植食性昆虫取食诱导植物防御反应.ppt

植食性昆虫取食诱导的植物防御反应姓名:王承香导师:薛明教授植物在进化过程中对昆虫和病原菌的危害形成了多种防御机制,一般分为组成型防御机制和诱导型防御机制。前者指植物中原本就存在的、阻碍昆虫取食或病原菌侵染的物理和化学因子;后者是指由植物在遭受植食性昆虫危害后所表现出来的防御特性(Feeny,1990;Haukioja,1990;娄永根和程家安,1997;秦秋菊,2005)。植食性昆虫取食诱导植物产生防御既是环境因子影响植物防御特性的一个重要方面,又是植物对植食性昆虫的一种重要防御策略,同时也是植物与植食性昆虫协同进化的结果。研究植物的诱导防御,不仅有利于在理论上进一步阐明植物与昆虫的相互关系和植食性昆虫种群数量变动的机制,而且对抗虫育种和害虫综合治理的实践有十分重要的指导意义。自70年代初开始研究植食性昆虫诱导的植物防御以来,其进展非常迅速,内容极为丰富,尤其是近年来,昆虫取食诱导的植物间接防御,已经成为新的研究热点,这方面的研究报道屡见不鲜(高艳,2006;周强,2003;刘芳,2003;祝传书,2003;娄永根,2000),直接防御反应的研究报道则相对较少。本文主要就直接防御反应的分类及其对植食性昆虫的影响等两方面展开综述。一、植食性昆虫取食诱导的植物直接防御反应植物的直接防御反应分为3类:(1)产生或增加有毒的次生化合物(如烟碱、呋喃香豆素等),直接杀伤昆虫或病原菌;(2)产生防御蛋白(如蛋白酶抑制剂、多酚氧化酶等),降低昆虫对食物的消化能力;(3)改变自身的营养状况,使昆虫不能获得足够的营养。(一)产生有毒的次生化合物在植物与昆虫的长期进化过程中,植物为避免植食性昆虫的为害,形成或诱导产生本身特有的次生化合物,对大多数昆虫起着化学防御作用。这些植物次生化合物又可称为植物次生代谢物质或植物次生物质。植物对昆虫化学防御的类型主要有:①产生能引起昆虫忌避或抑制昆虫取食的物质,使觅食昆虫避开、离去或者阻碍正在取食的昆虫继续取食;②产生阻碍昆虫对食物进行消化和利用的化学物质;③产生某些物质使昆虫中毒死亡,或延迟其生长发育,降低繁殖率,从而使植物本身免于蒙受更大的损害(钦俊德,1987;董红霞,2005)。。这些次生化合物主要包括绿叶性气味和萜类化合物(徐涛,2003;Ahn,J-E.,Salzman,2004;ArimuraG,2002;BergesonE,1998),这已在很多种植物的研究中得到了证实。植物的绿叶性气味是指植物挥发物中6个碳的醛、醇及其酯类。它们是由植物体内的脂肪酸,亚油酸和A-亚麻酸经脂氧合酶、过氧化物裂解酶等等一系列酶促反应而形成的(HatanakaA,1993)。植物在遭受植食性昆虫为害后,绿叶性气味在总挥发物中的相对含量有上升亦有下降,如二点叶螨危害黄瓜后,%(%)(TakabayashiJ,1991),%(%)(许宁,1999),但就种类数而言大多有增加的趋势。因此,绿叶性气味中的一些成分应是虫害诱导的植物挥发物中的一个组分。植物的挥发性萜类化合物大多是单萜、倍半萜及其衍生物。在大多虫害诱导的植物挥发物中,萜类化合物的种类数和相对含量都比在健康植物挥发物中的明显提高,并且机械损伤不能诱发这些萜类化合物的释放。这说明萜类化合物是植食昆虫诱导的植物挥发物中的一个主要组分。然而,在一些研究中亦发现植食性昆虫的为害并不导致植物萜类化合物释放量的增加。Turlings等发现大豆在遭受甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)攻击时,并不释放萜类化合物(TurlingsTCJ,1993)。这表明植食昆虫为害是否会增加植物萜类化合物的释放,与不同的植物-植食性昆虫组合有关。但从目前研究的总体情况来看,萜类化合物应该是植食昆虫诱导的植物挥发物中的一个极重要组分。、萜类化合物和烟碱等3类次生化合物。植物在遭受攻击后,在次生化合物方面一个最明显的变化是酚类化合物含量的增加。最主要的酚类化合物有绿原酸和异绿原酸。有研究表明,在甘薯组织中,多酚化合物在正常情况下几乎不存在,但受到损伤12小时后就开始合成,3~7天达到高峰,且受害处含量最高并随距离增加而浓度降低。大白菜和甜菜受到盲蝽取食后,在取食点周围组织中酚类化合物含量增加,醌的含量也提高,但3天后下降。高浓度的酚和醌不仅对昆虫有毒而且也是植食性昆虫的取食抑制剂,提高了植物的抗虫水平(Hori,1980)。李水清等(2007)对松墨天牛取食和人为损伤对马尾松针