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植物对专性植食者的组成抗性和诱导抗性的平衡调节机制

作　者: 张蓬军
导　师: 刘树生
学　校: 浙江大学
专　业: 环境生物学
关键词: 组成抗性诱导抗性小菜蛾野生十字花科植物平衡调节机制挥发物茉莉酸产卵偏好蛹重发育历期
分类号: S433
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

为探讨自然状态下植物组成抗性与诱导抗性之间的进化关系，本文以野生十字花科植物和其专食性昆虫小菜蛾作为模式系统，一方面详细测定了小菜蛾在不同野生十字花科植物上的存活、发育和繁殖力等生长发育指标，另一方面，测定了小菜蛾对不同野生十字花科植物的产卵偏好指标。利用这两个指标综合评价了11种野生十字花科植物对小菜蛾的组成抗性，从中筛选出组成抗性呈梯度变化的植物组，然后对筛选出的植物利用外源茉莉酸处理或昆虫取食进行诱导抗性的测定，并分析组成抗性与诱导抗性之间的关系。同时为了初步了解植物抗性变化中的生化机理，又选取组成抗性与诱导抗性差异显著的植物，对其挥发物进行测定。结果如下：(1)组成抗性测定结果表明，11种野生十字花科植物间组成抗性呈梯度变化。其中荠菜、弹裂碎米荠、北美独行菜的组成抗性较强，而碎米荠、心叶碎米荠和蔊菜的组成抗性较弱。(2)受昆虫取食后，组成抗性较强的植物产生了诱导敏感性，而组成抗性较弱的植物产生了诱导抗性，说明十字花科植物对小菜蛾的组成抗性与诱导抗性存在一定的平衡调节机制；而茉莉酸处理组中，外源茉莉酸均诱导植物产生诱导抗虫性，与植物的组成抗性无关。(3)挥发物测定结果表明，虫害处理与茉莉酸处理后植物释放挥发物的组分、过程均有所不同。其中虫害后北美独行菜与弹裂碎米荠均释放出大量的腈类，而茉莉酸处理组却没有该类物质。虫害处理组中植物挥发物的释放呈瞬间性，即幼虫取食发生时，植物体迅速释放大量挥发物，而当幼虫取食停止，其挥发物立即减少甚至消失；茉莉酸处理组中，植物挥发物的释放呈延续性，即喷洒荣莉酸后，植物处于持续释放挥发物的状态，持续时间最长达120 h。本研究主要意义：明确了十字花科植物对小菜蛾的组成抗性与诱导抗性存在平衡调节机制。自然状态下，不同植物间组成抗性与诱导抗性的协同表达，有利于对植食者形成一个平衡的选择压，延缓植食者应对植物抗性的演化。因此，在培育作物抗虫品种过程中，应该在提高作物组成抗性同时，充分考虑诱导抗性的防御作用。另外，在进行田间作物间作时，应考虑抗虫品种与普通品种的间作，避免单一种植抗虫品种，加速植食者抗性的演化。茉莉酸诱导植物产生的防御反应与植食者诱导植物产生的防御反应有所不同，因此利用茉莉酸类化合物诱导植物产生诱导抗性进行害虫综合治理时，必须谨慎。

全文目录

致谢  8-9
说明  9-10
摘要  10-11
Abstract  11-13
第一章文献综述及本研究的目的、内容、技术路线  13-23
  1 组成性抗性  13-15
    1.1 植物组织的韧性  13-14
    1.2 细胞壁的成分  14
    1.3 叶表毛状体  14
    1.4 特异抗虫性物质  14-15
  2 诱导性抗性  15-21
    2.1 诱导方式  15
    2.2 昆虫取食诱导植物抗虫性  15-16
    2.3 外源茉莉酸诱导抗虫性  16
    2.4 诱导抗性的机制  16-20
      2.4.1 诱导抗生性物质的产生  16-18
        2.4.1.1 生物碱和酚酸  16-17
        2.4.1.2 多酚氧化酶和蛋白酶抑制素  17-18
      2.4.2 诱导防御结构的形成  18
      2.4.3 诱导挥发性物质的产生  18-20
        2.4.3.1 干扰植食性昆虫行为  18-19
        2.4.3.2 植物间的化学通讯  19
        2.4.3.3 引诱天敌  19-20
    2.5 诱导机制与模型  20
    2.6 展望  20-21
  3 研究目的  21
  4 研究内容  21
  5 技术路线  21-23
第二章基本材料与方法  23-27
  1 供试昆虫  23
  2 供试植物  23-24
  3 生态学研究相关的实验仪器和设备  24-25
    3.1 人工气候养虫室  24
    3.2 光照培养箱  24
    3.3 养虫笼  24
    3.4 小养虫笼  24
    3.5 产卵箱  24-25
  4 挥发物提取、分析的主要仪器和化学试剂  25-26
    4.1 主要仪器  25-26
    4.2 主要试剂  26
  5 数据分析方法  26-27
第三章野生十字花科植物组成抗性测定  27-34
  1 材料与方法  27-28
    1.1 供试植物与昆虫  27
    1.2 试验方法  27-28
      1.2.1 取食野生十字花科植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响  27
      1.2.2 小菜蛾对野生十字花科植物的产卵偏好  27-28
    1.3 数据分析  28
  2 结果与分析  28-29
    2.1 取食野生十字花科植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响  28-29
    2.2 取食不同十字花科植物对小菜蛾内禀增长率的影响  29
    2.3 小菜蛾对野生十字花科植物的产卵偏好  29
    2.4 不同十字花科植物的相对组成抗性指数比较  29
  3 小结  29-34
第四章野生十字花科植物诱导抗性测定  34-46
  1 材料与方法  34-36
    1.1 植物与昆虫  34
    1.2 茉莉酸诱导抗虫性的测定  34-35
      1.2.1 茉莉酸溶液的配制  34
      1.2.2 供试植物茉莉酸处理  34-35
      1.2.3 产卵选择试验  35
      1.2.4 取食茉莉酸处理的植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响  35
    1.3 虫害诱导抗虫性的测定  35
      1.3.1 供试植物虫害处理  35
      1.3.2 产卵选择试验  35
      1.3.3 取食虫害处理的植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响  35
    1.4 数据分析  35-36
  2 结果  36-37
    2.1 取食茉莉酸处理的植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响  36
    2.2 茉莉酸处理对小菜蛾种群内禀增长率的影响  36
    2.3 茉莉酸处理对小菜蛾产卵选择的影响  36
    2.4 取食虫害处理的植物对小菜蛾存活率、发育历期、蛹重及生殖力的影响  36
    2.5 虫害处理对小菜蛾种群内禀增长率的影响  36-37
    2.6 虫害处理对小菜蛾产卵选择的影响  37
    2.7 不同处理对植物诱导抗性的影响  37
  3 讨论  37-46
    3.1 茉莉酸诱导抗性  37-38
    3.2 虫害诱导抗性  38-39
    3.3 茉莉酸诱导抗性与虫害诱导抗性比较  39-46
第五章不同处理植物挥发物的捕集与鉴定  46-57
  1 材料和方法  46-47
    1.1 供试植物  46
    1.2 试剂  46
    1.3 挥发物源的准备  46
    1.4 挥发物的捕集  46-47
    1.5 气-质联用仪操作条件  47
    1.6 气相色谱操作条件  47
    1.7 挥发物组分的定性与定量分析  47
    1.8 统计分析  47
  2 结果  47-48
    2.1 北美独行菜经虫害处理后其挥发物的变化情况  47
    2.2 北美独行菜经茉莉酸处理后其挥发物的变化情况  47-48
    2.3 弹裂碎米荠经虫害处理后其挥发物的变化情况  48
    2.4 弹裂碎米荠经茉莉酸处理后其挥发物的变化情况  48
  3 讨论  48-57
第六章总讨论  57-59
  1 本研究的特色与创新之处  57
  2 研究意义  57-58
  3 值得继续研究的几个问题  58-59
第七章经历诱导植食性昆虫在非寄主植物上产卵  59-92
参考文献  92-100
附录博士研究生期间发表或待发表的学术论文  100

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