常规棉茉莉酸诱导抗虫性的效益与成本分析

诱导抗虫性是植物抗性的重要组成部分。抗虫性的激活经常涉及植株体内资源的再分配，为节省资源，植物只在必要时才激活抗虫性，因此植物抗虫性的形成有其生态学和进化生物学上的意义。本研究以植物激素茉莉酸为诱导因子，以常规棉和棉铃虫为研究对象，探讨诱导抗虫性的生态学意义和诱导抗虫性的效益与成本：用生物测定的方法研究诱导抗虫性对棉铃虫生活史重要特征的影响；用酶标法和影像分析法测定诱导抗虫性对棉铃虫生态免疫力的影响；以诱导植物被棉铃虫天敌访问的频次对茉莉酸诱导的间接虫性进行定性研究；从棉株光合速率、呼吸速率、根茎质量比、棉株营养和生殖的分化以及最后产量评价诱导抗性的植物适应性代价。本研究对于理解植物-昆虫的协同进化有重要的理论意义,对于农林害虫的综合防治具有重要的指导意义。

茉莉酸是一种新型的植物内源激素，既是植物生长发育的调节因子，又在植物的抗逆性和抗虫性中发挥重要作用，因而受到研究者的广泛关注。本项目以普通棉 (Gossypium hirsutum L.) 为试材，研究了茉莉酸及茉莉酸甲酯诱导背景下棉铃虫 (Helicoverpa armigera) 生活史对策、免疫力和解毒力的响应以及外源茉莉酸及茉莉酸甲酯 (Jasmonic acid, JA & Methyl jasmonate, MeJA) 处理对普通棉营养质量、抗营养、抗消化酶的影响。本项目还对普通棉茉莉酸处理的生理和生态代价进行了初步探讨。结果表明，茉莉酸和茉莉酸甲酯在诱导普通棉的抗虫性方面存在浓度依赖性和时效性：0.01 ~ 10.0 mmol/L 茉莉酸和茉莉酸甲酯都是诱导普通棉抗虫性增强的有效浓度；依所研究的抗虫性指标而异，抗虫性可持续1-2周。一定浓度茉莉酸和茉莉酸甲酯处理后，棉花叶片可溶性糖含量、蛋白质含量和含水量下降；与抗虫性有关的过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸氨基裂解酶、蛋白酶抑制素等活性升高，与此相应，喂食茉莉酸和茉莉酸甲酯处理的棉花叶片后，棉铃虫幼虫发育历期延长、相对生长率和繁殖力下降，解毒酶谷胱甘肽S-转移酶、羧酸酯酶、乙酰胆碱酯酶、磷酸酯酶和细胞色素单加氧酶活力受到抑制；棉铃虫蛹和幼虫细胞免疫力下降。普通棉茉莉酸诱导抗虫性的生理和生态代价研究表明，茉莉酸短期处理虽可提高普通棉的抗虫性，但棉花叶片光合作用下降，呼吸作用增强；茉莉酸短期处理对棉花产量无明显影响。因此，一定浓度茉莉酸及茉莉酸甲酯短期处理可通过降低普通棉的营养质量、提高抗营养和抗消化酶活力，减少棉铃虫的取食、抑制棉铃虫的繁殖力、免疫力和解毒力，从而达到抗虫的目的，但茉莉酸类物质诱导抗虫性的长期效应有待进一步研究。