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苜蓿蚜虫类是苜蓿最重要的害虫类群之一,在甘肃危害苜蓿较为严重的蚜虫种类属于同翅目的蚜科(Aphididae)和斑蚜科(Callaphididae)的昆虫,主要有三种:苜蓿蚜(Aphis medicaginis,PA),豆无网长管蚜(Acyrthosiphon pisum,BBA)和苜蓿斑蚜(Therioaphis trifolii,SAA)。除此外,也可见到麦二叉蚜(Schicaphis graminum)等在苜蓿上为害。近几年,在干旱和半干旱平原地区,苜蓿斑蚜已上升为优势种,对苜蓿的产量和品质均有严重的影响,一般可减产25%左右。而且,在影响当茬产量的同时,还影响下茬产量,还可传播苜蓿花叶病毒病等,对苜蓿生产的危害性很大。
培育和利用抗蚜品种是苜蓿蚜虫综合治理的重要措施之一,对其种质资源的抗性鉴定、筛选和抗蚜机理的研究是苜蓿抗蚜育种的重要基础工作。
为了明确HA-3等几种不同抗蚜苜蓿品种(系)对苜蓿斑蚜的可能抗性机制,本研究在田间抗蚜性鉴定、评价的基础上,在室内以具有代表性的几个不同抗蚜级别的苜蓿品种(系)HA-3(高抗)、甘农3号(抗虫)、HA-1(抗虫)、金皇后(中抗)和猎人河(低抗)为试材,初步研究了其对苜蓿斑蚜的抗虫机制,获得了重大结果和显著进展。
1不同抗蚜苜蓿品种(系)对苜蓿斑蚜的排趋性
在室内恒温25℃条件下,采用圆圈排列法测定了不同抗蚜苜蓿品种(系)对苜蓿斑蚜的排趋性。结果表明,苜蓿对SAA的排趋性因品种、生育期和SAA的虫态不同而不同。HA-3、甘农3号、金皇后和猎人河对若虫的排趋性在3个生长期(3叶期、6叶期、分枝期)及对成虫排趋性在6叶期和分枝期上均无显著差异,在3叶期甘农3号排趋性最差,和其它三个品种差异显著(P<0.05)。猎人河和甘农3号在3个生长期对若虫和成虫的排趋性均较弱,金皇后和HA-3相对较强;甘农3号对若虫和成虫的排趋性,随着植株生长期推迟变化幅度大,金皇后和HA-3在植株不同生长期变化幅度小,排趋性较稳定。
2、不同苜蓿品种(系)对苜蓿斑蚜的耐害性
在室温条件下,以苜蓿株高、鲜干比、分枝数为指标,测定了不同苜蓿品种(系)对苜蓿斑蚜的耐害性。结果表明,苜蓿斑蚜为害5天时,HA-3和猎人河株高增加率在不同虫量(5,10,20头/株)处理间差异不显著,金皇后和甘农3号株高增加率不同虫量处理和对照间差异显著(P<0.05);恢复生长30天后,HA-3和甘农3号的株高增加率在不同虫量处理间无显著差异,HA-3中20头/株处理的株高增加率比对照低19.82%,猎人河20头/株处理的株高增加率比对照低98.57%。
去虫后30天,HA-3和猎人河的鲜干比20头/株虫量处理与对照差异显著(P<0.05),甘农3号10头/株和20头/株虫量处理与对照差异均显著(P<0.05),金皇后不同虫量处理间无显著差异。虫口密度为5和20头/株处理时,4个苜蓿品种(系)间分枝数差异不显著;虫口密度为10头/株时,金皇后分枝数最多,与其它3个品种差异显著。说明HA-3对苜蓿斑蚜的耐害性表现不明显。
3、不同抗蚜苜蓿品种(系)对苜蓿斑蚜的抗生性
在室内恒温25℃条件下,采用青霉素瓶法,以不同抗蚜苜蓿品种(系)叶片饲喂苜蓿斑蚜,测定了苜蓿斑蚜的存活率及生殖参数。结果表明。苜蓿斑蚜若虫在猎人河和甘农3号叶片上存活率高,在猎人河分枝期叶片上的存活率高达49%,甘农3号上达到了42%,HA-3三叶期叶片上的存活率只有3%,与猎人河和甘农3号差异极显著(P<0.01);不同抗蚜苜蓿品种(系)6叶期叶片上的存活率差异不显著;金皇后分枝期叶片上的存活率为17%,与猎人河、甘农3号和HA-3差异显著(P<0.05),即抗生性在苜蓿品种(系)间表现差异明显。
2、3、4和5龄若虫在4个品种(系)分枝期叶片上的发育时间差异不显著,1龄若蚜在金皇后叶片上发育时间为28.8h,HA-3上24h,猎人河上只有16.8h;种群净生殖率在猎人河上最高,为66.77;平均世代周期以HA-3最长,为15.31天,大小顺序为HA-3>G3>JH>Hu;内禀增长率则以猎人河最高,达0.53,HA-3最低,为0.45;周限增长率的大小排列顺序为G3>Hu>HA-3>JH。因此,HA-3对苜蓿斑蚜的抗生性较好,苜蓿斑蚜若虫的存活率可作为苜蓿抗生性鉴定重要指标。
4、不同抗蚜苜蓿品种(系)营养物质与抗蚜性的关系
采用蒽酮比色法和茚三酮显色法分别测定了不同苜蓿品种(系)可溶性糖、淀粉及游离氨基酸的含量。结果表明,在接虫3、7、10天后可溶性糖与淀粉含量均有变化,蚜害指数与其含量之间呈正相关,相关性及回归分析差异不显著,还无法作为鉴定抗性的指标。而游离氨基酸3、7、10天后的含量未接虫处理相对含量较高,感蚜后相对含量较低。对蚜害指数与游离氨基酸的含量进行相关性分析,得直线回归方程:接虫:y=140.174-3.599x(r=-0.958,P=0.005),无虫:94.286-1.312x(r=-0.844,P=0.036),二者之间呈负相关,相关性及回归分析表明,未接虫处理蚜害指数与游离氨基酸含量之间相关性差异不显著,而接虫后差异极显著,说明在苜蓿中游离氨基酸的含量变化受蚜虫侵害的影响,与抗蚜性有显著的相关性。
5、不同抗蚜苜蓿品种(系)酶与抗蚜性的关系
通过对不同抗蚜苜蓿品种(系)在感蚜虫前后苯丙氨酸解氨酶(Phenyalanine ammonia lyase,PAL)、过氧化物酶(peroxidase isozyme,POD)及多酚氧化酶(Polyhenoloxidase,PPO)酶活性的测定,结果表明,PAL、POD酶活均有变化,且无规律性,蚜害指数与酶活性相关性分析呈负相关,但直线关系不显著。由此可知,PAL、POD酶活性在蚜虫诱导下会发生变化,但含量的变化受蚜虫侵害的影响不大,其酶活性与抗蚜性并无显著的相关性。
对PPO酶活的测定结果表明,不同抗蚜苜蓿品种(系)PPO酶活性水平表现为感蚜后比感蚜前均有升高,特别是接虫7天后不同抗蚜苜蓿品种(系)蚜害指数与PPO酶活性之间直线关系极显著。相关性分析得直线回归方程:接虫:y=110.029-115.757x(r=-0.782,P=0.059),无虫:y=69.432-32.626x(r=-0.147,P=0.407),蚜害指数与PPO含量之间呈负相关,经方差分析及回归分析表明直线关系不显著,表明虽然苜蓿蚜虫的为害可引起PPO酶活性升高,但酶活性与不同抗蚜苜蓿品种(系)的抗蚜性间无显著的相关性。
6、不同抗蚜苜蓿品种(系)单宁与抗蚜性的关系
采用ISO9648法测定分析了不同抗蚜苜蓿品种(系)感蚜前后单宁含量,结果表明,接虫3、7、10天后不同抗蚜苜蓿品种(系)单宁含量均明显升高,而未接虫的单宁含量变化没有明显的规律性。相关性分析得直线回归方程:接虫:y=88.079-68.359X(r=-0.998,P=0),无虫:y=71.638-42.603x(r=-0.395,P=0.255),两个处理的蚜害指数与单宁含量之间均呈负相关,方差分析及回归分析表明,未接虫处理直线关系不显著,而接虫处理的相关性差异极显著,表明不同抗性苜蓿品种植株内由于蚜虫的为害,使其单宁含量发生变化,随着苜蓿品种蚜害指数的降低,单宁含量增加,提高了苜蓿品种的抗性。在苜蓿中单宁的含量是决定品种抗蚜性的主因素。