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不同绿盲蝽抗性茶树品种新梢挥发物组成比较

2018-08-20陈正武乔大河孟泽洪

河南农业科学 2018年7期
关键词:萜烯芳樟醇茶树

杨 春,陈正武,郭 燕,乔大河,李 帅,孟泽洪

(贵州省农业科学院 茶叶研究所,贵州 贵阳 550006)

绿盲蝽[Apolyguslucorum(Meyer-Dür.)]属半翅目(Hemiptera)盲蝽科(Miridae)[1],为杂食性昆虫,宿主广泛,包括棉花、葡萄、枣树、茶树等[2-5]。绿盲蝽危害后茶叶质量下降如茶汤浑浊、苦涩不鲜爽[6],茶树上绿盲蝽的危害特点为:幼虫期开始频繁刺吸茶芽或嫩叶,一夜刺吸可达上百次,取食后形成独特“红点”症状,明显有别于茶树其他刺吸类害虫如茶蚜、茶黑刺粉虱和小绿叶蝉,受害茶芽或嫩叶后期变为褐色,随芽叶伸展而形成“破叶疯”[7]。目前有关茶树上绿盲蝽的研究主要集中在各地绿盲蝽发生情况调查、危害程度及防治方式等方面[7-9],关于茶树新梢挥发物组成对绿盲蝽选择性取食的影响尚未见报道。

近年来,茶树上绿盲蝽的危害在贵州茶区出现并逐渐加重成为春茶时期贵州茶园中的主要虫害,严重影响春茶品质和产量,绿盲蝽大面积暴发时造成重大经济损失。本试验基于田间调查,选择绿盲蝽危害程度不同的4个茶树品种未受损鲜叶为材料,研究绿盲蝽不同危害程度茶树品种的鲜叶挥发物组成,探讨茶树挥发物差异与绿盲蝽危害程度的关联,为茶树上绿盲蝽的生物防治提供研究依据。

1 材料和方法

1.1 仪器与材料

Agilent 5975C/6890 GC/MS气相色谱-质谱联用仪:美国安捷伦公司生产;手动固相微萃取装置:美国Supelco公司生产;萃取纤维头:2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDM StableFlex,美国Supelco公司生产。

供试茶树品种4个:苔选0310、浙农139、 白叶1号、黄金芽。

于2017年4月20日,在贵阳茶树资源圃内调查绿盲蝽危害情况。采用5点取样法,每个品种随机采集20棵茶树嫩梢1芽2叶,分别调查第2叶、第1叶与芽头被刺吸面积,以危害指数作为绿盲蝽危害程度的判断标准,重复3遍。公式为:危害指数=Σ(危害级别×相应叶片数量)/(最大危害级别值×叶片总数)。依据果树叶片受害分级方法[10],将茶树叶片受害级别分为5级:0级,叶片完整未受害;1级,受害面积占叶片总面积1%~20%;2级,受害面积占叶片总面积21%~40%;3级,受害面积占叶片总面积41%~60%;4级,受害面积占叶片总面积61%~80%;5级,受害面积占叶片总面积81%~100%。

2017年4月20日采集未被绿盲蝽取食茶树的新梢1芽2叶放入冰盒,之后转入-54 ℃超低温冷冻冰箱保存。

1.2 方法

1.2.1 茶叶挥发性物质的提取 采用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术提取。取鲜叶样品1 g置于25 mL固相微萃取采样瓶中,于60 ℃加热板上加热,插入装有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDM StableFlex纤维头的手动进样器,40 min后移出萃取头并立即插入气相色谱仪进样口(温度250 ℃)中,热解析3 min进样。

1.2.2 挥发性物质的 GC-MS检测条件 色谱柱为ZB-5MSI 5%Phenyl-95%DiMethylpolysiloxane(30 m×0.25 mm×0.25 μm)弹性石英毛细管柱,柱温40 ℃(保留2 min),以5 ℃/min升温至255 ℃,运行时间45 min;汽化室温度250 ℃;载气为高纯He(99.999%);柱前压7.62 psi,载气流量1.0 mL/min;不分流进样;溶剂延迟时间1 min。离子源为EI源;离子源温度230 ℃;四极杆温度150 ℃;电子能量70 eV;发射电流34.6 μA;倍增器电压1 529 V;接口温度280 ℃;质量范围29~500 amu。

1.2.3 挥发性物质的定性定量分析 根据得到的总离子流图中各色谱峰的质谱信息,质谱计算机数据系统检索及核对 Nist 2005和 Wiley 275标准质谱图,确定各色谱峰对应的物质结构。按面积归一化法计算各组分含量,即各色谱峰的面积与总峰面积之比为各香气组分的相对含量。

1.3 数据分析

数据统计和线性相关性分析采用Excel 2007软件,采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析和多重比较(Duncan’s multiple range test)。

2 结果与分析

2.1 不同茶树品种绿盲蝽危害情况

绿盲蝽对同一茶园不同茶树品种取食存在明显偏好,不同品种新梢危害指数间存在极显著差异(表1),其中黄金芽的危害指数极显著高于白叶1号、浙农139和苔选0310。苔选0310危害指数最低,但与浙农139的危害指数差异不显著。绿盲蝽对茶树新梢危害指数越高,说明该品种越感绿盲蝽,因此,不同茶树对绿盲蝽的抗性为苔选0310>浙农139>白叶1号>黄金芽。

表1 不同茶树品种绿盲蝽危害情况

注:同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。

2.2 4个茶树品种健康新梢挥发物组成

由图1可知,绿盲蝽危害程度不同的4个茶树品种新梢挥发物组成不同。危害程度最轻的苔选0310挥发物构成主要为:芳樟醇(54.33%)、香叶醇(19.31%)、水杨酸甲酯(11.36%)、反式-氧化芳樟醇(4.96%)、青叶醛(1.86%)、顺式-氧化芳樟醇(1.32%)、橙花醇(1.03%)等;危害程度较轻的浙农139挥发物构成主要为:芳樟醇(35.81%)、反式-氧化芳樟醇(17.17%)、水杨酸甲酯(15.55%)、青叶醛(9.92%)、顺式-氧化芳樟醇(7.38%)、己醛(4.82%)、香叶醇(2.92%)等;危害程度中等的白叶1号挥发物构成主要为:己醛(22.83%)、芳樟醇(21.43%)、香叶醇(20.57%)、青叶醛(15.49%)、反式-氧化芳樟醇(7.81%)、水杨酸甲酯(5.05%)、顺式-氧化芳樟醇(2.72%)等;危害最为严重的黄金芽挥发物构成主要为:芳樟醇(39.64%)、水杨酸甲酯(19.22%)、己醛(14.30%)、青叶醛(13.82%)、反式-氧化芳樟醇(3.69%)、香叶醇(2.52%)、己醇(2.21%)等。

图1 4个茶树品种健康新梢挥发物组成

苔选0310是4个茶树品种中绿盲蝽危害程度最轻的,较之其余3个茶树品种,苔选0310新梢中检测到多个特有萜烯类挥发物:柠檬烯、反式-β-罗勒烯、α-蒎烯、α-荜澄茄油烯、α-古巴烯、β-石竹烯、β-芹子烯、α-金合欢烯、δ-杜松烯和橙花醇。黄金芽是4个茶树品种中绿盲蝽危害程度最严重的,其新梢中检测到特有的β-紫罗兰酮和苯甲醇。苔选0310 新梢中特有的萜烯类物质是否对绿盲蝽具有趋避作用和黄金芽新梢中的β-紫罗兰酮和苯甲醇是否对绿盲蝽具有引诱作用,是后续研究中值得关注的重点。

植物通过释放挥发性有机化合物向周围环境发出自己的信息,植物释放的挥发物因品种、生长环境等不同而异,对不同的昆虫产生或引诱或趋避的生态功能,其中发挥作用的挥发物主要包括绿叶挥发物、萜类化合物、苯丙素类和苯类化合物等[11-12]。己醛、己醇、青叶醛是茶树新梢中检测到的3种绿叶挥发物,在4个品种新梢内绿叶挥发物含量差异很大,苔选0310新梢内4种绿叶挥发物总相对含量为2.75%,浙农139为16.47%,白叶1号为39.18%,黄金芽为30.33%。茶树新梢中检测到的萜类化合物主要包括萜烯醇类和萜烯烃类两大类,以芳樟醇及其氧化物为代表的萜烯醇类物质是茶树新梢中的主要挥发物,萜烯醇类物质在4个茶树品种新梢中的百分含量分别是苔选0310 80.48%、浙农139 64.87%、白叶1号 53.23%、黄金芽 47.30%。(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯、β-月桂烯、柠檬烯等是检测到的主要萜烯烃类挥发物,4个茶树品种新梢中萜烯烃类物质数量和相对含量差异较大,其中受害程度最轻的苔选0310健康新梢内检测到10种萜烯烃类物质,总相对含量为2.15%,浙农139健康新梢内萜烯烃类物质2种,相对含量0.30%,白叶1号1种,相对含量0.07%,黄金芽2种,相对含量0.27%。茶树新梢中的苯丙素类和苯类化合物种类较少,相对单一,黄金芽中检测到水杨酸甲酯和苯甲醇2种,其余3个品种仅检测到水杨酸甲酯1种。

2.3 茶树新梢挥发物与绿盲蝽抗性关联分析

己醛、己醇、芳樟醇、水杨酸甲酯和香叶醇等13种挥发物在4个茶树品种新梢中都能检测到,对4种茶树新梢的共有挥发物以及绿叶挥发物、萜烯醇类、萜烯烃类、苯丙素类和苯类化合物的相对含量与4种茶树受绿盲蝽危害指数进行线性相关分析,结果见表2。由表2可知,茶树新梢中的己醇含量与绿盲蝽危害指数存在一定的正相关,相关系数达0.72,萜烯醇类物质与绿盲蝽危害指数呈一定负相关性,相关系数为-0.80,从一定程度上说明,新梢挥发物中己醇占比高的茶树品种易感绿盲蝽,萜烯醇类含量丰富的茶树品种表现出抗绿盲蝽特性。

表2 茶树新梢挥发物含量与绿盲蝽危害指数的相关系数

3 结论与讨论

绿盲蝽取食茶树品种存在一定偏好,同一时间、同一茶园中黄金芽嫩梢受害最重,黔茶新品种苔选0310受害最轻,说明苔选0310可作为抗绿盲蝽茶树品种在贵州茶区推广种植。通过分析不同茶树品种健康新梢挥发物相对含量与绿盲蝽危害指数的相关性发现,茶树新梢中的己醇含量与绿盲蝽危害指数存在一定的正相关,萜烯醇类物质与绿盲蝽危害指数呈一定负相关性,从一定程度上说明,新梢挥发物中己醇占比高的茶树品种易感绿盲蝽,萜烯醇类含量丰富的茶树品种表现出抗绿盲蝽特性。

寄主植物释放的挥发物是植食性昆虫寻找食物的关键信息,茶树叶片中的挥发性物质是连接茶树-害虫-天敌间的化学通讯物[13],大量研究表明,部分植物可释放某些具有“身份”象征、不能被其他植物释放的物质,特定吸引某一昆虫进行取食,例如,苯甲醇、(Z)-3-己酸叶醇酯、(Z)-3-乙烯醛对茶尺蠖成虫具有引诱活性[14],苯甲醇对茶蚜具引诱活性[15],芳樟醇对小绿叶蝉具极强引诱活性[16]。部分研究中提到,绿叶挥发物起到信息素的作用,如诱导蚜虫取食马铃薯叶片[17]和诱导茶丽纹象甲成虫取食茶树嫩梢[18]。本研究发现,茶树嫩梢中绿叶挥发物相对含量与绿盲蝽危害程度呈一定正相关,其中,己醇含量与绿盲蝽危害的相关性更明显。同时还有研究表明,植物可通过释放特定挥发物对某些取食昆虫展开趋避,如萜类物质对植食性昆虫具有驱避、毒杀或拒食功能[19-21]。在针对不同茶树害虫的挥发物研究中,水杨酸甲酯表现出不同的生态功能,对茶蚜具有较强的引诱活性[22],同时又是小绿叶蝉天敌微小裂骨缨小蜂的诱集物质[23],茶树新梢中的水杨酸甲酯对绿盲蝽及其天敌的生态作用是后续研究的重点。另外,可通过绿盲蝽对茶叶挥发物的触角电位反应等进一步研究、筛选引诱或趋避绿盲蝽的化学信息素,这是实现对绿盲蝽生态防控的重点。

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