杨树抗虫性研究
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摘要：为了探讨杨树中含有的次生代谢物质与青杨天牛抗性的关系，本文根据杨树次生代谢物质含量的相关研究，选取10种次生代谢物质，并设定了4种浓度制成人工饲料，进行饲喂青杨天牛幼虫的存活率、驱避率和死亡率的观察实验，同时测定各种饲料饲喂幼虫体内的5种酶指标（包括SOD、CAT、谷胱甘肽酶、羧酸酯酶和乙酸萘酯酶）。运用DPS数理统计软件，分析试验数据，总结幼虫存活率和驱避率与各种酶指标的关系，进一步得出不同次生代谢物质的不同浓度与各种指标的相关性。
关键词：次生代谢物质；青杨天牛；人工饲养；酶活性
中图分类号：S332.3 文献标识码：A 文章编号：
第一章 前言
杨树是我国北方丰产林和防护林的优良树种之一，但是我国杨树的虫害危害极为严重，杨树蛀干类特别是天牛类害虫尤为明显。轻则损枝折干，重则全株枯死。因此，天牛类害虫已成为我国杨树最为严重的害虫类群。
1.1.1我国杨树发展现状及其抗天牛性研究进展
1.1.1.1我国杨树发展现状
多年来我国在杨树科学研究上取得了不少成就，成功地引进和自己选育出一批杨树优良无性系品种，经大面积推广，经济效益显著。进行了丰产栽培技术组合成丰产栽培模式和配套技术，缩短了轮伐期，提高了产量及木材质量。
1.1.1.2杨树抗天牛性的研究现状与进展
有关杨树抗虫性的研究从80年代初开始，主要集中在杨树木质部的组织结构及木质部与韧皮部的内含物含量与抗虫性关系方面。杨树的遗传抗虫性研究近年来进展迅速,可从物理结构防卫和化学防御两方面进行概述。
从杨树的物理机构方面来看，林木自身对害虫的危害具有一定的防卫反应。这类抗虫性主要由林木本身的某些形态结构造成，它们阻碍害虫的正常取食、产卵或为其它的致死因素。
另一方面，植物的生物化学特性也是抗虫性的重要基础，因为它不但直接影响昆虫的食物营养与可消化性、昆虫取食定向性、栖息和产卵，还间接影响其它特征。抗虫植物体内含有抗虫的化学物质，即营养物质和次生代谢物质，这两种物质共同作用构成抗虫植物的化学防御体系。
1.1.2杨树次生代谢物质抗虫性的研究
1.1.2.1次生代谢物质与抗虫性的关系
杨树体内的酚类、单宁和生物碱等次生代谢物质被认为与抗天牛性有关。杨树枝条韧皮部提取液对光肩星天牛和桑天牛的羧酸酯酶和S-谷胱甘肽转移酶活性存在很大影响。杨树苯酚含量增高，阿魏酸含量降低，则谷胱甘肽S-转移酶活力会较高。
1.1.2.2单宁与抗虫性的关系
单宁是植物中起源很早的次生性成分，它的分子上带有羟基的芳香环可借羟基与蛋白质分子上的羧基结合形成稳定的交叉链，能抑制酶的活性，或使蛋白质鞣化，不利于虫体蛋白质的积累。对其它虫种的研究表明一些品系的杨树枝条木质部中次生性物质有显著差异，韧皮部中的单宁含量变化不明显。
1.1.2.3酚及酚酸类物质与抗虫性的关系
酚类物质是带羟基芳香环的衍生物，主要存在于杨树叶片、树皮和根部，通过莽草酸代谢途径形成，可缩合成单宁和木质素，它的组成和含量与抗虫性有密切的关系。这些物质的变化明显地影响着害虫的取食、生长和繁殖，成为杨树化学防御的重要基础。
酚甙类是杨柳科植物最具特色的一类防御性物质。抗性强的毛白杨树皮内的水杨甙和白杨灵的含量远高于银白杨。不同杨树的次生代谢物质种类有所不同，在含量上也存在显著差异。柳皮甙被初步认定是美洲黑杨中主要的防御性物质。
第二章 实验与分析
2.1次生代谢物质与青杨天牛幼虫酶活性的关系
2.1.1保护酶
在正常情况下生物体内自由基的产生与清除在超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)三种酶协调作用下，处于一种动态平衡状态，使自由基维持在一个低水平，从而防止自由基毒害。因此，Fridovich（1977）把这三种酶统称为保护酶系统。昆虫保护酶系统活性与杀虫剂、昆虫病毒、微孢子虫等外界刺激物的强度，昆虫耐药性和抗逆性等相关，转基因植物所表达的杀虫蛋白与这些外界刺激物一样，也能引起昆虫体内保护酶活性的变化。
2.1.1.1SOD
不同浓度和不同次生代谢物质对幼虫体内SOD活性有着不同程度的影响，通过各种物质对幼虫的喂养刺激，幼虫体内SOD活性发生变化，进而对不同浓度和不同次生代谢物质进行方差分析，结果表明不同次生代谢物质对幼虫体内SOD活性的影响差异达到了极显著的水平，而不同浓度之间不存在显著差异。
2.1.2解毒酶
昆虫对待寄主植物中有毒的次生代谢物质可通过羧酸酯酶、谷胱甘肽转移酶、多功能氧化酶等解毒酶，将其转化为非毒性物质，从而使昆虫能够适应取食对象。在烟草夜蛾、棉铃虫、小菜蛾、棉蚜等昆虫中均已证实，当取食不同寄主植物时，昆虫的解毒酶活性会发生明显改变，这种改变通常被认为是由于次生代谢物质的诱导作用导致的。
2.1.2.1谷胱甘肽酶
不同处理和不同次生代谢物质之间对谷胱甘肽酶活性影响没有显著差异，对各因子进行各处理均数间的多重比较。单宁与香豆酸和丁香酸之间对谷胱甘肽酶活性影响存在显著差异；而各个处理之间对幼虫谷胱甘肽酶活性影响的差异不显著。
第三章 结论
（1）次生代谢物质对幼虫存活率、驱避率和死亡率的影响
①通过对幼虫存活率和驱避率的方差分析和多重比较表明：无论是幼虫存活率还是驱避率，不同物质饲喂的幼虫存活率和驱避率之间差异不显著，而不同浓度饲喂的幼虫存活率和驱避率达到差异水平。对于幼虫存活率来说，高浓度处理后的饲料饲喂的幼虫存活率与低浓度的幼虫存活率存在显著差异，高浓度的次生代谢物质能够影响幼虫的行为特征。
②次生代谢物质对幼虫死亡率的影响分析表明20倍自然浓度的苯酚对青杨天牛幼虫生命活动影响效果最大。综合分析幼虫死亡的起始时间与效果来看，在200倍自然浓度下，丁香酸和肉桂酸对青杨天牛幼虫生命活动影响最为显著。
（2）次生代谢物质对幼虫体内酶活性的影响
①次生代谢物质对保护酶活性的影响表明：不同次生代谢物质和不同浓度饲喂的幼虫体内CAT活性差异不显著；不同浓度饲喂的幼虫体内SOD活性差异不显著，而不同物质饲喂的幼虫体内SOD活性存在显著差异。
②次生代谢物质对解毒酶活性的影响表明：不同次生代谢物质和不同浓度对幼虫体内谷胱甘肽酶的活性差异性不显著，而通过多重比较发现单宁饲料饲喂的幼虫体内谷胱甘肽酶活性与香豆酸和丁香酸喂养的幼虫存在极显著差异；
（3）不同次生代谢产物对青杨天牛幼虫的影响
通过分别分析不同次生代谢产物对青杨天牛幼虫的影响表明：幼虫存活率与饲料含水量的相关性呈负相关，而且达到显著水平；幼虫趋避率与单宁含量呈负相关，达到显著水平；饲料中香豆酸含量与谷胱甘肽酶活性呈正相关，而且相关水平能达到显著水平；对于丁香酸来说饲料中丁香酸含量与CAT、谷胱甘肽酶活性和羧酸酯酶活性呈正相关，而且相关水平能达到显著水平；饲料中对羟基苯甲酸含量与幼虫存活率呈负相关；饲料中水杨酸含量与羧酸酯酶活性呈正相关；饲料中肉桂酸含量SOD活性呈负相关，而且相关性达到显著水平，其它指标的相关系数的相关水平不显著。