茶小绿叶蝉在福建省茶树品种上的选择机制初探

王 蔚，吴满容，张思校，金 珊，叶乃兴(福建农林大学 园艺学院/茶学福建省高等学校重点实验室，福建 福州 350002)

茶小绿叶蝉在福建省茶树品种上的选择机制初探

王 蔚，吴满容，张思校，金 珊*，叶乃兴*
(福建农林大学 园艺学院/茶学福建省高等学校重点实验室，福建 福州 350002)

从品种抗虫性的角度出发，利用电子鼻等手段，通过对福建省7个主栽茶树品种上茶小绿叶蝉的田间虫口密度、茶树品种植物学形态特征和芽叶挥发物差异的调查，初步明确茶小绿叶蝉在不同茶树品种上的选择机制。结果表明，肉桂上茶小绿叶蝉的虫口密度最大，铁观音上的虫口密度相对较小。福云6号、福鼎大白茶和肉桂新梢颜色为黄绿色，黄棪呈浅绿，毛蟹和本山均为深绿色，铁观音新梢呈紫绿色。7个品种健康芽叶挥发物的总体特征不同，可分为3类:铁观音、福云6号、毛蟹和福鼎大白茶差别较小，聚为一类；肉桂和本山距离较近，聚为一类；黄棪健康芽叶挥发物与其他2类存在较大的差异。茶小绿叶蝉危害后各品种挥发物总体特征发生变化，除肉桂和毛蟹虫害诱导挥发物总体特征相近，其他品种虫害诱导挥发物差异明显。可见，肉桂和铁观音可以作为深入研究茶树抗叶蝉机制的材料；茶小绿叶蝉偏向于选择黄绿色芽叶的茶树品种，而对偏紫色芽叶的茶树品种选择性较弱；健康芽叶挥发物及虫害诱导挥发物的差异可能也是影响叶蝉选择寄主的一个重要因素。

茶树品种； 抗性； 茶小绿叶蝉； 选择； 机制

茶小绿叶蝉[Empoascaonukii(Matsuda)]隶属半翅目(Hemiptera)叶蝉科(Cicadellidae)，是假眼小绿叶蝉[Empoascavitis(Goethe)]经鉴定更名后的物种[1]。茶小绿叶蝉为我国茶区常发性害虫，也是我国茶树上的头号害虫[2-3]。该虫虫体小，危害隐蔽，发生世代多，繁殖快，世代重叠严重，防治难度大。茶小绿叶蝉不仅以若虫刺吸茶树幼嫩叶，雌虫还将卵产于嫩梢、叶脉或叶肉组织中，导致芽叶萎缩，叶脉变红，叶尖、叶缘红褐焦枯，芽梢生长停滞，严重影响茶叶的产量和品质。

害虫对寄主品种的选择是一个复杂的过程。其选择行为可分为寄主的定向、降落和接触3个主要阶段[4]。在这个过程中，害虫的视觉、嗅觉、触觉和味觉发挥着重要的作用[5]。害虫在接触植物之前，视觉和嗅觉起着主导作用，其定向和降落运动受植物的光学和气味特点的影响[6-8]。一方面，昆虫通过视觉器官(复眼和单眼)对寄主植物的颜色、形状、大小等进行识别[9]；另一方面，利用触角上发达的化学感受器对植物挥发物进行探测和识别[10-11]。最后根据视觉和嗅觉所获得的信息做出相应的行为选择(选择该品种或不选择)。茶小绿叶蝉在不同茶树品种上的危害选择也遵循这样的规律。因此，茶树品种物理和化学特性的不同是其受害虫危害轻重差异的原因。这种品种本身具有的对茶小绿叶蝉产生吸引或避害的作用，实际上属于品种抗虫或感虫特性的范畴[12-14]。对茶树品种的这些特点进行探索和归纳，找出一般规律，能够为茶树抗虫育种工作提供借鉴，也是探索解决茶叶质量安全问题的基础工作。

本研究以茶小绿叶蝉选择存在差异的不同茶树品种为材料，调查它们外观形态特征和挥发物的差异，探索茶小绿叶蝉选择寄主的机制，为茶树抗虫育种和茶小绿叶蝉的有效防控提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试品种为福建省7个主栽茶树品种，包括铁观音、本山、毛蟹、福云6号(以下简称福6)、福鼎大白茶(以下简称福大)、肉桂和黄棪。

1.2 茶树品种田间虫口密度调查

2014年4—7月茶小绿叶蝉发生的高峰期，于福建农林大学南区茶山，对供试品种进行连续的田间虫口密度调查。平均每7 d调查一次，随机翻查50个新梢的一芽三叶虫口数，重复3次。如果遇到下雨天气，调查时间顺延。

1.3 茶树品种植物学形态特征调查

根据《茶树种质资源描述规范和数据标准》[15]，对无性繁殖的、统一栽培管理的供试茶树品种进行连续2 a(共4次)的调查，对不同茶树品种的主要形态特征进行统计与描述。

1.4 茶树品种挥发物和虫害诱导挥发物差异分析

1.4.1 样品制备 采集供试品种一芽三叶新梢，每个品种称取1.5 g，装入电子鼻采样瓶。各品种处理1为健康无虫害茶鲜叶，装入样品瓶后测定；处理2为茶鲜叶上接5头茶小绿叶蝉3龄若虫，危害4 h后测定。每个品种重复3次。

1.4.2 电子鼻条件 采用I-Nose型智鼻(便携式电子鼻)电子鼻系统(PEN3)进行样品挥发物的测定。智鼻检测系统由10个不同的金属氧化物传感器组成(表1)，对醇类、醛类、烷烃类、碳氧化合物、氮氧化合物、芳香类化合物等有机物质有很好的选择性。

表1 电子鼻传感器阵列

传感器名称检测气体S1氨气、胺类S2硫化氢、硫化物S3氢气S4乙醇、有机溶剂S5食物烹调过程中挥发气体S6甲烷、沼气、碳氢化合物S7可燃性气体S8挥发性有机化合物(多用于环境气体污染检测)S9氢氧化合物、汽油、煤油S10烷烃、可燃性气体

电子鼻参数：以洁净干燥空气为载气，传感器自清洗时间120 s；传感器归零时间为10 s；样品准备时间120 s；进样流量为0.6 L/min；等待时间10 s；分析采样时间120 s。

1.5 数据分析

采用Duncan’s multiple-range test (SAS 6.12)方法进行方差分析，显著水平为P<0.05；运用线性判别分析法(linear discrimination analysis，LDA)对电子鼻数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 7个茶树品种的田间虫口密度

从不同茶树品种上茶小绿叶蝉虫口密度的总体变化趋势(图1)可以看出，4—7月茶小绿叶蝉的虫口动态均呈单峰型。这个期间叶蝉发生盛期分布在4月中下旬和5月上旬，随着6月气温的升高，各品种上虫口密度降低，至7月初虫口密度降至最低。在7次统计中，肉桂上虫口密度有4次是所有品种中最高的，有2次仅分别低于福大和毛蟹，是7个品种中叶蝉密度持续较高的品种；铁观音上虫口密度在5次调查中都低于其他品种，是7个品种中叶蝉密度持续较低的品种；其他品种上虫口密度持续性趋势不明显，总体介于肉桂和铁观音之间。具体分析，从第2次统计结果可以看出，肉桂上50个梢的虫口数达到256只，显著高于其他品种，铁观音和福6是最低的，分别是53只和76只；第3次统计结果显示，福大和肉桂虫口数最高，分别为286只和269只，显著高于其他5个品种，而铁观音和本山最低，显著低于其他5个品种；在第4次调查中，毛蟹和肉桂的虫口数高于其他5个品种，福6最低，毛蟹和肉桂与福6的差异均达到显著性水平；从第5次统计结果可以看出，不同茶树品种上虫口数相差不大，除肉桂和铁观音上虫口差异达显著水平外，其他品种间差异均未达到显著性水平；肉桂在第6次统计中虫口数为156只，是7个品种中最高的，显著大于其他品种(本山除外)。受7月高温环境的影响，各品种上叶蝉数在最后一次调查中降到最低，与4月初叶蝉虫口密度相当。

图1 2014年4—7月7个茶树品种茶小绿叶蝉虫口密度调查结果

总之，虽然没有一个品种上虫口密度在7次调查中始终保持最高或最低，但不难看出，铁观音和肉桂2个品种的总体表现相对稳定。除第一次和最后一次外，肉桂上叶蝉虫口密度均显著大于铁观音，它们是7个品种中差异最大的2个品种。

2.2 7个茶树品种的植物学形态特征

7个茶树品种的部分植物学形态特征见表2。从表2可以看出，福6、福大和肉桂3个品种的新梢颜色相近，都为黄绿色；黄棪呈浅绿，毛蟹和本山均为深绿色，铁观音新梢呈紫绿色。从一芽三叶长度的调查结果可以看出，本山是7个品种中一芽三叶节间最长的，显著大于其他品种，毛蟹和肉桂次之，福大最短。毛蟹叶片面积显著大于其他6个品种，福大叶片面积显著小于除肉桂和黄棪以外的其他4个品种。另外，7个品种的叶形相差不大，铁观音叶片着生角度较平展且叶背微卷。

表2 7个茶树品种植物学形态特征调查结果

茶树品种一芽三叶色泽一芽三叶长/cm叶片着生状态叶长/cm叶宽/cm叶面积/cm2叶形叶背隆起叶身黄棪浅绿5．21±0．32cd稍上斜7．10±0．35cd3．01±0．10e15．34±1．19de椭圆形隆起内折铁观音紫绿5．28±0．20cd水平7．37±0．25cd3．60±0．09cd18．72±1．01bcd椭圆形隆起平展或稍背卷福6黄绿5．80±0．42c稍上斜8．75±0．26b3．67±0．10bc22．67±1．18b长椭圆形隆起内折福大黄绿4．70±0．31d稍上斜6．48±0．19d3．13±0．10e14．35±0．80e椭圆形隆起平肉桂黄绿6．77±0．30b水平7．56±0．43c3．33±0．14de18．34±1．78cde椭圆形无隆起内折毛蟹深绿6．68±0．26b水平10．29±0．39a4．54±0．16a33．32±2．17a椭圆形平平本山深绿7．71±0．31a稍上斜7．54±0．20c3．97±0．11b21．12±1．02bc长椭圆形微隆起平

注：同列数值后不同小写字母表示差异达0.05显著水平。

2.3 7个茶树品种挥发物和虫害诱导挥发物分析

分别对7个茶树品种的2次处理样品进行电子鼻的测定，对10个传感器的响应值进行判别函数分析，结果见图2。从图2A可以看出，电子鼻将7个茶树品种健康芽叶挥发物聚为三大类，铁观音、福6、毛蟹和福大差别较小，甚至存在部分重叠现象；肉桂和本山距离较近，聚类在一起；黄棪挥发物与上面两类距离较远，该品种挥发物总体特征与其他6个品种存在较大的差异。叶蝉危害后，各个品种的挥发物都发生了变化，如图2B所示，除肉桂和毛蟹挥发物总体特征相近外，其他茶树品种受害后芽叶的挥发物类型各不相同，均呈离散状态。铁观音和肉桂的距离较远，二者受害后新梢挥发物的差异仅次于铁观音和本山。说明虫害诱导后茶树挥发物的组成成分、比例或浓度发生了改变。另外可以看出，电子鼻技术能够实现不同茶树挥发物总体特征的区分。肉桂和铁观音，这2个虫口密度差异较大的品种，在健康芽叶挥发物和虫害诱导挥发物上均存在较大差异，这可能是影响叶蝉对寄主选择行为的一个重要因素。

A．健康茶树新梢挥发物； B.茶小绿叶蝉危害4 h的新梢挥发物。横轴LDA1和纵轴LDA2是运用线性判别分析法降维后的2个主要变量，反映调查样本在该判别模式的子空间内的区分效果

3 结论与讨论

3.1 茶树品种田间虫口密度

田间虫口密度可以反映害虫对不同茶树品种的趋性选择和品种抗虫性的强弱[14,16-17]。但田间环境不易控制，干扰因素太多、复杂多变，虽不影响害虫发生规律的总体趋势，但可能会影响结果的准确性。因此，本研究利用田间虫口密度比较叶蝉在不同品种间的选择性，作为初步筛选抗虫性差异较大的茶树品种的手段。调查结果显示，肉桂上虫口密度显著大于铁观音，它们是差异最大的2个品种。叶蝉种群对寄主的这一选择趋势，反映品种抗虫性的整体信息，即铁观音对叶蝉的抗性大于肉桂。但是，具体的抗性机制不能通过种群数量反映出来，需要对品种外观形态、挥发物、化学成分等多方面特性进行调查分析。

3.2 茶树品种植物学形态特征

有研究认为，茶树寄主的外观形态(颜色、一芽三叶长度、叶片形状和着生状态等)在害虫选择过程中起了重要的作用[18]。邹武等[19]、王庆森等[20]研究表明，害虫趋于选择黄绿或浅绿的寄主品种危害；节间短、叶片大、叶面背卷的茶树品种有利于害虫降低自然灾害的袭击、躲避天敌和繁殖。本研究结果显示，茶小绿叶蝉在茶树品种颜色选择上与前人的结论相似。芽叶呈黄绿色的肉桂上虫口数量较大，芽叶呈紫绿色的铁观音上虫口数量较少，可能与茶小绿叶蝉对寄主颜色的选择和趋向性相关[13]。一芽三叶长度方面，本山在7个品种中的长度最大，与茶小绿叶蝉在其上分布的虫口数相对较低一致，也与前人的研究结果相吻合。但是，肉桂的一芽三叶相对较长，铁观音一芽三叶却较短，这与虫口密度分布趋势不一致。另外，茶小绿叶蝉对寄主叶片的大小、形状和着生状态的选择方面也没有明显的规律，可能是由于不同品种存在不同的抗性机制，也可能是这些特征不是茶小绿叶蝉选择寄主的关键因素。

3.3 茶树品种挥发物和虫害诱导挥发物分析

作为植物的主要代谢产物之一，茶树释放的有机挥发物既有直接防御功能，又有间接防御功能。即可以直接驱避植食性昆虫，或者吸引植食性昆虫的天敌，通过三级营养关系间接保护植物[10-11]。植物挥发物分为自身组成的挥发物(组成型)和植食性昆虫取食产生的挥发物(诱导型)，在害虫接近或选择取食过程中对害虫造成影响。由于不同品种释放的挥发物的种类、浓度和比例存在差异，有些茶树品种可以吸引害虫取食，而有些品种则可以避免或减轻危害。目前为止，关于茶树挥发物对刺吸式昆虫作用方面的研究相对稀少，尤其是茶小绿叶蝉，只有赵冬香等[21]进行了试探性研究，结果表明，茶小绿叶蝉触角对茶树挥发物反应不明显。本研究将电子鼻运用于茶树挥发物的测定，结果表明,电子鼻可以将不同品种、不同类型的挥发物区分开，虫口密度差异较大的品种，在健康芽叶挥发物和虫害诱导挥发物上也均存在较大差异。但是，电子鼻反映的是挥发物的整体信息，挥发物自身的复杂性，以及随着虫害诱导和时间变化而导致的树体挥发物的变化，使得GC-MS等其他手段的加入成为必要。因此，要揭示挥发物在影响茶小绿叶蝉选择茶树品种中的机制，必须得到组成型挥发物的物质组成、浓度，以及诱导的新挥发性物质的组成和浓度等具体信息。

[1] Qin D Z,Zhang L,Xiao Q,etal.Clarification of the identity of the tea green leafhopper based on morphological comparison between Chinese and Japanese specimens[J].PLoS One,2015,10(9):e0139202.

[2] 张忠新,李浩宇,杨忠星,等.茶树假眼小绿叶蝉发生规律及防治技术研究[J].江苏农业科学,2011 (1):147-149.

[3] 肖强.茶树害虫假眼小绿叶蝉无公害防治技术[J].中国茶叶,2008,30(8):25.

[4] 赵国强,刘晓光,罗梅浩.昆虫对寄主植物选择的化学感受机理[J].河南科技大学学报(自然科学版),2006,27(4)：80-83.

[5] 郭慧芳.茶树重大害虫——假眼小绿叶蝉研究进展[J].江苏农业科学，2011(1)：132-134.

[6] Helaly E I,Rawash I A,Ibrahim E G.Phototaxis of the adult whitefly,Bemisia tabaci Gennadius to visible light.Ⅰ.Effect of the exposure period on the insects response to different wavelengths of the visible light spectrum using a devised simple technique[J].Acta Phytopathologica Academiae Scientiarum Hungaricae,1981,16:181-188.

[7] Affeldt H A,Thimijan R W,Smith F F.Response of the green-house whitefly (Homoptera:Aleyrodidae) and the vegetable (Diptera:Afromyzidae) to photospectra [J].Journal of Economic Entomology,1983,76(6):1405-1409.

[8] Harman J A,Chang X M,Moorse J G.Selection of clour of sticky trap for monitoring adult bean thrips,Caliothripsfasciatus(Thysanoptera:Thripidae) [J].Pest Management Science,2007,63:210-216.

[9] 边磊，孙晓玲，高宇，等.昆虫光趋性机理及其应用进展[J].应用昆虫学报,2012,49(6):1677-1686.

[10] 蔡晓明.三种茶树害虫诱导茶树挥发物的释放规律[D].北京:中国农业科学院,2009:1-3.

[11] 王国昌.三种害虫诱导茶树挥发物的生态功能[D].北京:中国农业科学院,2010:17.

[12] 谭济才,邓欣.植物抗病虫性机制与茶树良种选育[J].茶叶通讯,1994(3):13-16.

[13] 杨丽丽,郑高云,梁丽云,等.茶树抗病虫机制的研究进展[J].福建茶叶,2008(2):8-11.

[14] 金珊.不同茶树品种抗假眼小绿叶蝉机理研究[D].杨凌：西北农林科技大学,2012:5-10.

[15] 陈亮,杨亚军,虞富莲,等.茶树种质资源描述规范和数据标准[M].北京:中国农业出版社,2005:11-16.

[16] 李品武,盛忠雷,彭萍,等.茶树新品种材料抗病虫鉴定[J].西南农业学报,2011,24(4):1342-1345.

[17] 金珊,孙晓玲,陈宗懋,等.不同茶树品种对假眼小绿叶蝉的抗性[J].中国农业科学,2012,45(2):255-265.

[18] 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Ⅱ.不同品种茶树特征特性对假眼小绿叶蝉抗性的相关分析[J].茶叶通讯,1994(2):4-6.

[19] 邹武,林乃铨,王庆森.福建主要茶树品种理化特性与假眼小绿叶蝉种群数量的相关性分析[J].华东昆虫学报,2006,15(2):129-134.

[20] 王庆森,黄建,陈常颂,等.茶树种质叶片组织结构与其对黑刺粉虱抗虫性的关系[J].茶叶科学,2009,29(1):60-66.

[21] 赵冬香,高景林,陈宗懋,等.假眼小绿叶蝉对茶树挥发物的定向行为反应[J].华南农业大学学报,2002,23(4):27-29.

Preliminary Study on Selection Mechanism ofEmpoascaonukiion Tea Varieties in Fujian Province

WANG Wei,WU Manrong,ZHANG Sixiao,JIN Shan*,YE Naixing*
(College of Horticulture,Fujian Agriculture and Forestry University/Key Laboratory of Tea Science in Universities of Fujian Province,Fuzhou 350002,China)

From the perspective of variety resistance,investigation on population density ofEmpoascaonukii,botany morphology and volatiles of different tea varieties were carried out by using Smart Nose and other methods,to figure out selection mechanism ofEmpoascaonukiion different tea varieties in Fujian province.The results showed that the population density ofEmpoascaonukiion Rougui was the highest and on Tieguanyin was relatively low.New shoots of Fuyun 6,Fudingdabai and Rougui were yellowish green,those of Huangdan were light green,of Maoxie and Benshan were dark green,and of Tieguanyin were purple-green.The volatile characteristics of healthy shoots of seven tea varieties were divided into three groups,Tieguanyin,Fuyun 6,Maoxie and Fudingdabai were close to each other,belonging to a group,Rougui and Benshan belonged to a group,Huangdan was far from the two groups and become a different group.However,the characteristic of volatile changed when the leaves were damaged byEmpoascaonukii,except that Rougui and Maoxie were similar,the induced volatiles of other varieties were different from each other.Thus the two tea varieties Rougui and Tieguanyin can be the materials for deeper study on resistance mechanism toEmpoascaonukii.We can infer thatEmpoascaonukiitend to choose the varieties with yellowish green buds and leaves; the volatiles characteristic of varieties in healthy and damaged shoots may be an important clue in selection of host tea variety forEmpoascaonukii.

tea varieties; resistance;Empoascaonukii; selection; mechanism

2015-09-20

福建省科技厅星火计划重点项目(2013S0065)；福建省“2011协同创新中心”中国乌龙茶产业协同创新中心专项(2013-51)；福建农林大学重点项目建设专项(6112C040001)

王 蔚 (1995-),女,河南开封人，在读本科生，研究方向：茶树种质资源与育种。 E-mail:1040491839@qq.com

*通讯作者：金 珊 (1982-),女,陕西安康人，讲师,博士，主要从事茶树种质资源与育种研究。 E-mail:jinshan0313@163.com 叶乃兴 (1963-),男,福建寿宁人，教授,硕士，主要从事茶树种质资源与育种研究。E-mail:ynxtea@126.com

S435.711

A

1004-3268(2016)04-0080-05