程。有關(guān)大豆（Haile and Higley，2003）、棉花（楊德松等，2005）、葡萄（Sivritepe et a1.，2009）、水杉（樊斌琦等，2012）、白三葉（張廷偉等，2013）和三七（胡展育和劉偉，2015）的研究及本研究結(jié)果均表明，葉螨破壞了葉綠體結(jié)構(gòu)，使葉綠素含量降低，且與植物種類或抗螨性無關(guān)（蔡雙虎等，2003），而與螨口密度或為害時間相關(guān)，不同為害時間及螨口密度下葉片葉綠素含量下降差異顯著。

可溶性糖和可溶性蛋白含量可反映作物的碳素和氮素營養(yǎng)狀況。在逆境條件（干旱、低溫、病蟲害等）下，葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量發(fā)生變化，以適應(yīng)不良條件。楊德松等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，葉螨為害初期，棉花可溶性糖含量升高，可能是葉螨取食葉片后促進了蔗糖類的合成，而隨著葉螨的不斷為害，在第8 d3Z抑制了其合成。這與本研究的結(jié)果類似，朱砂葉螨為害5d內(nèi)，木薯葉片可溶性糖含量升高，在為害第7～9d，可溶性糖含量呈減少趨勢，可能是木薯本身的防御機制對螨害產(chǎn)生的一種生理補償反應(yīng)（張坤鵬等，2013），但隨著為害時間的延長，植株無法補償葉螨為害而造成巨大損失（溫娟等，2017）。可溶性蛋白作為植物體內(nèi)重要的保護物質(zhì)，在葉螨為害菜豆、豇豆和草莓后，葉片中的蛋白質(zhì)含量升高，且隨時間的延長而升高（黎志輝和魯亞，2011）。本研究發(fā)現(xiàn)木薯葉片在螨害初期僅抗性較強的華南8號可溶性蛋白含量增加，其他兩個品種相對穩(wěn)定，在為害嚴重時3個品種的可溶性蛋白含量均顯著降低?？赡芤驗轵Υ碳た剐暂^強的木薯品種產(chǎn)生抗逆性蛋白，同時可保護細胞內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)和細胞膜不被損壞。

誘導(dǎo)防御在寄主植物對害螨的抗性防御中發(fā)揮著重要作用（李新崗等，2008）。細胞內(nèi)的活性氧與保護酶系統(tǒng)在逆境條件（干旱、低溫、病蟲害、營養(yǎng)不良等）下，誘導(dǎo)植物體內(nèi)SOD、POD和CAT等保護酶活性升高，以抵御不良環(huán)境，從而使植物出現(xiàn)抗逆性（劉長仲和蘭金娜，2009；張廷偉和劉長仲，2011；趙霞等，2017）。本研究中，朱砂葉螨為害7d內(nèi)，SOD和POD活性升高，且抗螨性較強的華南8號的兩種酶活性升高的幅度顯著高于其他兩個品種。說明朱砂葉螨刺吸可誘導(dǎo)木薯體內(nèi)SOD和POD活性發(fā)生變化，是木薯品種自身抗性和害螨刺吸誘導(dǎo)植物防御的內(nèi)在表現(xiàn)。

脯氨酸可調(diào)節(jié)葉片細胞質(zhì)內(nèi)滲透壓，在穩(wěn)定細胞結(jié)構(gòu)、解除氨毒、調(diào)節(jié)細胞氧化還原勢等方面具有重要作用（王麗媛等，2010）。多數(shù)逆境條件下，如干旱、冰凍、低溫、高溫、低pH、鹽漬、病蟲害、營養(yǎng)不良和大氣污染等均會造成植物體內(nèi)脯氨酸累積（焦蓉等，2011；丁玉梅等，2013；羅丹等，2013；楊穎麗等，2013；張瑾，2014）。張坤鵬等（2016）研究表明，山楂葉螨在為害蘋果葉片期間，游離脯氨酸含量隨螨口密度和為害時間呈先升后降的變化趨勢。本研究中，朱砂葉螨為害初期，木薯葉片游離脯氨酸含量顯著升高，且抗螨性越強，游離脯氨酸含量升高幅度越大，而在為害后期，游離脯氨酸升高幅度開始降低，整體呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢。游離脯氨酸作為一種抗逆性物質(zhì)，在葉螨為害初期含量升高可避免細胞遭受嚴重破壞，是木薯對朱砂葉螨刺吸的對抗，且葉片抗螨性越強，上升幅度越高。但隨著為害程度加重，當超過木薯葉片的承受范圍時，葉片的滲透調(diào)節(jié)機制失效，導(dǎo)致游離脯氨酸含量下降。

MDA是細胞內(nèi)自由基過量積累氧化膜結(jié)構(gòu)中的不飽和脂肪酸，使之斷鏈、分解而破壞，是葉片的細胞膜發(fā)生膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，是反映植物抗逆性強弱的重要指標。張會英（2014）研究表明，橡膠種質(zhì)抗螨性與六點始葉螨為害后的MDA含量增加幅度呈顯著正相關(guān)。但蔣吉龍（2014）研究認為，玉米被葉螨為害后MDA含量升高，隨著為害時間延長，MDA與葉片抗螨性問的相關(guān)性極顯著。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，朱砂葉螨為害木薯葉片后，雖然MDA含量升高，但不同抗性品種間并無顯著差異。這些差異可能與葉螨和植物種類及取樣時間不同等有關(guān)。

4結(jié)論

在朱砂葉螨刺吸脅迫下，不同木薯品種的葉片可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量及SOD和POD活性存在明顯差異，主要表現(xiàn)為抗螨性較強品種華南8號的上述生理指標較同期對照升高幅度較大，而感螨品種華南205各生理指標較同期對照升高幅度較小。初步推測這幾項生理指標變化可作為鑒定木薯品種抗螨性強弱的依據(jù)。

（責任編輯王暉）