沙棘营养物质和次生代谢产物对沙棘木蠹蛾幼虫转移危害的影响

作     者：邵钰莹 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宗世祥

授予年度：2019年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

主      题：沙棘木蠹蛾幼虫 沙棘 消化道 营养物质 次生代谢产物 消化酶 解毒酶 保护酶 

摘      要：沙棘木蠹蛾Eogystia hippophaecolus(Hua,Chou,Fang&Chen)是我国沙棘林危害严重的一种钻蛀性害虫,主要以初孵幼虫危害沙棘(Hippophae)rhamnoidea主干,同年越冬前转移至根部危害。为明确沙棘木蠹蛾幼虫转移危害的原因,本文研究了幼虫的消化道结构,测定了沙棘根、干部营养物质和次生代谢产物的差异,结合取食沙棘根、干部幼虫消化酶、解毒酶和保护酶的数据分析,探究了沙棘根、干部营养物质及次生代谢产物的差异对幼虫转移危害的影响。主要研究结果如下:1.明确了沙棘木蠹蛾幼虫的消化道结构。消化道整体呈一条淡黄色的膜质直管,由口、食道、嗉囊、前胃、中肠、回肠、直肠、肛门和马氏管构成,前肠与中肠、中肠与后肠连接处内侧有贲门瓣和幽门瓣,无胃盲囊。前肠退化,主要起到磨碎和推动食物后移的作用;食道内膜有顺食物流动方向的小刺,可防止食物倒流。中肠上皮层柱状细胞顶部密布微绒毛,增大了细胞的分泌和吸收面积,柱状细胞分泌方式为局部分泌和全胞分泌;上皮细胞的退化方式是连续退化。后肠短小,肌肉层发达有利于食物残渣后移;内膜层很薄,直肠具6个膜质直肠垫,能够促进水分和无机盐的吸收;马氏管由两根主管延伸分叉形成6根马式小管,未发现明显的隐肾结构。2.通过测定沙棘根、干部营养物质的差异,结合沙棘根、干部幼虫中肠消化酶的数据进行分析,明确了沙棘根、干部营养物质对幼虫转移危害的影响。沙棘根部的水分、还原糖含量高于干部,根部幼虫淀粉酶的活性显著高于干部,表明根部较高含量的水分、还原糖对幼虫的取食有诱导作用,幼虫倾向取食水分、还原糖含量较多的根部。沙棘根、干部脂肪含量(约1.0%)较低且差异不大,幼虫脂肪酶活性很低,脂肪的含量对幼虫转移危害影响不大。取食干部的幼虫胰蛋白酶(F=0.372,P=0.047)活性显著高于取食根部的幼虫,表明干部的可利用的蛋白质含量高于根部,对幼虫的转移危害起抵制作用。取食根部的幼虫纤维素酶活性大于取食干部的幼虫,表明根部较高的纤维素含量对幼虫取食有诱导作用。沙棘根部的丙氨酸、酪氨酸的含量超过干部的4倍,精氨酸、苏氨酸的含量超过干部2倍,K、Mg、P、Mn、Zn、Fe元素的含量均高于干部,对幼虫的取食行为有诱导作用。3.通过测定沙棘根、干部次生代谢产物的差异,结合沙棘根、干部幼虫中肠解毒酶和保护酶的数据进行分析,明确了沙棘根、干部次生代谢产物对幼虫转移危害的影响。受害沙棘根部和干部存在345种差异代谢物,有28类共174种次生代谢产物与抗虫性相关,占差异代谢物质总数的50.43%,且沙棘干部抗虫性次生代谢产物含量及种类高于根部,对幼虫有较高的趋避作用,促进幼虫转移危害根部。孕烯醇酮脂类、苯及其取代衍生物、黄酮类化合物、香豆素及其衍生物4类物质干部含量及VIP值较高,对幼虫趋避作用较强等。其中,三萜类化合物对组间贡献率显著,相关代谢通路显著性极高,是沙棘中重要的抗虫次生代谢产物。干部高含量的次生代谢产物可以诱导幼虫解毒酶中GSTs和CYP450的合成,激发幼虫的反防御机制。SOD、POD、CAT酶活根、干部差异不大,可推测沙棘根、干部内刺激幼虫产生保护酶的次生代谢产物差别不大。研究结果为明确沙棘木蠹蛾和沙棘之间的选择关系提供理论依据,为以消化系统为靶标的防治研究提供科学依据和新策略。