结实量对落叶松组成抗虫性相关化学防御物质的影响

论文摘要

落叶松（Larix spp.）在我国分布广泛,是北方营造水源涵养林、水土保持林及用材林的主要树种之一。但常遭受到一些害虫如:落叶松毛虫（Dendrolimus superans）、落叶松鞘蛾（Coleophora laricella）、落叶松球果花蝇（Strobilomyia spp.）等的危害,极大地影响了林木的正常生长,尤其是落叶松球果、种子在生长、发育过程中受到球果花蝇的严重危害,球果被害率高达80%～100%,种子被害率达50%以上,导致种子大幅减产,种质低劣,种源奇缺,给造林更新造成很大困难。目前对落叶松化学防治研究报道较多,但从化学生态学及植物生理生态学角度研究落叶松结实量与抗虫性关系还缺乏报道。本研究以20年生的长白落叶松（L.olgensis）和兴安落叶松（L.gmelinii）为研究对象,按照结实量划分成4个结实等级,分别为:结实量较多（Ⅰ级）、结实量中等（Ⅱ级）、结实量较少（Ⅲ级）、无结实（Ⅳ级）,研究不同结实量对落叶松针叶内抗虫相关物质——次生性物质相对含量和防御蛋白中的保护酶、防御酶及蛋白酶抑制剂活力的影响规律,探讨结实期营养成份分配的变化即营养的转移对林木化学防御的影响。研究结果如下:1.结实量对次生性物质含量的影响用香草醛-盐酸法分析两种落叶松在不同结实情况下针叶内单宁含量的变化规律。结果表明,单宁含量随结实量的减少而呈递增趋势,即:Ⅰ级<Ⅱ级<Ⅲ级<Ⅳ级,两种落叶松都表现为在Ⅲ级或Ⅳ级时单宁含量较高,且与Ⅱ级或Ⅰ级时的单宁含量存在显著差异（P<0.05）,Ⅰ级、Ⅱ级与Ⅳ级差异极显著(PTanninⅠ*Ⅳ<0.0001,PTanninⅡ*Ⅳ<0.0001);兴安落叶松与长白落叶松之间单宁的含量无显著差异（P>0.05）,说明落叶松组成性抗虫物质的多少与其结实量有直接的关系,但与种类关系不大。用高效液相色谱仪分析两种落叶松针叶内的酚酸类物质,检测出苯甲酸、水杨酸、丁香酸、香草酸、咖啡酸、肉桂酸、苯乙酸、阿魏酸、绿原酸等9种物质。结实量不同,两种落叶松针叶内酚酸类次生化合物含量不同（P<0.05）,结实量大,酚酸含量减少,且结实等级之间酚酸含量差异显著。落叶松种类与酚酸的含量变化没有显著相关性（P>0.05）。2.结实量对保护酶活性的影响:用紫外分光光度法测定不同结实等级两种落叶松针叶中的保护性酶即过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活力,结果表明,酶活性随结实量的减少而呈递增趋势即:Ⅰ级<Ⅱ级<Ⅲ级<Ⅳ级。Ⅳ级和Ⅰ级、Ⅱ级差异极显著（P<0.01）。这可能由于树木大量营养成分用于繁殖生长,合成酶的资源减少,导致酶的表达量下降,这种情况在SOD的表达上更加明显。3.结实量对防御酶活性的影响:用紫外分光光度法分析两种落叶松在不同结实情况下针叶内防御酶即苯丙氨酸解氨酶（PAL）和多酚氧化酶（PPO）活性的变化规律。结果表明,两种落叶松都表现为在Ⅲ级或Ⅳ级,其防御酶的活性较高,且与Ⅱ级或Ⅰ级时的防御酶活性差异显著（P<0.05）。兴安落叶松与长白落叶松防御酶活性之间无显著差异（P>0.05）。说明落叶松组成性抗虫物质的多少与其结实量有直接的关系,但与种类关系不大。4.结实量对蛋白酶抑制剂活性的影响:用紫外分光光度法对两种落叶松在不同结实情况下针叶内的两种蛋白酶抑制剂即胰蛋白酶抑制剂（TI）和胰凝乳蛋白酶抑制剂（CI）活性的变化规律进行分析。结果表明,两种落叶松都表现为在Ⅲ级和Ⅳ级时蛋白酶抑制剂的活性较高,且与Ⅱ级和Ⅰ级时的蛋白酶抑制剂的活性存在显著差异（P<0.05）。兴安落叶松与长白落叶松之间蛋白酶抑制剂的活性无显著差异（P>0.05）,说明落叶松组成性抗虫物质的多少与其结实量有直接的关系,但与种类关系不大。本研究结果表明,结实量对落叶松化学防御物质的表达与积累有明显的影响（P<0.05）。本文首次比较系统地研究了林木繁殖这一生理过程对植物防御能力的影响,这将对结实期落叶松林的科学管理和害虫综合治理提供新的理论依据,对于推行落叶松害虫的生态防治和减少化学防治对环境造成的危害,保持生态平衡,具有重要意义。但在本研究结果中,组成性化学防御物质含量（活性）与落叶松树种无显著相关性（P>0.05）,这可能与试验样品的采集时间及树种特性有关,需要在今后的研究中将增加采样时间及采样品种作进一步的探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 植物营养分配与抗虫性的关系
• 1.3 植物抗虫性概念及相关指标
• 1.3.1 抗虫性概念
• 1.3.2 抗虫相关指标
• 1.4 研究内容及方案
• 2 结实量对两种落叶松针叶内单宁及酚酸含量的影响
• 2.1 试验材料与结实等级划分方法
• 2.2 结实量对两种落叶松针叶内单宁含量的影响
• 2.2.1 材料与处理方法
• 2.2.2 数据处理
• 2.2.3 结果分析
• 2.3 结实量对两种落叶松针叶内酚酸含量的影响
• 2.3.1 材料与处理方法
• 2.3.2 数据处理
• 2.3.3 结果分析
• 2.4 讨论
• 2.5 本章小结
• 3 结实量对两种落叶松针叶内防御蛋白含量的影响
• 3.1 试验材料与结实等级划分方法
• 3.2 结实量对两种落叶松针叶保护酶含量的影响
• 3.2.1 材料与方法
• 3.2.2 数据处理
• 3.2.3 结果分析
• 3.3 结实量对两种落叶松针叶内防御酶含量的影响
• 3.3.1 材料与方法
• 3.3.2 数据处理
• 3.3.3 结果分析
• 3.4 结实量对两种落叶松针叶内蛋白酶抑制剂含量的影响
• 3.4.1 材料与方法
• 3.4.2 数据处理
• 3.4.3 结果分析
• 3.5 讨论
• 3.5.1 保护酶
• 3.5.2 防御酶
• 3.5.3 蛋白酶抑制剂
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢