茶樹(shù)葉片理化性質(zhì)對(duì)茶蚜取食選擇性的影響

歐陽(yáng)玉婷 田森 胡蕾 趙德剛 陳正武 何應(yīng)琴 徐富林

關(guān)鍵詞：茶蚜；取食選擇性；物理性狀；營(yíng)養(yǎng)成分；相關(guān)性分析

茶蚜Toxroptera aurantii Boyer de Fonsco-lombe又稱(chēng)橘二叉蚜，隸屬半翅目Hemiptera蚜科Aphididae，因其具有繁殖力強(qiáng)、傳播蔓延快、易暴發(fā)成災(zāi)等特點(diǎn)，已成為茶園的重要害蟲(chóng)。茶蚜在國(guó)內(nèi)各茶區(qū)均有發(fā)生，國(guó)外主要分布于印度、日本、斯里蘭卡、東非和肯尼亞等國(guó)家。研究表明，茶蚜成蟲(chóng)、若蟲(chóng)常聚集于茶樹(shù)嫩葉背部和嫩莖上刺吸寄主汁液，導(dǎo)致受害芽葉萎縮、生長(zhǎng)停滯，同時(shí)茶蚜腹管分泌的蜜露可誘發(fā)煤煙病，嚴(yán)重制約了茶葉的產(chǎn)量及品質(zhì)。除茶樹(shù)外，茶蚜的寄主還包括油茶、咖啡、柑橘、可可和芒果等80科190余屬植物。由于茶蚜對(duì)農(nóng)業(yè)危害嚴(yán)重，茶蚜研究一直是基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用并重的熱點(diǎn)問(wèn)題。

適合的寄主植物是昆蟲(chóng)完成定居和種群繁衍的基本保障，植食性昆蟲(chóng)與寄主在協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中對(duì)不同寄主植物的取食選擇是其重要的行為適應(yīng)策略。研究表明，寄主植物的物理結(jié)構(gòu)、揮發(fā)性成分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等因素都會(huì)影響植食性昆蟲(chóng)的取食選擇性，其中起決定作用的是植物的理化性質(zhì)。植物固有的物理特性是昆蟲(chóng)取食的首要屏障，植物葉片顏色、氣孔密度、茸毛長(zhǎng)短及密度等均可直接影響昆蟲(chóng)寄主選擇行為。如譚濟(jì)才等研究發(fā)現(xiàn)，茸毛密度大的茶樹(shù)品種不利于螨類(lèi)發(fā)生，其原因是螨類(lèi)個(gè)體小，取食活動(dòng)極易受寄主葉片表面附屬物的影響，茸毛密度大可導(dǎo)致該類(lèi)害蟲(chóng)口針難以順利到達(dá)葉肉內(nèi)的取食部位。植物間營(yíng)養(yǎng)成分差異是決定昆蟲(chóng)寄主選擇的另一重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲(chóng)種類(lèi)與寄主植物之間具有專(zhuān)化性，不同昆蟲(chóng)對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)要求不同。如楊麗麗的研究顯示，茶尺蠖Ectropis obliqua Warren發(fā)育歷期與茶樹(shù)氨基酸和多酚類(lèi)含量呈正相關(guān)，與茶樹(shù)可溶性糖含量呈負(fù)相關(guān)，即茶樹(shù)中氨基酸、多酚含量越高對(duì)茶尺蠖抗性越強(qiáng)，可溶性糖含量越高，對(duì)茶尺蠖抗性越弱；而葛超美等研究表明灰茶尺蠖Ectropis gri.sescens Warren取食選擇性與茶樹(shù)葉片游離氨基酸和茶多酚含量呈負(fù)相關(guān)，與可溶性糖含量呈正相關(guān)。

當(dāng)前，關(guān)于茶樹(shù)葉片物理性狀及營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)茶蚜取食選擇性方面的研究鮮有報(bào)道。基于此，本文選取7個(gè)貴州主栽及地方優(yōu)良茶樹(shù)品種為供試材料，研究茶蚜對(duì)不同茶樹(shù)品種的取食選擇性，并系統(tǒng)分析其取食選擇性與茶樹(shù)葉片物理性狀和主要生化成分的相關(guān)性，以期為深入研究茶蚜寄主選擇行為機(jī)理奠定基礎(chǔ)，并為抗蚜茶樹(shù)種質(zhì)資源篩選提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

供試植物：試驗(yàn)所用茶樹(shù)品種為‘福鼎大白茶’‘黃金芽’‘龍井43’‘黔湄601’‘黔茶1號(hào)’‘黔茶8號(hào)’和‘黔茶10號(hào)’，均為2年生無(wú)性系茶苗，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所提供。將供試茶苗分別單株種植于營(yíng)養(yǎng)缽（口徑25cm，底徑20cm，高度30cm）中，統(tǒng)一置于溫室大棚內(nèi)，在光周期L∥D=16h∥8h、溫度（25±1）℃、相對(duì)濕度（70±5）%條件下培育備用。

供試蟲(chóng)源：茶蚜來(lái)源于貴州大學(xué)茶學(xué)院溫室內(nèi)長(zhǎng)期飼養(yǎng)的蚜蟲(chóng)種群。飼養(yǎng)條件：光周期L∥D=16h∥8h、溫度（25±1）℃、相對(duì)濕度（70±5）%。選取大小一致的有翅成蚜進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2茶蚜取食選擇性測(cè)定

試驗(yàn)在貴州大學(xué)教學(xué)農(nóng)場(chǎng)溫室內(nèi)進(jìn)行。在防蟲(chóng)網(wǎng)罩（長(zhǎng)×寬×高=6m×6m×2m）內(nèi)，將7種茶樹(shù)品種編號(hào)，盆缽間等距隨機(jī)排列呈圓環(huán)狀，圓心處放置一個(gè)培養(yǎng)皿。將有翅成蚜饑餓處理1h后用接蟲(chóng)筆按每株5頭的蟲(chóng)量接于培養(yǎng)皿中，讓其自由選擇寄主，觀察并記錄茶蚜在各供試茶苗上的種群動(dòng)態(tài)，每隔3d記錄1次，連續(xù)觀察15d。本試驗(yàn)每個(gè)茶樹(shù)品種設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)10株。

1.3不同茶樹(shù)品種抗蚜性鑒定

根據(jù)1.2供試茶苗上的茶蚜種群數(shù)量，采用蚜量比值法對(duì)7個(gè)茶樹(shù)品種的抗蚜性進(jìn)行鑒定。抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：蚜量比值≤0.40，高抗（HR）；0.40<蚜量比值≤0.80，抗（R）；0.80<蚜量比值≤1.20，中抗（MR）；1.20<蚜量比值≤1.50，感蟲(chóng)（S）；蚜量比值>1.50，高感（HS）。

蚜量比值一某茶樹(shù)品種的平均蚜量／全部茶樹(shù)品種的平均蚜量。

1.4不同茶樹(shù)品種葉片物理性狀測(cè)定

1.4.1茶樹(shù)葉片氣孔密度測(cè)定

每個(gè)茶樹(shù)品種采集10個(gè)一芽二葉新梢，分別剪取芽下第2葉置于FAA固定液中，24h后參照楊克彤等氣孔印跡法制作玻片。在Leica Mmil-MC170顯微系統(tǒng)下對(duì)氣孔進(jìn)行觀測(cè)。氣孔密度（SD）＝氣孔總數(shù)／視野面積（1198um×899um=1.08mm2）。

1.4.2茶樹(shù)葉片內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)測(cè)定

按1.4.1方法取樣。參考陳延惠等]的方法制作石蠟切片。利用Case Viewer軟件對(duì)茶樹(shù)葉片的柵欄組織厚度、海綿組織厚度、下表皮厚度和總厚度指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。每品種設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)。

1.5不同茶樹(shù)品種葉片生化成分含量測(cè)定

按1.4.1方法取樣，去梗后參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將樣品烘干備用。本試驗(yàn)中，每個(gè)生化成分含量的測(cè)定均設(shè)3次重復(fù)。

1.5.1咖啡堿含量測(cè)定

咖啡堿含量按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。稱(chēng)取3．0g樣品，加入450mL蒸餾水沸水浴浸提45min，抽濾后定容至500mL容量瓶中。準(zhǔn)確吸取10mL提取液，4mL 0.01mol/L鹽酸溶液和1mL堿式乙酸鉛溶液至100mL容量瓶中，定容混勻過(guò)濾后將25mL濾液，0.1mL 4.5mol/L硫酸溶液加入50mL容量瓶，定容至刻度。以空白溶液作參比，記錄274nm波長(zhǎng)處吸光度。

1.5.2茶多酚含量測(cè)定

茶多酚含量按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。稱(chēng)取0.2g樣品，加入5mL預(yù)熱的70%甲醇水后沸水浴提取10min。在4．0℃、3500r/min下離心10min，將上清液加入10mL容量瓶，濾渣重復(fù)上述操作提取，用0.45um膜過(guò)濾，將1．0mL母液定容至100mL。準(zhǔn)確量取1.0mL測(cè)試液和5．0mL福林酚試劑于10mL容量瓶中，反應(yīng)5min后加入4．0mL 7.5%碳酸鈉溶液，混勻靜置60min。以空白溶液作參比，記錄765nm處吸光度。

1.5.3游離氨基酸含量測(cè)定

游離氨基酸含量按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，提取液制備同1.5.1。準(zhǔn)確吸取1mL提取液，0.5mL pH8.0磷酸緩沖液和0.5mL 2%茚三酮溶液至25mL容量瓶，用浮板固定，沸水浴浸提15min，冷卻定容后反應(yīng)10min。以空白溶液作參比，記錄570nm處吸光度。

1.5.4可溶性糖含量測(cè)定

參照蒽酮比色法測(cè)定。稱(chēng)取1．0g茶葉樣品，加入50mL沸蒸餾水，沸水浴中提取30min，抽濾后定容至500mL容量瓶中。吸取8mL現(xiàn)配的蒽酮試劑于25ml。容量瓶，準(zhǔn)確滴加1ml。提取液，沸水浴中加熱3min后立即冷卻，以空白溶液作參比，記錄620nm處吸光度。

1.6數(shù)據(jù)分析

利用SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，方差分析采用單因素方差分析（One-wayANOVA）（a=0.05），不同茶樹(shù)品種間的顯著性分析采用最小極差法（LSD） （a=0.05），R語(yǔ)言中cor-rplot軟件包進(jìn)行Pearson相關(guān)性熱圖繪制。

2結(jié)果與分析

2.1有翅成蚜對(duì)不同茶樹(shù)品種的取食選擇性

由表1可知，有翅成蚜對(duì)7個(gè)茶樹(shù)品種的取食選擇性存在差異。整體而言，隨著時(shí)間的延續(xù)，不同供試茶樹(shù)品種上茶蚜的種群數(shù)量均呈上升趨勢(shì)。接種第3天，每個(gè)品種都有茶蚜選擇，但‘黃金芽’上種群數(shù)量顯著高于其他茶樹(shù)品種。接種第6天，‘黃金芽’上茶蚜種群數(shù)量最高，顯著高于‘龍井43’‘黔茶10號(hào)’和‘黔茶1號(hào)’。接種第9天，7個(gè)茶樹(shù)品種上茶蚜種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速，‘黃金芽’上茶蚜數(shù)量仍居最高水平，而‘黔茶1號(hào)’和‘黔茶10號(hào)’最低，均顯著低于其他5個(gè)品種。接種第12天，所有品種的種群數(shù)量達(dá)到最高峰，‘黃金芽’上茶蚜數(shù)量高達(dá)367.00頭，‘黔茶1號(hào)’僅為141.67頭。接種第15天，所有品種上蟲(chóng)口數(shù)量均略降低，但品種間仍存在顯著差異。本試驗(yàn)結(jié)果表明，7個(gè)茶樹(shù)品種中，茶蚜對(duì)‘黃金芽’的取食選擇性最強(qiáng)，對(duì)‘黔茶1號(hào)’和‘黔茶10號(hào)’選擇性最弱。

2.2不同茶樹(shù)品種抗蚜性鑒定

根據(jù)蚜量比值法將7個(gè)茶樹(shù)品種劃分為4種抗性等級(jí)（表2），其中‘黔茶1號(hào)’‘黔茶10號(hào)’為抗蟲(chóng)品種，蚜量比值分別為0.63、0.64；‘龍井43’‘黔茶8號(hào)’和‘福鼎大白茶’為中抗品種，蚜量比值分別為0.93、0.94和0.97；‘黔湄601'為感蟲(chóng)品種，蚜量比值為1.25；‘黃金芽’為高感品種，蚜量比值為1.64。

2.3不同茶樹(shù)品種葉片物理性狀

由圖1可知，不同茶樹(shù)品種葉片物理性狀存在顯著差異?！S金芽’‘黔湄601’的氣孔密度最大，顯著高于其他5個(gè)茶樹(shù)品種（圖1a）。葉片總厚度以‘黔茶1號(hào)’‘黔茶10號(hào)’和‘黔湄601’較厚，而‘黃金芽’最?。▓D1b）。7個(gè)供試茶樹(shù)品種的下表皮厚度無(wú)顯著性差異（圖1c）。葉片柵欄組織厚度以‘黔茶10號(hào)’‘黔茶1號(hào)’最厚，2個(gè)品種葉片柵欄組織厚度顯著大于‘福鼎大白茶’和‘黃金芽’，但與其他3個(gè)品種無(wú)明顯差異（圖ld）。葉片海綿組織厚度數(shù)據(jù)分析顯示，‘黔湄601'黔茶8號(hào)’‘龍井43’和‘福鼎大白茶’海綿組織較厚，4個(gè)品種與‘黔茶10號(hào)’‘黔茶1號(hào)’和‘黃金芽’差異顯著（圖1e）。

2.4不同茶樹(shù)品種葉片生化成分含量

7個(gè)茶樹(shù)品種的主要生化成分含量也存在顯著性差異?！?號(hào)’咖啡堿含量最高，其次為‘黔茶1號(hào)’，二者顯著高于‘黔湄601'和‘黃金芽’，但與其他3個(gè)品種無(wú)顯著差異（圖2a）。茶多酚含量以‘黃金芽’最低，與‘黔茶1號(hào)’‘黔茶10號(hào)’‘黔茶8號(hào)’‘福鼎大白茶’差異顯著（圖2b）。供試茶樹(shù)品種中，‘黃金芽’的游離氨基酸含量最高，顯著高于其他茶樹(shù)品種，而‘龍井43’‘黔茶8號(hào)’‘福鼎大白茶’和‘黔湄601’之間差異不顯著（圖2c）。此外，‘黃金芽’的可溶性糖含量也顯著高于‘黔茶1號(hào)’‘黔茶10號(hào)’和‘龍井43’，但與‘黔茶8號(hào)’‘福鼎大白茶’和‘黔湄601，之間差異未達(dá)到顯著水平（圖2d）。

2.5茶樹(shù)葉片物理性狀及營(yíng)養(yǎng)成分與蚜量比值的相關(guān)性分析

Pearson相關(guān)性分析表明（圖3），蚜量比值與茶樹(shù)葉片總厚度（r=-0.84）、下表皮厚度（r=-0.78）、柵欄組織厚度（r=-0.94）、咖啡堿含量（r=-0.91）和茶多酚含量（r=-0.94）呈顯著負(fù)相關(guān)，與氣孔密度（r=0.93）、游離氨基酸含量（r=0.94）呈顯著正相關(guān)，而與海綿組織厚度（r=-0.27）、可溶性糖含量（r=0.75）無(wú)顯著相關(guān)性。綜上可知，茶蚜偏好選擇氣孔密度大和游離氨基酸含量高的茶樹(shù)葉片取食，不喜食葉片厚、咖啡堿及茶多酚含量高的茶樹(shù)葉片。

3結(jié)論與討論

自然界中，植物為抵御昆蟲(chóng)侵襲，在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成了復(fù)雜有效的防御體系，并可通過(guò)這些防御體系影響或控制昆蟲(chóng)的行為、種群數(shù)量以及分布。深入解析植食性昆蟲(chóng)的寄主選擇機(jī)理后，可通過(guò)調(diào)控昆蟲(chóng)行為或者培育抗蟲(chóng)品種降低農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)損失。本研究中，茶蚜對(duì)7個(gè)茶樹(shù)品種的取食選擇性存在差異，其中茶蚜對(duì)‘黃金芽’的取食選擇性最強(qiáng)，對(duì)‘黔茶1號(hào)’和‘黔茶10號(hào)’選擇性最弱。進(jìn)一步利用蚜量比值法分析表明：‘黔茶1號(hào)’‘黔茶10號(hào)’為抗蟲(chóng)品種；‘福鼎大白茶’‘龍井43’‘黔茶8號(hào)’為中抗品種；‘黔湄601’為感蟲(chóng)品種；‘黃金芽’為高感品種。茶樹(shù)抗蟲(chóng)性是茶樹(shù)在長(zhǎng)期適應(yīng)蟲(chóng)害脅迫過(guò)程中，通過(guò)自然或人工選擇而逐步形成的一種形態(tài)及生理生化特性。研究發(fā)現(xiàn)，在植物理化性質(zhì)中，植物代謝所產(chǎn)生的次生化合物差異決定著植物的抗蟲(chóng)水平，而植物間物理性狀、營(yíng)養(yǎng)成分差異是影響昆蟲(chóng)寄主選擇和種群繁殖的重要因素。

茶樹(shù)與其他種類(lèi)植物相似，對(duì)于害蟲(chóng)的為害具有極其復(fù)雜的防御體系，葉片組織屬于物理防御體系，可影響昆蟲(chóng)對(duì)其進(jìn)行取食選擇。本研究中，茶蚜取食選擇性與茶樹(shù)葉片氣孔密度呈顯著正相關(guān)，與葉片、下表皮、柵欄組織厚度呈顯著負(fù)相關(guān)，而與海綿組織厚度無(wú)顯著相關(guān)性，表明茶蚜偏好選擇氣孔密度大的茶樹(shù)葉片取食，但是葉片總厚度、下表皮厚度、柵欄組織厚度越厚，茶蚜的選擇性越弱，反之則越強(qiáng)。王慶森等的研究也表明，氣孔密度大利于黑刺粉虱Aleurocanthus spiniferus （Quaintance）取食為害，且黑刺粉虱產(chǎn)卵量與茶樹(shù)葉片氣孔密度顯著正相關(guān)，該結(jié)論與本研究結(jié)果一致。劉奕清等的研究發(fā)現(xiàn)，下表皮增厚以及角質(zhì)化程度的加深均對(duì)側(cè)多食跗線螨Polyphagotarsonernus latu.s Banks刺吸寄主汁液有阻礙作用。鄒武等認(rèn)為假眼小綠葉蟬Ernpoasca vitis（Gothe）種群數(shù)量與茶樹(shù)葉片總厚度、下表皮厚度之間無(wú)顯著相關(guān)性，而與葉片柵欄組織厚度之間存在顯著負(fù)相關(guān)。葉片的顏色也是影響昆蟲(chóng)抗性的另一重要農(nóng)藝性狀。徐立人等研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)性系刺槐的蟲(chóng)害程度與葉色呈顯著負(fù)相關(guān)，表明害蟲(chóng)更趨向于光澤度低的葉片。茶樹(shù)葉片顏色對(duì)茶蚜的取食選擇性可能也會(huì)帶來(lái)影響，但其作用有待進(jìn)一步研究。綜上可知，盡管關(guān)于茶樹(shù)葉片內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的抗蟲(chóng)效應(yīng)研究已有部分報(bào)道，但不同學(xué)者的研究結(jié)論存在差異，其原因可能與昆蟲(chóng)種類(lèi)不同有關(guān)。

蚜蟲(chóng)在進(jìn)行寄主植物選擇時(shí)有試探取食的行為習(xí)性，在此過(guò)程中，植物組織內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)成分是其評(píng)判是否定殖的重要標(biāo)準(zhǔn)。Pearson相關(guān)性分析顯示，茶蚜取食選擇性與茶樹(shù)葉片游離氨基酸含量呈顯著正相關(guān)，與咖啡堿含量和茶多酚含量呈顯著負(fù)相關(guān)，而與可溶性糖含量無(wú)顯著相關(guān)性。表明茶蚜偏好取食游離氨基酸含量高的茶樹(shù)葉片，不喜食咖啡堿和茶多酚含量高的葉片，即葉片咖啡堿和茶多酚含量越高，茶樹(shù)抗蟲(chóng)性越強(qiáng)，游離氨基酸含量越高，抗蟲(chóng)性越弱。截至目前，大部分研究均表明咖啡堿和多酚類(lèi)物質(zhì)可引起昆蟲(chóng)的拒食反應(yīng)，并抑制其生長(zhǎng)發(fā)育．本文研究結(jié)論與前人類(lèi)似。但是茶樹(shù)營(yíng)養(yǎng)成分中，游離氨基酸含量和糖類(lèi)含量這兩個(gè)指標(biāo)與昆蟲(chóng)取食選擇性之間的關(guān)系研究結(jié)論差異較大。部分研究表明，昆蟲(chóng)取食選擇性與茶樹(shù)葉片游離氨基酸含量和糖類(lèi)含量呈顯著正相關(guān)，而部分研究則相反，推測(cè)是由于不同昆蟲(chóng)種類(lèi)對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)要求不同或者昆蟲(chóng)對(duì)寄主植物的取食反應(yīng)受植物營(yíng)養(yǎng)成分、各種次生代謝物質(zhì)等多種因素的綜合影響，導(dǎo)致研究結(jié)論存在差異，具體情況尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

植物應(yīng)對(duì)蟲(chóng)害脅迫的調(diào)控機(jī)理一直是抗逆研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。本研究表明，茶樹(shù)葉片的物理性狀及營(yíng)養(yǎng)成分均會(huì)顯著影響茶蚜的取食偏好性，研究結(jié)論將為茶樹(shù)生產(chǎn)上抗蚜種質(zhì)資源鑒選，以及茶蚜的綠色防控提供理論依據(jù)。茶樹(shù)屬于多年生經(jīng)濟(jì)作物，其抗蟲(chóng)性是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，涉及物理結(jié)構(gòu)、揮發(fā)性物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分以及防御酶等因素，本文僅初步探討了茶蚜取食選擇性與茶樹(shù)葉片物理性狀及營(yíng)養(yǎng)成分之間的關(guān)系，而其他因素的作用還有待進(jìn)一步研究。