马尾松快速诱导抗性及化学信号物质的研究

论文摘要

马尾松毛虫（Dendrolimus punctatus Walker）是我国南方造林树种马尾松（Pinus massoniana）、湿地松（Pinus elliottii）的主要害虫，具有周期性暴发的规律。本文对受害马尾松快速诱导抗性的生理生化变化及信号物质进行了研究，旨在深入了解马尾松应激反应的机制，为有效地开展马尾松毛虫的生态管理提供科学依据。 采用动态顶空采集法对不同生长环境下马尾松、湿地松释放的挥发性化学物质进行了系统的研究，通过热脱附-气相色谱-质谱联用仪（TCT-GC/MS）分析鉴定。 马尾松、湿地松挥发物组分及昼夜节律变化的结果表明：两种松树挥发物组分主要是萜烯类化合物，其次是含氧化合物等；α-蒎烯和β-蒎烯的相对含量约占整个挥发物的80％，且两者比例不同，马尾松针叶中α-蒎烯和β-蒎烯的比例为4：1、湿地松针叶中α-蒎烯和β-蒎烯的比例接近1：2。湿地松中柠檬烯、β-水芹烯、β-石竹烯和大香叶烯D的相对含量明显高于马尾松，导致两种松树挥发物气味的化学指纹图不同。 多数挥发物白天释放量大，夜间释放量小；一定范围内随着温度的升高、湿度的减小，挥发物的释放量增加。 林间受害马尾松挥发物的测定结果表明：不同受害方式及受害程度对马尾松挥发物的释放有不同的影响：人工剪叶检出的挥发物种类少于虫害，释放高峰早于虫害；轻度受害后挥发物释放高峰的时间没有规律性；而重度虫害和重度人工剪叶后多数挥发性化学物质释放的高峰分别在72h和1～2h；释放的挥发物只是相对含量的变化，并未有新化合物的产生。 盆栽受害马尾松、湿地松释放的挥发物种类基本一致，但释放高峰的时间及释放量有所差异；β-蒎烯在两种松树中有显著的变化，石竹烯、氨茴酸-3，5-二甲基-3-乙烯基-4-己烯酯、大香叶烯D只在湿地松受害后明显升高，这是两种松树抗虫性差别的原因之一。 不同受害方式均使单宁、酚酸总量及腐胺、亚精胺含量升高；虫害针叶及系统针叶木质素含量、过氧化物酶活性及同工酶谱带变化一致，均在24h达到最高。 利用GC/MS研究了受害马尾松茉莉酸、ABA内源信号物质的时序变化。与健康对照相比，受害针叶及系统针叶茉莉酸、ABA含量明显升高，虫害针叶茉莉酸的增加先于系统针叶，由此调节着植物次生物质的代谢。

论文目录

• 独创性声明
• 关于论文使用授权的说明
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 植物诱导抗性与信号物质研究概况
• 1.3.1 植物诱导抗性研究概况
• 1.3.2 植物信号物质研究概况
• 1.4 植物诱导抗性与信号物质研究进展
• 1.4.1 植物挥发性次生物质的合成途径
• 1.4.2 植物挥发性次生物质在诱导抗性中的作用
• 1.4.2.1 引诱作用
• 1.4.2.2 植物挥发性物质对昆虫的驱避和致死作用
• 1.4.2.3 植物挥发性物质对天敌的引诱定位作用
• 1.4.3 植物非挥发性次生物质的合成代谢
• 1.4.3.1 酚类物质的合成途径
• 1.4.3.2 多胺的生物合成途径
• 1.4.4 植物非挥发性次生物质在诱导抗性中的作用
• 1.4.5 植物诱导抗虫性的机制及其代价
• 1.4.5.1 植物诱导抗虫性的机制
• 1.4.5.2 植物诱导抗虫性的代价
• 1.4.6 植物信号转导物质的研究
• 1.4.6.1 茉莉酸类物质的合成途径及其作用机理
• 1.4.6.2 茉莉酸类物质的作用机理
• 1.4.6.3 茉莉酸类与伤害信号转导
• 1.4.6.4 乙烯
• 1.4.6.5 脱落酸
• 1.5 触角电位及其相关技术的研究方法
• 1.5.1 触角电位技术
• 1.5.2 触角电位-气相色谱联用技术
• 1.5.3 单细胞记录技术
• 1.6 研究的总体思路及主要内容
• 1.6.1 研究的总体思路
• 1.6.2 研究的主要内容
• 2 活体植物挥发物的采集及其分析鉴定方法的确定
• 2.1 活体植物挥发物的采集概况
• 2.1.1 挥发物采集的原则
• 2.1.2 采样材料及其条件的选择
• 2.1.2.1 采样袋
• 2.1.2.2 空气的吸附剂材料及其处理
• 2.1.2.3 大气采样器
• 2.1.2.4 采集植物挥发物的吸附剂材料及其处理
• 2.1.2.5 采样时间
• 2.2 活体植物挥发物采集的基本步骤
• 2.3 活体植物挥发物的分析鉴定
• 2.3.1 活体植物挥发物的分析条件
• 2.3.1.1 TCT条件
• 2.3.1.2 GC的工作条件
• 2.3.1.3 MS的工作条件
• 2.3.2 活体植物挥发物的鉴定与定量
• 2.3.2.1 活体植物挥发物的鉴定
• 2.3.2.2 活体植物挥发物的定量
• 2.4 小结
• 3 受害马尾松、湿地松挥发物的快速诱导抗性
• 3.1 马尾松、湿地松挥发物的组分测定及昼夜节律变化
• 3.1.1 材料和方法
• 3.1.1.1 植物材料
• 3.1.1.2 植物挥发物的采集
• 3.1.1.3 挥发物的鉴定方法
• 3.1.1.4 数据处理方法
• 3.1.2 结果与分析
• 3.1.2.1 马尾松、湿地松挥发性物质的组分测定
• 3.1.2.2 马尾松挥发性物质的昼夜节律释放
• 3.1.2.3 湿地松挥发性物质的昼夜节律释放
• 3.1.2.4 度、湿度对马尾松、湿地松挥发性物质释放的影响
• 3.1.3 小结与讨论
• 3.2 林间受害马尾松挥发物的快速诱导抗性
• 3.2.1 材料和方法
• 3.2.1.1 植物材料与虫源
• 3.2.1.2 植物挥发物的采集
• 3.2.1.3 挥发物的鉴定方法
• 3.2.1.4 数据处理方法
• 3.2.2 2004年受害马尾松挥发物结果与分析
• 3.2.2.1 不同受害方式诱导马尾松挥发性物质的快速诱导抗性
• 3.2.2.2 不同受害程度诱导马尾松挥发性化学物质的快速诱导抗性
• 3.2.2.3 马尾松挥发性化学物质β-蒎烯的诱导变化
• 3.2.3 2005年受害马尾松挥发物结果与分析
• 3.2.3.1 不同受害方式对马尾松挥发性物质释放的比较
• 3.2.3.2 不同受害程度对马尾松挥发性化学物质释放的比较
• 3.2.4 小结与讨论
• 3.3 盆栽马尾松、湿地松挥发物的快速诱导抗性
• 3.3.1 材料和方法
• 3.3.1.1 植物材料与虫源
• 3.3.1.2 植物挥发物的采集
• 3.3.1.3 挥发物的鉴定方法
• 3.3.1.4 数据处理方法
• 3.3.2 结果与分析
• 3.3.2.1 不同受害方式的马尾松针叶内挥发性化学物质含量随时间的变化
• 3.3.2.2 不同受害方式的湿地松针叶内挥发性化学物质含量随时间的变化
• 3.3.2.3 受害马尾松与湿地松挥发物释放的比较
• 3.3.3 小结与讨论
• 3.4 受害马尾松系统针叶挥发物的快速诱导变化
• 3.4.1 材料和方法
• 3.4.1.1 植物材料与虫源
• 3.4.1.2 植物挥发物的采集
• 3.4.1.3 挥发物的鉴定方法
• 3.4.1.4 数据处理方法
• 3.4.2 结果与分析
• 3.4.3 小结与讨论
• 3.5 本章小结
• 4 受害马尾松非挥发性化学物质的快速诱导抗性
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 植物材料与虫源
• 4.1.2 马尾松针叶的采集
• 4.1.3 马尾松针叶中单宁含量的测定
• 4.1.3.1 试剂与溶液配制
• 4.1.3.2 样品的提取
• 4.1.3.3 样品的测定
• 4.1.4 马尾松针叶中多胺含量的测定
• 4.1.4.1 试剂
• 4.1.4.2 多胺的提取
• 4.1.4.3 HPLC样品制备
• 4.1.4.4 HPLC分析测定条件
• 4.1.4.5 数据处理与分析
• 4.1.5 马尾松针叶中酚酸含量的测定
• 4.1.5.1 试剂
• 4.1.5.2 酚酸的提取
• 4.1.5.3 液相色谱条件
• 4.1.5.4 数据处理
• 4.1.6 马尾松针叶中木质素含量的测定
• 4.1.6.1 试剂
• 4.1.6.2 仪器
• 4.1.6.3 木质素的提取与测定
• 4.1.7 马尾松针叶中过氧化物酶活性及其同工酶的测定
• 4.1.7.1 试剂与溶液的配制
• 4.1.7.2 仪器设备
• 4.1.7.3 受害马尾松针叶过氧化物酶液的制备
• 4.1.7.4 受害马尾松针叶过氧化物酶活性的测定
• 4.1.7.5 过氧化物酶液中蛋白质含量的测定
• 4.1.7.6 受害马尾松针叶中过氧化物酶同工酶的测定
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同受害方式的马尾松针叶内单宁含量随时间的快速变化
• 4.2.2 受害方式的马尾松针叶内多胺含量随时间的快速变化
• 4.2.3 不同受害方式的马尾松针叶内酚酸含量随时间的快速变化
• 4.2.3.1 酚酸标样的配制及其标准曲线的确定
• 4.2.3.2 酚酸标准曲线
• 4.2.3.3 回收率
• 4.2.3.4 不同受害方式的马尾松针叶内酚酸的快速诱导抗性
• 4.2.4 受害马尾松针叶内木质素含量随时间的快速诱导抗性
• 4.2.5 受害马尾松针叶内过氧化物酶活性及其同工酶的快速诱导抗性
• 4.3 小结与讨论
• 5 受害马尾松信号物质的研究
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1 乙烯的采集和测定
• 5.1.1.1 乙烯的采集
• 5.1.1.2 烯的测定方法
• 5.1.2 茉莉酸样品的采集和测定
• 5.1.2.1 茉莉酸样品的采集
• 5.1.2.2 茉莉酸提取所用试剂
• 5.1.2.3 茉莉酸样品的制备
• 5.1.2.4 茉莉酸的定性分析
• 5.1.2.5 茉莉酸的定量分析
• 5.1.3 马尾松针叶中脱落酸的提取与测定
• 5.1.3.1 马尾松针叶中脱落酸样品的采集与提取
• 5.1.3.2 马尾松针叶中脱落酸的定性分析
• 5.1.3.3 脱落酸的定量分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 不同受害方式的马尾松针叶内源茉莉酸含量的变化
• 5.2.2 不同受害方式的马尾松针叶脱落酸含量的变化
• 5.2.2.1 2004年受害马尾松ABA含量的变化
• 5.2.2.2 2005年受害马尾松ABA含量的变化
• 5.2.3 不同受害方式的马尾松针叶中乙烯含量的变化
• 5.3 小结与讨论
• 6 外源茉莉酸甲酯诱导马尾松挥发性化学物质的研究
• 6.1 材料和方法
• 6.1.1 植物材料
• 6.1.2 试剂及其配制
• 6.1.3 茉莉酸甲酯对盆栽马尾松的处理
• 6.1.4 挥发物的鉴定方法
• 6.1.5 数据处理方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 同一浓度的茉莉酸甲酯对马尾松挥发物释放的影响
• 6.2.2 不同浓度的茉莉酸甲酯处理后马尾松挥发物随时间的变化
• 6.2.3 不同浓度的茉莉酸甲酯对α-蒎烯和β-蒎烯的诱导
• 6.3 小结与讨论
• 7 马尾松毛虫对不同单体及复配化合物的触角电位反应
• 7.1 材料和方法
• 7.1.1 虫源
• 7.1.2 标准化合物与刺激样品的配制
• 7.1.2.1 标准化合物单体
• 7.1.2.2 单体刺激样品的配制
• 7.1.2.3 复配刺激样品的配制
• 7.1.3 其他试验材料
• 7.1.4 触角电位技术原理及仪器组成
• 7.1.4.1 原理
• 7.1.4.2 仪器组成
• 7.1.5 触角电位实验方法
• 7.1.6 实验数据处理
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 马尾松毛虫雌蛾对不同浓度单体化合物的触角电位反应
• 7.2.2 马尾松毛虫雌蛾对复配化合物的触角电位反应
• 7.2.3 马尾松毛虫雌蛾对不同单体化合物的浓度—触角电位反应曲线
• 7.3 小结与讨论
• 8 讨论与结论
• 8.1 讨论
• 8.2 结论
• 图版
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介
• 博士学位在读期间获得成果目录清单
• 致谢
• 博硕士论文同意发表的声明