桉树叶片特征与桉树枝瘿姬小蜂的抗性关系

陈汉章,方晓敏,陈德兰,郑宏,陈顺立

1.闽西职业技术学院,福建龙岩364021

2.福建农林大学林学院,福建福州350002

3.武夷山森林病虫害防治检疫站,福建武夷山354300

4.龙岩市新罗区森林病虫害防治检疫站,福建龙岩364000

桉树叶片特征与桉树枝瘿姬小蜂的抗性关系

陈汉章1,方晓敏2,陈德兰3,郑宏4,陈顺立2

1.闽西职业技术学院,福建龙岩364021

2.福建农林大学林学院,福建福州350002

3.武夷山森林病虫害防治检疫站,福建武夷山354300

4.龙岩市新罗区森林病虫害防治检疫站,福建龙岩364000

通过测定不同桉树品系叶片和叶柄的结构特征，及植株受桉树枝瘿姬小蜂危害后，叶片、叶柄结构的变化，了解不同桉树品系植株叶片、叶柄的含水率、容重、蜡质、厚度等结构特征与抗虫性的关系。结果表明：①桉树抗虫性与植株叶片的含水率呈负相关，与容重呈正相关；桉树抗虫性与叶柄的含水率、厚度和蜡质含量呈正相关，与容重呈负相关。②桉树受害后，受害叶片的含水率下降、容重增大，受害处叶柄极显著膨大，其中：中感品系受害叶柄的蜡质含量极显著减少，叶片的蜡质含量降低；高感品系未受害与受害叶片的蜡质含量差异极显著，巨圆桉（E.urophylla×E.camaldulensis）DH 201-2的叶柄蜡质含量表现出显著减少。

桉树;桉树枝瘿姬小蜂;叶片特征;抗虫性

桉树（Eucalyptus spp.）为速生丰产的优良树种，分布广泛，自2007年桉树枝瘿姬小蜂Leptocybe invasa Fisher&LaSalle入侵我国后，其严重危害了桉树生长，给我国桉树产业的发展造成巨大损失[1]。植物在长期的生长过程中，与植食性昆虫协同进化，植物通过组成型防御和诱导型防御，阻止和抵抗昆虫的攻击。植物还通过结构特征的变化，形成自身生长发育的防御体系，抵抗昆虫的侵食，从而制约昆虫的数量，影响昆虫的生长、发育、繁殖[2]。

赵杰军等发现，叶片越是光滑肥厚、叶脉越是发达，就越易成为白蜡虫的优良寄主植物[3]。常金华等研究表明，单位面积的茸毛稀少且较长，表现出较高的抗虫性，茸毛密而短的小麦叶片则易受蚜虫侵食[4]。张贻礼等通过对茶树抗性的研究得出，叶片栅栏组织和海绵组织、主脉下方的厚角组织层数越多，茶树表现出抗假眼小绿蝉则越强[5]。梁光红等运用石蜡切片法，对刺桐的组织结构进行分析，发现抗刺桐姬小蜂强的品种，其栅栏组织、海绵组织、维管束鞘和上下表皮的厚度都比高感的品种厚，同时细胞排列越松散，体积越大，刺桐姬小蜂就能够轻易地为害刺桐[6]。上述研究表明，寄主叶片的结构特征与其抗虫性关系密切。因此，研究桉树不同品系叶片的结构特征，及与其抗桉树枝瘿姬小蜂的关系，可为选育抗虫品系（种）提供科学依据。本文通过对不同桉树品系受桉树枝瘿姬小蜂危害前后叶片结构特征的观察分析，比较其叶片结构特征的差异及其抗虫特点，探讨了桉树抗虫品系的抗性机理。

1　材料与方法

1.1供试材料

试验所用的1年生桉树，来源于福建农林大学林业有害生物检验与控制中心苗圃地，处于北纬26°05′12″，东经119°14′02″，年均气温16～22℃，年均降水量900～2100 mm，年相对湿度77%[7]。试验地的桉树分行种植，株距约50 cm。参照张华峰[8]的研究结果，选用对桉树枝瘿姬小蜂表现出不同抗性的5个桉树品系，分别是：高抗品系巨尾桉（E.urophylla×E.urophylla）GL3和尾巨桉（E. urophylla×E.grandis）DH 32-28（平均每枝虫瘿数＜1个）、中感品系邓恩桉（E.dunnii）（平均每枝虫瘿数＞5个且＜7个）、高感品系巨桉（E.grandis）QG8和巨圆桉（E.urophylla×E.camaldulensis）DH 201-2（平均每枝虫瘿数＞16个）。

1.2试验方法

1.2.1叶片结构特征比较在试验地选取不同抗性的桉树品系植株各5株，测量各植株的树高。同时沿着东南西北方向，随机采取未受桉树枝瘿姬小蜂危害植株的带叶柄幼嫩叶片、受害植株的未受害带叶柄的幼嫩叶片及受害植株中叶柄或叶片形成虫瘿的带叶柄幼嫩叶片，分别采样20个，放入自封袋并做好标记，立即在实验室内测量。用游标卡尺测量叶柄厚度，再将幼嫩叶片与叶柄剪开，分别放入电子天平中称取鲜重后，完全浸泡于清水中，6～8 h完全饱和后，测量饱和鲜重。采用浮力法[9]测定叶片的体积，再将叶片与叶柄放入牛皮纸袋中，一起置于105℃的烘干箱中，待恒重后测定其干重。

1.2.2蜡质含量测定于9月上旬晴好天气，在各植株的东南西北四个方向随机选取幼嫩叶片及其叶柄，表面清洗除尘后，吸干水分。以主脉为对称轴，剪取基部带主脉的幼嫩叶片10片，幼嫩叶柄10个，用画图法计算叶片表面积，叶柄近似于圆柱体，根据圆柱体的表面积公式，计算其表面积并称取重量。在室温下，立即投入20 mL三氯甲烷中，精准计时30 s，之后取出叶片，待三氯甲烷挥发完全，再次称重，每个品系重复3次。前后的重量差即为蜡质重量，计算桉树叶片蜡质含量和叶柄蜡质含量[10]。

1.3数据处理

用DPS软件[11]分析含水率、容重、蜡质含量与抗性之间的关系，进行单因素完全随机试验设计统计分析，采用多重比较。

2　结果与分析

2.1不同桉树品系叶片、叶柄结构特征比较

2.1.1不同桉树品系未受害叶片及叶柄含水率、容重的比较通过对不同抗性品系的桉树未受害植株未受害叶片、叶柄进行结构特征的测定（表1），结果表明，高抗品系巨尾桉GL3和尾巨桉DH 32-28的叶片含水率均小于中感、高感品系，其叶柄含水率比中感和高感品系含量大。高感品系巨桉QG8的叶片和叶柄含水率略低于邓恩桉。整体呈现抗虫性越强，叶片含水率越低，叶柄含水率越高的态势。高感品系巨桉QG8和巨圆桉DH 201-2的叶片容重均小于高抗和中感品系，叶柄容重则是均大于高抗、中感的叶柄容重。叶片容重与抗虫性呈正比，叶柄容重与抗虫性呈反比。测量叶柄的厚度，发现尾巨桉DH 32-28的叶柄厚度最大，巨尾桉GL3次之，都较之其他品系的更厚，呈现出抗虫性越强，叶柄越厚。

表1　桉树未受害叶片及叶柄的结构特征Table 1 The structure characteristics of undamaged leaves and petioles in Eucalyptus spp.

通过方差分析和多重比较，可知在未受害的桉树叶片中，高感品系巨圆桉DH 201-2的叶片含水率极显著大于高抗品系尾巨桉DH 32-28（P＜0.01），高抗品系巨尾桉GL3和尾巨桉DH 32-28都显著小于中感邓恩桉、高感巨桉QG8（P＜0.05），中感、高感品系的叶片容重极显著小于高抗品系巨尾桉GL3和尾巨桉DH 32-28，高感品系巨圆桉DH 201-2的叶柄容重则显著高于高抗、中感品系。5个品系之间的叶柄含水率没有明显差别，巨尾桉GL3、尾巨桉DH 32-28和邓恩桉三者叶柄容重均不存在显著性差异。尾巨桉DH 32-28的叶柄厚度极显著厚于其他品系，巨圆桉DH 201-2则是极显著薄于其余4种品系，巨桉QG8的叶柄厚度显著小于巨尾桉GL3和邓恩桉。

2.1.2受害植株的未受害与受害的叶片及叶柄含水率、容重的比较由表2可知，在受害桉树植株中，表现为高感和中感品系的受害叶片含水率都比未受害叶片低，中感品系邓恩桉受害的叶片含水率比未受害的叶片减少10.76%，高感品系巨桉QG8和巨圆桉DH 201-2的受害叶片含水率与未受害的叶片比较，分别减少7.75%和3.96%，表现为抗性越强的受害植株，受害叶片与未受害叶片含水率的差值越大。桉树受害植株中，邓恩桉和巨圆桉DH 201-2的叶柄含水率分别下降2.37%、4.07%，巨桉QG8的受害叶柄较之未受害的叶柄含水率反而增加了3.86%。受害植株的受害叶片容重均比未受害叶片的容重大，邓恩桉受害后，叶片容重增加量最大，叶片容重增加量随抗性的增强而增大。除了邓恩桉受害后，受害叶柄比未受害叶柄容重增加，巨桉QG8和巨圆桉DH 201-2受害叶柄容重均比未受害叶柄小。未受害叶柄的容重随着抗性的降低而增大，反之受害叶柄的容重与抗虫性的强度成正相关。在受害植株中，中感品系邓恩桉、高感品系巨桉QG8和巨圆桉DH 201-2三者的未受害叶片含水率都高于叶柄含水率，未受害叶片容重却都低于叶柄容重。受害的叶柄厚度都明显大于未受害的叶柄，邓恩桉叶柄的肿大程度更大。受害的植株，长势都较差，枝叶集中在树的上半部分，呈现枝梢分支数多，高低参差不齐，整体不协调。

表2　桉树受害植株中未受害与受害叶片及叶柄的结构特征Table 2 The structure characteristics of undamaged and damaged Leaves and petioles in damaged Eucalyptus spp.

进一步进行方差分析和多重比较，中感品系邓恩桉受害叶片和高感品系巨桉QG8受害叶片的含水率极显著小于其未受害叶片及巨圆桉DH 201-2的未受害、受害叶片。高感品系巨圆桉DH 201-2的受害叶片含水率显著小于其未受害叶片及邓恩桉的未受害叶片。邓恩桉受害叶片的容重显著大于其未受害叶片容重，同时极显著大于巨桉QG8及巨圆桉DH 201-2的未受害叶片。巨桉QG8和巨圆桉DH 201-2的受害叶片容重都显著大于其各自未受害叶片的容重。邓恩桉、巨桉QG8、巨圆桉DH 201-2之间的未受害叶片容重之间不存在显著差异，巨圆桉DH 201-2受害叶片的含水率极显著大于邓恩桉和巨桉QG8的受害叶片。

邓恩桉受害叶柄的含水率显著小于巨桉QG8受害叶柄的含水率，邓恩桉、巨桉QG8及巨圆桉DH 201-2的未受害叶与其各自的受害叶之间的叶柄含水率没有显著差异。邓恩桉的受害叶和巨圆桉DH 201-2的未受害叶的叶柄容重都显著大于巨桉QG8受害叶柄容重。邓恩桉、巨桉QG8、巨圆桉DH 201-2的受害叶柄的厚度都极显著的大于其未受害叶柄。受害的巨圆桉DH 201-2植株极显著的比受害品系邓恩桉、巨桉QG8矮。

2.1.3不同桉树品系未受害植株叶片及叶柄含水率、容重的比较在不同抗性的未受害桉树中，比较高抗和中感的叶片、叶柄结构特征（表3），可知高抗品系的叶片含水率低于中感品系，叶柄含水率反而是抗性越强，含量越高。中感品系的叶片容重、叶柄容重、叶柄厚度都小于高抗品系。在高度上，高抗品系的桉树生长良好，树形笔直，枝繁叶茂，高度都达6.06±0.25 m，中感品系的树高参差不齐，长势一般。

进一步分析表明，中感品系的叶片含水率显著大于高抗品系，叶片容重极显著小于高抗品系。比较不同抗性植株的整体树高，高抗品系的高度显著高于中感品系。

表3　桉树未受害植株叶片及叶柄的结构特征Table 3 The structure characteristics of leaves and petioles in undamaged Eucalyptus spp.

2.2蜡质含量的比较

2.2.1不同桉树品系未受害叶片、叶柄蜡质含量比较桉树不同品系在常温下，经过三氯甲烷的溶解，测出叶片及叶柄的蜡质含量（见图1），高抗品系巨尾桉GL3的叶片蜡质含量是中感品系邓恩桉的2.1倍，尾巨桉DH 32-28的叶片蜡质含量比邓恩桉多0.20 μg/cm2。高感品系的叶片蜡质含量均比中感品系邓恩桉多出1倍以上。叶柄蜡质含量与抗性强弱的变化一致（见图2），抗性越强，叶柄蜡质含量越高。

图1　桉树未受害叶片的蜡质含量Fig.1 Wax content of undamaged leaves inEucalyptusspp.

图2　桉树未受害叶柄的蜡质含量Fig.2 Wax content of undamaged petioles inEucalyptusspp.

分析可知，高感品系巨圆桉DH 201-2的叶片蜡质含量极显著大于高抗尾巨桉DH 32-28、中感邓恩桉和高感巨桉QG8，巨尾桉GL3和巨圆桉DH 201-2的叶片蜡质含量不存在明显差别。高抗品系巨尾桉GL3和尾巨桉DH 32-28的叶柄蜡质含量极显著高于中感、高感品系，巨桉QG8的叶柄蜡质含量显著多于巨圆桉DH 201-2。

2.2.2受害植株的未受害与受害的叶片、叶柄蜡质含量比较从图3可以看出，当植株受到桉树枝瘿姬小蜂危害后，邓恩桉、巨桉QG8和巨圆桉DH 201-2的受害叶片蜡质含量都比未受害叶片蜡质含量有所减少，呈现减少量越大，抗虫性越弱。无论叶片受害与否，巨桉QG8和巨圆桉DH 201-2的叶片蜡质含量都高于邓恩桉。从图4可以看出，在受害植株中，抗性较强，表现为受害叶柄的蜡质含量急剧下降，邓恩桉下降值是未受害叶柄蜡质含量的50%，高感品系巨桉QG8、巨圆桉DH 201-2的受害叶柄蜡质减少量分别约占其未受害叶柄蜡质含量的20%、40%。中感及高感品系的叶柄蜡质含量，都小于其对应品系受害情况的叶片蜡质含量。

图3　桉树受害植株中未受害与受害叶片的蜡质含量Fig.3 Wax content of leaves in damaged Eucalyptus spp.

图4　桉树受害植株中未受害与受害叶柄的蜡质含量Fig.4 Wax content of petioles in damaged Eucalyptus spp.

经过方差分析后可知，巨桉QG8、巨圆桉DH 201-2的受害叶片与未受害叶片之间的蜡质含量都存在极显著差异，而在邓恩桉的受害植株中，未受害与受害叶片蜡质含量的差异不明显，两者与巨圆桉DH 201-2受害的叶片蜡质含量之间也没有显著性差异。邓恩桉的受害叶柄蜡质含量极显著小于其未受害的叶柄蜡质含量，巨圆桉DH 201-2的受害叶柄蜡质含量显著小于其未受害的叶柄蜡质含量。巨桉QG8的受害叶柄与未受害叶柄之间的蜡质含量无明显差异。

2.2.3不同桉树品系未受害植株的叶片、叶柄蜡质比较比较高抗和中感品系的未受害植株（表4），高抗品系的叶片、叶柄蜡质含量均比中感品系的叶片、叶柄蜡质含量高，呈现出抗虫性越强的植株，蜡质含量越高。进一步分析表明，高抗品系的叶片蜡质含量显著大于中感品系，其叶柄蜡质含量极显著大于中感品系。

表4　桉树未受害植株中叶片及叶柄的蜡质含量Table 4 Wax content of leaves and petioles in undamaged Eucalyptus spp.

3　小结与讨论

未受桉树枝瘿姬小蜂寄生危害的叶片，叶片的含水率随着抗虫性的增强而减少，叶柄含水率与抗虫性关系的差异不显著，同时高抗的叶柄含水率都高于叶片含水率，而中感和高感品系的叶柄含水率则低于叶片含水率。张华峰研究结果表明[12]，桉树枝瘿姬小蜂在叶柄的寄生部位多于叶片，说明桉树枝瘿姬小蜂喜寄生于含水率相对较高的部位，对叶片则是含水率越高，越易被寄生危害；但对叶柄的含水率要求不严格，水分较高，较不易受害，其原因有待进一步深入研究。试验结果表明抗虫性与叶片容重呈正比，与叶柄容重呈反比；桉树叶片的容重会影响桉树枝瘿姬小蜂的寄生，越易感虫的品系，叶片容重越小。此结果与吴晖的栗瘿蜂研究结果一致，栗瘿蜂与锥栗不同抗性品种之间的关系表现为，枝条容重与品系抗虫性呈正相关[13]。容重大的品系之所以不易受害，这可能是由于其组织结构更紧实，桉树枝瘿姬小蜂产卵器难以刺穿其表皮产卵。叶片蜡质含量与抗虫性的关系不大，叶柄的蜡质含量随着抗虫性的增强而增大，说明植物叶柄表面的蜡质在一定程度上阻碍了害虫的入侵[14]。

受桉树枝瘿姬小蜂危害的桉树植株，中感和高感品系的未受害叶片含水率都高于受害叶片，且与受害叶片之间的含水率差值较大。这可能是高感品系含水率的减少量低，还能够继续为桉树枝瘿姬小蜂的寄生提供水分，保证其正常生长发育的需要，因此,更易受到桉树枝瘿姬小蜂的持续产卵繁殖。中感和高感品系的受害叶片容重都显著大于未受害叶片，除了中感品系的受害叶柄容重大于未受害叶柄外，高感的受害叶柄容重与未受害比较都减少；这可能是由于受害部位形成虫瘿，干重及体积都增加，通过增加受害部位的物质积累，降低其余部位受害的可能性。中感、高感品系的受害叶片及叶柄较之相应的未受害部位，其蜡质含量均降低；这说明在受害植株的受害部位，蜡质含量的减少给桉树枝瘿姬小蜂创造了有利条件，也更容易在叶柄处危害，这与张华峰的试验分析一致，邓恩桉、巨桉QG8和巨圆桉DH 201-2叶柄的虫瘿数量大于叶片主脉处[12]。高感品系的未受害叶片蜡质含量都高于中感品系邓恩桉，说明蜡质中除含有能够抵制或阻止昆虫入侵的成分外，也存在一部分的化学组成能够吸引或诱导昆虫，使其在寄主植物上的取食[15]。

在未受害的桉树植株中，高抗品系表现出比中感品系的叶片含水率低，叶片容重大，叶柄含水率高，叶柄容重、厚度大，这更进一步说明了叶片含水率与抗虫性呈反比，叶片容重与抗虫性呈正比，叶柄厚度随着抗虫性的增强，表现出增厚。高抗品系植株在生长过程中，虽有产卵刻痕，但都没有受害形成虫瘿，其整体的长势较好，树高显著高于中感品系。上述研究也表明，巨尾桉GL3和尾巨桉DH 32-28品系是我国桉树枝瘿姬小蜂发生区值得推广应用的抗虫品系。

[1]潘志彬.桉树枝瘿姬小蜂的研究现状与展望[J].安徽农学通报,2013,19(01-02):25-29

[2]彭露,严盈,刘万学,等.植食性昆虫对植物的反防御机制[J].昆虫学报,2010,53(5):572-580

[3]赵杰军,陈晓鸣,王自力.白蜡虫7种寄主植物叶片解剖结构与寄主选择性的关系[J].热带亚热带植物学报,2012,20(3):247-255

[4]常金华,张丽,夏雪岩,等.不同基因型高粱植株的物理性状与抗蚜性的关系[J].河北农业大学学报,2004,27(2):5

[5]张贻礼,张觉晚,杨阳,等.茶树抗虫品种资源调查及抗性机制研究[J].茶叶通讯,1994(2):4-6

[6]梁光红,邓传远,林龙,等.刺桐叶部特征与其对刺桐姬小蜂抗性的关系[J].热带作物学报,2012,33(3):545-550

[7]福州市统计局.2012年福州统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2012:3-4

[8]张华峰.桉树枝瘿姬小蜂侵害机理及寄主桉树化学防御研究[D].福州:福建农林大学,2013:18-33

[9]许守民,阎秀峰,梁秀英,等.应用浮力法测定叶片厚度、体积、密度及内部空间体积[J].植物生理学通讯,1989(5):58-61

[10]周小云,陈信波,徐向丽,等.稻叶表皮蜡质提取方法及含量的比较[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2007,33(3):273-276

[11]唐启义.DPS数据处理系统教程[M].北京:科学出版社,2006:93-97

[12]张华峰,康文通,陈顺立,等.不同桉树品系与桉树枝瘿姬小蜂危害关系的研究[J].福建林学院学报,2012, 32(4):345-349

[13]吴晖.锥栗抗栗瘿蜂品种筛选及抗性机制研究[D].福州:福建农林大学,2002:38-39,60

[14]Lundgren J G,Fergen J K,Riedell W E.The influence of plant anatomy on oviposition and reproductive success of the omnivorous bug Orius insidiosus[J].Animal Behaviour,2008,75(4):1495-1502

[15]王美芳,陈巨莲,原国辉,等.植物表面蜡质对植食性昆虫的影响研究进展[J].生态环境学报,2009,18(3):1155-1160

The Relationship between Leaves Characteristics of Eucalyptus spp.and the Resistance against Leptocybe invasa Fisher&LaSalle

CHENHan-zhang1,FANGXiao-min2,CHENDe-lan3,ZHENGHong4,CHENShun-li2
1.Minxi Vocational and Technical College,Longyan 364021,China
2.College of Forestry,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China
3.Forest Disease and Pest Control and Quarantine Station of Wuyishan,Wuyishan 354300,China
4.Forest Disease and Pest Control and Quarantine Station of Xinluo District,Longyan 364000,China

The structure characteristics of leaves and petioles of different Eucalyptus spp.and the change of damage and undamaged plants by Leptocybe invasa had determined.The results showed that:①There are negative correlation between insect resistance and leaf water content,and positive correlation between insect resistance and leaf bulk density.The insect resistance has positively correlated with moisture content,thickness and wax content of petioles,but negatively correlated with bulk density.②After affected by the wasp,the water content of leaves had declined and the bulk density had increased and the damaged petioles had significantly enlarged.In damaged mid-resistance varieties,petioles’wax content had obviously decreased,but had slightly decreased in leaves.The high susceptible varieties had significant differences of wax content in leaves between damaged and undamaged plant.The results also had revealed that the wax content of petioles in high susceptible varieties,E.urophylla×E.tereticornis DH201-2 had decreased obviously.

Eucalyptus spp.;Leptocybe invasa;leaves characteristics;insect resistance

S763.3

A

1000-2324(2015)02-0198-06

2013-04-12

2013-04-26

福建省科技厅重点科技基金资助项目(2012N0008)

陈汉章(1962-),男,副教授,主要从事森林培育及林木病虫害研究.E-mail:764286373@qq.com