發(fā)布時(shí)間：2020-04-01 04:01

【摘要】：植物在自然界中并不是孤立存在的,一種植物往往同時(shí)受到多種害蟲的共同為害。植食性昆蟲取食造成植物組織缺失、營養(yǎng)流失,這必然引起受害植物體內(nèi)代謝物發(fā)生變化,并對(duì)植物抗蟲防御產(chǎn)生重要影響。茶樹是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物,在自然條件下能被超過60多種害蟲為害。蚜蟲和茶尺蠖是茶樹上發(fā)生頻繁且為害嚴(yán)重的重要害蟲,并且兩者在自然條件下可在同一茶樹上同時(shí)發(fā)生。前期研究結(jié)果表明,與對(duì)照相比,取食蚜蟲為害6 d后的茶苗,茶尺蠖幼蟲的生長發(fā)育顯著加快,而取食蚜蟲為害2 d后的茶苗,茶尺蠖幼蟲的生長發(fā)育無顯著變化�；诖�,本論文在國內(nèi)外現(xiàn)有的植物上多蟲互作研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,結(jié)合本課題組在茶尺蠖與蚜蟲互作關(guān)系研究中的進(jìn)展,選擇蚜蟲和茶尺蠖為害的茶樹新稍第二葉作為研究對(duì)象,采用衍生化的GC-MS和HPLC對(duì)代謝物進(jìn)行分析,比較了蚜蟲為害不同時(shí)間和不同口器害蟲引起的茶樹代謝產(chǎn)物差異,并采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘法-判別分析(OPLS-DA)等統(tǒng)計(jì)分析方法找到茶樹潛在的生物活性化合物。并通過茶尺蠖人工飼料飼喂的方法,對(duì)蚜蟲和茶尺蠖誘導(dǎo)的差異化合物蘆丁對(duì)茶尺蠖生長發(fā)育影響進(jìn)行體外功能驗(yàn)證。主要研究結(jié)果如下:(1)明確蚜蟲為害對(duì)茶樹呼吸作用的抑制作用與對(duì)照相比,蚜蟲為害6 d時(shí),降低了呼吸作用中1-磷酸葡萄糖、6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、檸檬酸、異檸檬酸、蘋果酸和延胡索酸的含量,而光合作用合成產(chǎn)物蔗糖被顯著積累,而蚜蟲為害2 d時(shí)僅6-磷酸果糖含量顯著下降。蚜蟲為害6 d通過顯著抑制茶樹葉片呼吸作用途徑,減少茶樹葉片次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的物質(zhì)和能量供應(yīng)。(2)蚜蟲為害抑制茶樹次級(jí)代謝物合成植物次級(jí)代謝物在抗蟲防御中發(fā)揮重要作用。在蚜蟲為害6 d時(shí),莽草酸、4-羥基肉桂酸、綠原酸、沒食子酸、檸蘋酸、腐胺等抗蟲防御化合物都顯著低于對(duì)照,而蚜蟲為害2 d時(shí)與對(duì)照不存在顯著差異,說明蚜蟲在為害6 d時(shí)抑制了茶樹次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成,導(dǎo)致植物對(duì)于茶尺蠖的直接或間接防御能力下降。(3)蚜蟲為害顯著誘導(dǎo)茶樹多種游離氨基酸含量變化在蚜蟲為害2 d的茶樹葉片中,脯氨酸、酪氨酸、L-羥基脯氨酸和γ-氨基丁酸等游離氨基酸含量被顯著上調(diào),而在為害6 d的茶樹葉片中L-羥基脯氨酸含量顯著下調(diào),脯氨酸和酪氨酸無顯著變化。這些氨基酸廣泛報(bào)道與植物抗逆相關(guān),其含量的升高可能是茶樹提高對(duì)蚜蟲抗性的防御策略,而蘇氨酸和絲氨酸等游離氨基酸含量的升高,可能有利于茶尺蠖的生長發(fā)育。(4)茶尺蠖為害誘導(dǎo)茶樹次級(jí)代謝物兒茶素類的合成茶尺蠖幼蟲為害后3、6、12 h可誘導(dǎo)CsANR相對(duì)表達(dá)水平,且在為害后3 h和12 h達(dá)到極顯著差異,而CsLAR的表達(dá)量在茶尺蠖為害后6 h和12 h與對(duì)照具有顯著差異。且兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、表兒茶素沒食子酸酯、沒食子兒茶素在茶尺蠖為害后顯著高于對(duì)照,說明被茶尺蠖為害的茶樹,兒茶素代謝途徑被顯著誘導(dǎo),可能與茶樹對(duì)茶尺蠖的誘導(dǎo)防御密切相關(guān)。(5)蚜蟲和茶尺蠖差異誘導(dǎo)化合物蘆丁有利于茶尺蠖生長蘆丁是類黃酮類化合物,蚜蟲為害后的茶樹葉片蘆丁的平均含量較對(duì)照上調(diào)了57%,而茶尺蠖為害的茶樹葉片較對(duì)照下調(diào)了35%,蚜蟲和茶尺蠖復(fù)合為害的茶樹葉片與茶尺蠖為害相比,蘆丁含量上調(diào)了62%。進(jìn)一步的茶尺蠖行為測(cè)定發(fā)現(xiàn),一定濃度的蘆丁有利于茶尺蠖幼蟲的生長發(fā)育。我們推測(cè),蘆丁的抗蟲作用對(duì)不同害蟲存在顯著差異,茶樹上調(diào)蘆丁含量以防御蚜蟲為害,然而這卻讓同樣在該植株上取食的茶尺蠖獲利。綜上所述,蚜蟲為害6 d誘導(dǎo)了茶樹蔗糖、部分游離氨基酸、蘆丁等有利于茶尺蠖生長的化合物含量升高,同時(shí)通過抑制茶樹呼吸作用,從而降低了次級(jí)代謝物合成的物質(zhì)和能量來源,最終使茶樹對(duì)茶尺蠖的抗性降低。通過對(duì)差異化合物進(jìn)行篩選,發(fā)現(xiàn)茶樹抗蟲靶標(biāo)化合物,可為茶樹綠色防控提供理論依據(jù)。
【圖文】：

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第二章 蚜蟲為害茶樹葉片代謝組學(xué)分析2.2.2 蚜蟲為害茶樹葉片代謝組分析2.2.2.1 蚜蟲為害對(duì)茶樹葉片代謝影響利用 SIMCA-P 軟件，先對(duì)蚜蟲為害的茶樹葉片與對(duì)照組進(jìn)行了無監(jiān)督的主成分分析（PCA），分析結(jié)果表明蚜蟲為害 2 d 與 6 d 都能與對(duì)照組完全分開（圖 2.2），說明蚜蟲為害引起了茶樹葉片代謝物發(fā)生了顯著性變化，且在整個(gè)測(cè)定過程中穩(wěn)定性良好。我們采用正交偏最小二乘方判別分析（OPLS-DA）除去與分類（如蚜蟲為害組和對(duì)照組）不相關(guān)的噪音信息，獲得 OPLS-DA 模型（圖 2.2），，獲得兩組樣本之間顯著差異的代謝物信息。結(jié)果表明，蚜蟲為害組與對(duì)照組進(jìn)一步分開，同一處理的樣品更加聚攏，根據(jù)各個(gè)樣品中代謝物的載荷圖，得到潛在差異化合物物，經(jīng)獨(dú)立樣本 t 檢驗(yàn)，蚜蟲為害 2 d 得到 82 種主要的差異代謝物，蚜蟲為害 6 d 得到 115 種主要的差異代謝物。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第二章 蚜蟲為害茶樹葉片代謝組學(xué)沒有僅在為害 2 d 的葉片中顯著降低的物質(zhì)。而檸蘋酸、檸檬酸、沒食子酸、莽草酸、延胡索異檸檬酸、蘋果酸、綠原酸、4-羥基肉桂酸、纈氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖、甘油和腐胺在蚜蟲為害 6 d 的葉片中的含量均顯著低于對(duì)照，琥珀酸和蔗糖在為害 6 d 的葉片中的含量均顯著高于，而這些物質(zhì)在蚜蟲為害 2 d 的茶樹葉片中均無顯著變綜上，蚜蟲為害 2 d 共引起 3 種有機(jī)酸、7 種氨基酸、3 種糖及其衍生物、1 種醇和 1 種生物著變化，蚜蟲為害 6 d 共引起 10 種有機(jī)酸、9 種氨基酸、4 種糖及其衍生物、2 種醇和 1 種堿顯著變化。2.2.2.3 蚜蟲為害引起的差異代謝途徑與對(duì)照相比，蚜蟲為害 2 d 和 6 d 都引起了茶樹葉片代謝物重新分配。差異化合物主要參了碳水化合物、氨基酸和有機(jī)酸的合成和代謝，代謝物的熱圖反映了所測(cè)定的化合物在不同中的濃度，其中，蚜蟲為害 6 d 的茶樹葉片中絕大多數(shù)代謝物顯著下調(diào)（圖 2.3）。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S435.711

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2609975