甘蔗品种对甘蔗蓟马的抗性及其机理研究

Sugarcane thrips, Fulmekiola serrata (Kobus) (Thysanoptera: Thripidae), is a major and widespread pest on sugarcane, and has been considered as a constraint to sugarcane production. Breeding of resistant sugarcane varieties is considered to be one of the main control measures to F. serrata. In this study, the relation between damage symptoms of F. serrata and resistance levels of sugarcane varieties to F. serrata will be analyzed using the methods both artificial infection in the greenhouse and natural infection in the fields, and evaluation methods will be established to rate the resistance of main sugarcane varieties to F. serrata.The comparative differences in feeding and ovipositing of F. serrata will be investigated on leaves of different sugarcane varieties, as well as the effects of different sugarcane varieties on the development and fecundity of F. serrata will be determined. The physical characteristics of sugarcane leaf, such as colour, density of trichomes, thickness, and the chemical characteristics such as wax content, nutrient contents, chlorophyll, silica, oxalic acid and secondary substances will be measured and assayed. The relationship between the physical and chemical characteristics and the resistance of sugarcane varieties to F. serrata will be analyzed. The objective of this study is to elucidate resistance mechanisms of different sugarcane varieties to F. serrata, and provide scientific information for breeding of resistant sugarcane varieties and sustainable management of F. serrata.

甘蔗蓟马是甘蔗上普遍发生的一种重要害虫，已严重制约了甘蔗生产，选育抗性甘蔗品种被认为是控制甘蔗蓟马的主要措施之一。本研究采用温室人工接虫试验与田间自然感虫试验的方法，分析甘蔗蓟马为害程度与甘蔗品种抗性级别之间的关系，鉴定当前主栽和主推甘蔗品种对甘蔗蓟马的抗性级别，明确甘蔗品种抗甘蔗蓟马鉴定方法；通过研究甘蔗蓟马在不同甘蔗品种叶片上的取食和产卵行为的差异性，分析不同甘蔗品种对甘蔗蓟马生长发育和繁殖的影响；测定叶片颜色、叶毛数、叶片厚度及蜡质含量，比较叶片表面硅质细胞大小和含量，阐明不同甘蔗品种叶片营养物质、叶绿素、二氧化硅以及草酸含量与甘蔗蓟马生长发育和繁殖的关系以及叶片次生物质与甘蔗品种抗性的关系，从甘蔗和害虫两方面揭示不同甘蔗品种对甘蔗蓟马的抗性机理，为抗甘蔗蓟马品种的培育和甘蔗蓟马的可持续控制提供科学依据。

本项目以甘蔗品种与甘蔗蓟马的关系为研究对象，调查了甘蔗蓟马种群动态及其在不同品种甘蔗上的为害情况，甘蔗蓟马种群数量先逐渐上升后又下降，发生高峰期集中在6月中旬到7月上旬，各甘蔗品种均受到甘蔗蓟马为害，同一田块不同品种甘蔗蓟马若虫和成虫数量不等，同一品种宿根甘蔗蓟马数量多于新植甘蔗，株虫量差异范围为10.10~90.90头/株；研究了甘蔗蓟马在不同甘蔗品种上空间分布型，甘蔗蓟马成虫和若虫在不同甘蔗品种上均以个体群形式存在，个体间相互吸引，其空间分布型均为聚集分布，聚集强度随种群密度的升高而增加，聚集原因是由于自身的生物学习性和环境因素共同作用引起的；不同甘蔗品种对甘蔗蓟马田间抗性评价研究表明，不同品种虫害水平存在差异，同一品种的不同叶位间虫害水平亦存在差异，参试甘蔗品种划分为4个抗性等级，其中，GT31和LC05-136抗性最强，虫害指数小于0.35，FN38和DZ03-83抗性最差，虫害指数大于0.65，蓟马单株虫口数与甘蔗品种抗性有一定的相关性，而甘蔗叶片受害程度更能较好的表现抗性差异；利用扫描电镜观察了不同抗性甘蔗品种的叶片表面特征，发现甘蔗叶下表皮的气孔密度与抗虫性强弱呈显著的负相关；采用氯仿浸提法测定了不同抗性甘蔗品种叶片蜡质含量，不同抗性水平甘蔗叶片蜡质含量相关不显著；比较了不同抗性甘蔗品种叶片可溶性糖、可溶性蛋白质、游离氨基酸、叶绿素、硅、草酸、单宁、黄酮、总酚含量差异，其中可溶性蛋白质、草酸含量与甘蔗品种抗性相关显著；不同抗性甘蔗品种叶片挥发性成分种类数量差异较大，部分共有成分对甘蔗蓟马可能有吸引作用。总之，甘蔗品种对甘蔗蓟马的抗性与甘蔗蓟马数量有一定的相关性，而甘蔗叶片受害程度更能较好的表现抗性差异，其抗性与甘蔗叶下表皮的气孔密度呈显著的负相关，与可溶性蛋白质、草酸含量相关显著，但与叶片蜡质含量相关不显著，不过不同抗性甘蔗品种叶片共有的挥发性成分对甘蔗蓟马可能有吸引作用。本研究结果为抗甘蔗蓟马品种的选育和甘蔗蓟马的可持续控制提供了科学依据。项目执行期间发表学术论文3篇，其中SCI论文1篇，获得国家专利1项。