茉莉酸浸种对云烟87斜纹夜蛾抗性的影响

马灿容 燕飞虹 杨飞 汤金香 王蕾

摘 要：为明确茉莉酸（Jasmonic acid，JA）浸种对烟草抗虫性的影响，测定了JA浸种的云烟87对斜纹夜蛾（Spodoptera litura）的抗性及植株中JA和茉莉酸-异亮氨酸（JA-Ile）的含量。结果表明，以JA浸种的云烟87为食物的斜纹夜蛾幼虫重量比未浸种的降低了15%。在模拟斜纹夜蛾取食后，JA浸种的云烟87幼苗诱导出的JA含量比未浸种的增加41%，JA-Ile含量增加42%。斜纹夜蛾取食的JA浸种的云烟87幼苗，其抗虫次生代谢物如咖啡酰丁二胺、二咖啡酰亚精胺、尼古丁和二萜糖苷的含量分别增加60%，79%，19%和29%，胰蛋白酶抑制剂活性增强80%。同时，JA浸种后6周，云烟87植株干质量与对照植株差异不显著。JA浸种可以提高云烟87对斜纹夜蛾的抗性，同时不影响其产量。

关键词：茉莉酸浸种；斜纹夜蛾；抗虫性

中图分类号：S435.72 文章编号：1007-5119（2018）02-0076-06 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.02.011

Effects of Jasmonic acid Seed Treatment on Yunyan 87 Resistance to Spodoptera litura

MA Canrong1，2， YAN Feihong1，2， YANG Fei1，2， TANG Jinxiang1，2， WANG Lei1*

（1. Department of Economic Plants and Biotechnology， Yunnan Key Laboratory for Wild Plant Resources， Kunming Institute of Botany， Chinese Academy of Sciences， Kunming 650201， Yunnan China； 2. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China）

Abstract： To test whether application of jasmonic acid （JA） to seeds influence the resistance of tobacco （Var. Yunyan87） to insects， the herbivore performance of Spodoptera litura， as well as the contents of JA and JA-Ile of the Yunyan87 plants were measured. The caterpillars feeding on the Yunyan 87 plants from JA-treated seeds gained 15% less weight than those grown on the control plants. After simulated S. litura larval feeding， JA and JA-Ile （a bioactive signal which can induce defenses to arthropod herbivores） accumulation was 41% and 42% higher in tobacco plants from JA-treated seeds， respectively. Meanwhile， several JA-Ile-dependent defensive metabolites including caffeoylputrescine， dicaffeoylspermidine， nicotine， diterpene glycosides， and the activities of trypsin proteinase inhibitors increased 60%， 79%， 19%， 29%， and 80%， respectively， in tobacco grown from JA-treated seeds. Importantly， the JA treatment to seeds did not influence the growth of plants： the dry weight of 6-week-old plants grown from the JA-treated seeds was not reduced. We conclude that application of JA to seeds increases tobacco resistance to S. litura， without reducing the yield.

Keywords： treating seeds with jasmonic acid； Spodoptera litura； insect-resistance

斜紋夜蛾、烟青虫等鳞翅目夜蛾科咀嚼式口器昆虫，以幼虫啃食烟叶严重影响烟叶的品质及产量。最初，人们采用化学防治控制烟草虫害，但是随着化学农药的大面积使用和长时间的积累，单一防治方法的弊端也开始慢慢显现。农药的高残留量、害虫抗药性等问题，给生态环境和食品安全带来巨大隐患，人们转而寻找其他方式防治烟草虫害。

茉莉酸（Jasmonic acid， JA）及其前体和衍生物，统称茉莉酸类物质（Jasmonates， JAs）是调控植物抵御昆虫取食的重要植物激素。在未被昆虫取食的情

基金项目：云南省应用基础研究计划重点项目“茉莉酸-异亮氨酸结合物羟基化酶基因应用于创制高抗虫性作物的研究”（2017FA015）

1.5.2 模拟斜纹夜蛾取食和JA、JA-Ile的含量测定 用云烟87叶片饲喂100头3～5龄期的斜纹夜蛾幼虫，用移液枪吸取幼虫吐出的口腔分泌物，转移到离心管中，离心管置于冰上以防口腔分泌物受热失效。播种后5周的JA浸种与对照的植株各5株，用划布轮统一在第4片真叶上平行中脉左右两边各划3下，并立刻在划出的小孔中涂抹25 ?L用去离子水按1：1稀释的斜纹夜蛾口腔分泌物。上述方法处理0.5 h后，每株取200 mg处理部位的叶片，用含有JA的内标（D6-JA，20 ng/mL）和JA-Ile的内标（D6-JA-Ile，5 ng/mL）的乙酸乙酯溶液提取200 mg烟叶中的激素，提取的详细步骤参考LUO等[7]使用的方法，激素测定仪器为液相色谱-质谱联用分析仪。

1.5.3 抗虫次级代谢物质以及TPI活性测定 播种后5周的JA浸种与对照的云烟87植株各5棵，在斜纹夜蛾幼虫取食7 d后，称取2份第4片烟叶样品200 mg，其中一份用于提取尼古丁、CP、DCS和DTG，提取液包含40 %（V/V，溶剂为去离子水）甲醇，0.1 %（V/V，溶剂为去离子水）乙酸，50 ng/mL的尼古丁内标，液相色谱-质谱联用分析仪测定；另一份用于TPI活性测定，参考VAN DAM等[8]的方法。

1.5.4 烟草植株的总干重测定 播种后6周的JA浸种与对照植株各10株，取地上部分，100 ℃干燥箱内烘3 h，称重。

1.6 数据处理

使用Excel 2013对数据进行统计分析。文中数据均为（平均值±标准误）格式，显著性分析方法为t检验。

2 结 果

2.1 JA浸种对云烟87抗虫性的影响

利用萌发后5周的JA浸种处理和对照叶片饲喂斜纹夜蛾2龄幼虫，7 d后称量幼虫的重量来明确JA浸种对云烟87抗虫性的影响。结果显示（图1），JA浸种植株相对于对照，斜纹夜蛾幼虫重量呈降低趋势，对照植株上幼虫平均重量为100.9 mg，JA浸种植株上幼虫平均重量为86.9 mg，降低了15%，差异显著。这说明JA浸种显著抑制了斜纹夜蛾幼虫对云烟87植株叶片的取食。

2.2 JA浸种对云烟87中JA和JA-Ile含量的影响

对JA浸种与对照植株叶片进行模拟斜纹夜蛾取食，0.5 h后取样，提取并通过液相-质谱联用仪器测定植物激素JA及JA-Ile的含量。结果显示，模拟取食前，JA浸种及对照植株叶片中的JA及JA-Ile本底水平的含量均非常低：对照浸种植株中JA本底含量仅为6.95 ng/g鲜质量，JA-Ile本底含量为0.34 ng/g鲜质量，JA浸种植株中JA本底含量仅为3.19 ng/g鲜质量，JA-Ile本底含量为0.4 ng/g鲜质量；模拟斜纹夜蛾取食后，JA浸种植株与对照植株的JA和JA-Ile含量均呈现上升趋势，且JA浸种植

株的JA和JA-Ile的含量分别是对照植株的1.69倍及1.74倍（图2）；经分析，两个处理组之间JA和JA-Ile的含量差异显著。说明模拟斜纹夜蛾取食后，JA浸种的云烟87植株可以合成更多的JA和JA-Ile。

2.3 JA浸种对云烟87植株中的抗虫化合物含量的影响

JA浸种显著减少斜纹夜蛾幼虫对其植株的取食（图1），JA浸种与對照植株被斜纹夜蛾幼虫取食7 d后，取样测定抗虫次生代谢物尼古丁、CP、DCS和DTG的含量及TPI活性。结果表明（图3），JA浸种植株相对于对照植株，其上述抗虫化合物含

注：**， p<0.01（n=60）。Note： **， p<0.01（n=60）.

图1 JA浸种和对照的云烟87上斜纹夜蛾幼虫质量比较

Fig. 1 Comparison in larval mass of Spodoptera litura after fed on Yunyan87 plants grown from JA-treated or control-treated seeds

注：*，p<0.05；**，p<0.01（n=3或4）。mf，鲜质量。Note： *， p<0.05； **， p<0.01 （n=3 or 4）. mf， fresh mass.

图2 JA浸种和对照浸种的云烟87在模拟斜纹夜蛾取食后JA和JA-Ile含量的比较

Fig. 2 Comparison in contents of JA or and JA-Ile in tobacco （var. Yunyan87） plants grown from JA-treated or control-treated seeds after simulated Spodoptera litura feeding

量呈现升高趋势。JA浸种烟株的尼古丁、CP、DCS、烟碱Ⅶ的相对含量分别是对照植株的1.2倍，2.5倍，4.7倍和1.4倍，JA浸种烟株的TPI活性是对照植株的5.7倍。除尼古丁和烟碱Ⅶ外，CP、DCS含量和TPI活性在对照植株和JA浸种植株之间差异显著。结果说明JA浸种促使植株在斜纹夜蛾取食后合成更多的抗虫化合物，幼虫取食量降低，这是导致斜纹夜蛾幼虫重量减少的直接原因。

2.4 JA浸种对云烟87植株干质量的影响

为了明确JA浸种是否影响云烟87植株的干质量，称量了萌发6周后JA浸种和对照云烟87植株的干质量。结果显示（图4），10棵JA浸种云烟植株的总干质量为57.37 g，10棵对照植株总干质量为55.15 g，差异不大，说明JA浸种对其植株的总干质量影响较小。

3 讨 论

大量研究发现茉莉酸是重要的抗虫响应激素，昆虫取食直接诱导茉莉酸含量的增加，从而将导致抗虫化合物含量的上升[9]；但是，茉莉酸浸种这一方式对植物抗虫性影响的研究较少。本研究发现生长在茉莉酸浸种后的烟株上的斜纹夜蛾幼虫，害虫体质量较生长在对照烟株上的斜纹夜蛾幼虫轻，且差异显著，进一步的研究表明，茉莉酸浸种造成烟草植株对斜纹夜蛾抗性的增加，同样与茉莉酸含量升高有关。由于植株被昆虫取食后，能产生更多的

注：*， p<0.05；**，p<0.01（n=3或4）。mf，鲜质量；mp，总蛋白质量。

Note： *， p<0.05； **， p<0.01（n=3 or 4）. mf， fresh mass. mp， total protein mass.

图3 JA浸种和对照浸种的云烟87植株斜纹夜蛾幼虫取食后抗虫次级代谢物含量的比较

Fig. 3 Comparison in contents of secondary metabolites in tobacco （var. Yunyan87） plants grown from JA-treated or control-treated seeds after Spodoptera litura feeding

图4 JA浸种和对照浸种云烟87植株总干质量的比较

Fig. 4 Comparison in total dry mass of tobacco （Yunyan87） plants grown from JA-treated and control-treated seeds.

茉莉酸，转变为生物活性茉莉酸—JA-Ile，受JA-Ile调控的抗虫次生代谢物的合成随之增加，这些抗虫次生代谢物包括TPI、二萜糖苷类物质等。JA浸种提高植物对咀嚼式昆虫的抗性可能具有一定的普遍性，先前的研究发现，茉莉酸浸种同样可提高番茄对咀嚼式口器昆虫—烟草天蛾（M. sexta）的抗性[5]。我们的研究更进一步地从代谢水平解释JA浸种如何提高植株对咀嚼式昆虫的抗性。茉莉酸途径是否参与对刺吸式昆虫的防御还很不清楚，因为刺吸式昆虫通常诱导植物水杨酸（SA）防御途径[10]。有趣的是，茉莉酸浸种还能提高番茄对白粉虱（O. neolycopersici）、红蜘蛛（T. urticae）、桃蚜（M. persicae）等刺吸式昆虫的抗性[5]。茉莉酸浸种能否提高栽培烟草对刺吸式昆虫的抗性还有待进一步研究。此外，我们的研究显示，茉莉酸浸种这一处理方式使云烟87对斜纹夜蛾的抗性增强的效果至少可以持续到萌发后6周，这种效果能否持续更长时间，也还需要进一步研究。

外源施加茉莉酸或提高植物中内源茉莉酸含量，虽然可以提高植物的抗虫性，但是同时也会抑制植物的生长[11]，而茉莉酸浸种并没有降低烟草植株在萌发后6周内的生长，我们推测这是由于茉莉酸浸种并未引起植物体内茉莉酸的本底水平升高，因而也不足以抑制烟株的生长发育。JA浸种后，只有烟株被斜纹夜蛾取食后，才可诱导JA和JA-Ile含量的增加，并造成抗虫次生代谢物的合成增加，烟株抗虫性增强；而未受到斜纹夜蛾取食时，烟株

中的JA及JA-Ile水平与对照植物的同样低，不会造成烟株生长受抑制。

4 结 论

茉莉酸浸种使云烟87植株至少在萌发后6周内，对斜纹夜蛾的抗性明显增强，对植株的干质量没有影响。因而，茉莉酸浸种是一种绿色有效的烟草害虫防治措施，有潜在的推广应用价值。

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