吳 瑋，胡進(jìn)峰，陳 峰，王 俊，王長(zhǎng)方

（福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，福州 350013）

0 引言

多肉植物精致小巧、造型可人，以其營(yíng)造的“微觀盆景”成為大眾綠植種養(yǎng)新寵。景天科多肉植物品種繁多，形態(tài)多樣[1-2]，同時(shí)具易繁殖、耐修剪、耐干旱等優(yōu)點(diǎn)，是多肉植物種養(yǎng)的主要品種[3]。

蚧殼蟲(chóng)是盆栽多肉植物種植過(guò)程中的主要害蟲(chóng)[4-5]，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)盆栽多肉植物蟲(chóng)害防治的主要手段是化學(xué)防治[6]。化學(xué)農(nóng)藥過(guò)度使用使居住環(huán)境安全[7-8]和蟲(chóng)害防治之間的矛盾日益突出。安全、無(wú)污染的物理害蟲(chóng)防治無(wú)疑是解決這種矛盾的最佳方法[9-10]，短時(shí)高溫脅迫會(huì)對(duì)昆蟲(chóng)存活率、生殖力等產(chǎn)生不可逆的影響[11-13]。季璐等[14]認(rèn)為短時(shí)高溫脅迫對(duì)褐飛虱存活及其熱激蛋白基因hsp70表達(dá)產(chǎn)生影響。此外短時(shí)高溫處理對(duì)白粉虱、綠盲蝽、麥長(zhǎng)管蚜、二點(diǎn)委夜蛾、斑痣懸繭蜂等許多昆蟲(chóng)的存活和生殖產(chǎn)生影響[15-19]。高溫脅迫下多肉植物和害蟲(chóng)的耐熱性存在差異，然而過(guò)高的溫度在防除害蟲(chóng)的同時(shí)會(huì)對(duì)植物造成影響，所以多肉植物是否具有更高的耐熱性閾值是在植株上進(jìn)行短時(shí)高溫殺蟲(chóng)的關(guān)鍵。但長(zhǎng)期以來(lái)，關(guān)于多肉植物耐熱性的研究甚少。本研究以6種景天科多肉植物為對(duì)象，采用電導(dǎo)率測(cè)定法，探索多肉植物耐熱性和植物細(xì)胞傷害率的關(guān)系以及半致死溫度變化，以期為多肉植物蟲(chóng)害短時(shí)高溫處理的物理防治方法提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的景天科多肉植物品種有觀音蓮(Sempervivumtectorum‘Oddity’)、冰 梅 (Echeveria‘Rasberry ice’)、唐印(Kalanchoe tetraphylla)、乙女心(Sedumpachyphyllum‘Rose’)、 福娘(Cotyledon orbiculata‘Oophylla’)、黑法師 (Aeonium arboretum‘Zwartkop’)。這6種景天科多肉植物均來(lái)自福建省農(nóng)科院植保所苗圃，生長(zhǎng)期常規(guī)管理。2019年3月選擇長(zhǎng)勢(shì)基本一致健康成熟的葉片進(jìn)行采樣。

1.2 方法

1.2.1 參試樣品短時(shí)熱處理方法 每個(gè)品種選取健康強(qiáng)壯的功能葉片12片，用去離子水漂洗凈后，濾紙吸干葉片表面水分，然后將葉片切成0.5 cm2的小塊，稱取0.5 g葉片放入盛有20 mL去離子水的試管中，輕輕搖晃試管使去離子水面完全淹沒(méi)葉片。之后分別在35、40、45、50、55、60、65、70℃條件下水浴加熱15 min，取出靜置約2 h冷卻至室溫，用電導(dǎo)儀（DDS-11A型）測(cè)定浸提液電導(dǎo)率Ra。然后將試管放入沸水條件下水浴15 min后取出靜置冷卻2 h，再次測(cè)定浸提液電導(dǎo)率Rb，每個(gè)處理組3次重復(fù)。以室溫處理下測(cè)定的植物葉片浸提液電導(dǎo)率Rc為對(duì)照。

1.2.2 植物細(xì)胞傷害率計(jì)算 在高溫脅迫條件下，植物細(xì)胞膜遭到破壞，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲。通過(guò)電導(dǎo)率法測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率，根據(jù)相對(duì)電導(dǎo)率變化判斷高溫傷害程度是對(duì)植物耐熱性判斷最常用的方法[15-16]。因此相對(duì)電導(dǎo)率(REC)即為植物細(xì)胞傷害率。植物細(xì)胞傷害率用式(1)計(jì)算。

1.2.3 Logistic方程參數(shù)確定 將溫度與樣品細(xì)胞的傷害率用Logistic方程y=k/(1+ae-bt)擬合，方程中y代表植物細(xì)胞傷害率，t代表處理溫度，k為葉片細(xì)胞傷害率的飽和容量，由于葉片細(xì)胞傷害率公式中消除了本底干擾，因而k值可設(shè)定為100，a、b為方程參數(shù)。由y=k/(1+ae-bt)方程式轉(zhuǎn)化可得，其中變化只與植物細(xì)胞傷害率y相關(guān)，因此令，Y為植物細(xì)胞傷害率轉(zhuǎn)化值，則得到與Y和t相關(guān)的直線方程Y=lna-bt。因此Logistic方程參數(shù)a、b可以通過(guò)直線回歸分析的方法求出。采用軟件SPSS 19.0進(jìn)行線性回歸分析。

1.2.4 短時(shí)高溫半致死溫度計(jì)算 由Y=lna-bt求二級(jí)導(dǎo)數(shù)，得出t=lna/b。令Y=0，此時(shí)t值位于曲線拐點(diǎn)，即為短時(shí)高溫半致死溫度(LT50)。

2 結(jié)果與分析

2.1 短時(shí)高溫處理對(duì)葉片細(xì)胞傷害率的影響

根據(jù)8個(gè)梯度短時(shí)高溫處理下參試的6種景天科多肉植物葉片細(xì)胞傷害率結(jié)果，繪制短時(shí)處理溫度變化與葉片細(xì)胞傷害率關(guān)系圖（圖1）。溫度在40～50℃區(qū)間，細(xì)胞傷害率隨著溫度升高呈緩慢上升趨勢(shì)，當(dāng)溫度升高至50～60℃時(shí)，細(xì)胞傷害率隨著溫度升高急劇增加，但在溫度60～70℃時(shí)，隨溫度升高細(xì)胞傷害率增長(zhǎng)趨于平穩(wěn)?？傮w上6種多肉植物葉片細(xì)胞傷害率曲線隨溫度的升高均呈“S”型，符合Logistic方程規(guī)律。

圖1 6種景天科多肉植物細(xì)胞傷害率與短時(shí)高溫的關(guān)系

2.2 Logistic方程參數(shù)的確定和短時(shí)高溫半致死溫度

6種景天科多肉植物葉片細(xì)胞傷害率轉(zhuǎn)化值Y如表1所示，回歸方程及半致死溫度(LT50)結(jié)果如表2所示。短時(shí)高溫處理下供試的6種多肉植物L(fēng)T50在53.17～61.68℃之間。黑法師和唐印耐熱性最高，LT50分別為61.68、60.72℃；而乙女心和福娘耐熱性最低，分別為53.17、54.55℃。根據(jù)半致死溫度測(cè)定結(jié)果，6種景天科多肉植物耐熱性由高到低分別是黑法師(61.68℃ )、唐 印 (60.72℃ )、觀 音 蓮 (57.60℃ )、冰 梅(56.99℃)、福娘(54.55℃)、乙女心(53.17℃)。

3 討論

短時(shí)高溫物理防治害蟲(chóng)由于安全、無(wú)污染近年來(lái)備受關(guān)注，但短時(shí)高溫在殺滅害蟲(chóng)的同時(shí)會(huì)對(duì)寄主植物造成傷害，因此合理有效利用短時(shí)高溫，測(cè)定寄主植物與害蟲(chóng)之間耐熱性閾值差異顯得至關(guān)重要。植物細(xì)胞膜透性的穩(wěn)定性是離體葉片的滲透情況在一定溫度范圍內(nèi)的特性。利用這一特性采用電導(dǎo)率測(cè)定細(xì)胞傷害率是一種靈敏、快捷的植物耐熱性方法[20-23]。試驗(yàn)選取了比較有代表性的6種景天科多肉植物為研究對(duì)象，對(duì)多肉植物耐熱性研究具有一定參考價(jià)值。

表1 植物細(xì)胞傷害率轉(zhuǎn)化值與不同處理溫度的關(guān)系

表2 方程參數(shù)及半致死溫度

目前關(guān)于高溫物理防治方法的研究報(bào)道較少，且主要集中在短時(shí)高溫對(duì)害蟲(chóng)影響方面。本試驗(yàn)初步研究表明，參試多肉植物的短時(shí)耐熱性閾值高于昆蟲(chóng)的耐熱性閾值。有試驗(yàn)表明，短時(shí)52℃熱水處理對(duì)扶桑棉粉蚧致死率可達(dá)96.7%以上[24]；短時(shí)38℃環(huán)境能有效控制柑橘紅蜘蛛種群增長(zhǎng)在-90%以下[25]；高溫45～48℃悶殺對(duì)白粉虱的致死率為100%[26]。扶桑棉粉蚧也是為害多肉植物的主要害蟲(chóng)。本試驗(yàn)中6種多肉植物L(fēng)T50均在53.17℃以上，而扶桑棉粉蚧在更低的溫度52℃熱水處理致死率可達(dá)96.7%～100%，多肉植物具有顯著的耐熱性優(yōu)勢(shì)。因此初步推斷，利用多肉植物和扶桑棉粉蚧耐熱性差異，短時(shí)高溫的物理防治方法是科學(xué)可行的。但可以考慮更精準(zhǔn)的溫度處理范圍，進(jìn)一步保證對(duì)害蟲(chóng)殺傷同時(shí)降低高溫對(duì)植物的傷害。此外完善短時(shí)高溫處理技術(shù)也將是短時(shí)高溫物理防治方法需要進(jìn)一步解決的重要問(wèn)題。