香蕉次生物质含量与其对球茎象甲的抗性关系

李科明，舒海燕，常胜合，张 晋

(1.中国热带农业科学院 海口实验站，海南 海口 571101； 2.广西农业科学院 植物保护研究所，广西 南宁 530007)

香蕉是我国重要的热带水果，在我国华南农业经济发展中起到重要作用[1]。香蕉球茎象甲(CosmopolitessordidusGermar)属鞘翅目、象虫科，是香蕉生产过程中的主要害虫，主要蛀食香蕉球茎和假茎基部，使得香蕉根部吸收的营养物质难以输送到香蕉叶片，影响香蕉光合作用。此外，香蕉球茎上的蛀道或孔洞，不仅影响香蕉植株的坚实度，同时为香蕉枯萎病、线虫等病原微生物的入侵提供了机会。对于香蕉球茎象甲的防治，国内外仍主要采用化学农药防治[2-5]。虽然化学等药防治见效快、防治效果好，但长期大量使用化学农药，易造成香蕉果实农药残留增高、蕉园环境污染加剧及害虫抗药性上升等问题。

采用抗病虫植物品种，是植物病虫害综合防治的重要措施之一，已在多种植物病虫害防治实践中发挥作用[6-7]。植物抗虫机制有非选择性、抗生性和耐害性3种。非选择性是植物通过释放某些化学气味物质或者通过改变叶片颜色、形状、株形，体表生刺或腺毛等形态特征使害虫不选择其取食、产卵从而达到免受害虫危害。抗生性是植物通过产生酚类、生物碱等次生物质或者植物体内缺乏昆虫生长发育的必须物质，使昆虫在取食后生长缓慢、发育不良、寿命缩短、生殖能力减弱甚至死亡，从而控制害虫的种群数量。耐害性是植物被害虫取食后表现出的忍受能力或者起到补偿危害作用的再生长或再繁殖能力[8]。非选择抗性和抗生性被众多学者广为认同，而耐害性，有学者认为其只是植物生长特性表现出来的最终结果而不是真正的抗性[9]。

目前，国内外还没有抗虫香蕉品种，有关香蕉品种抗虫机制的研究很少[10]，严重影响我国香蕉抗虫品种的选育。总酚和单宁是植物体内存在的重要次生代谢物，与植物抗虫性密切相关，在许多植物上都开展了总酚、单宁等植物次生物质含量与其抗虫性关系的研究[11-13]。目前，鲜见香蕉总酚、单宁等植物次生物质含量与其抗虫性关系的相关报道。研究以田间种植的6个香蕉品种为材料，利用球茎平均蛀道数比值法评价香蕉品种对球茎象甲的抗性，采用香草醛法和福林酚法分别测定了各香蕉品种单宁、总酚含量，并分析香蕉单宁、总酚含量与其对球茎象甲的抗性，旨在探索香蕉品种对球茎象甲的抗性机理，为抗虫香蕉品种的选育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

香蕉品种：巴西蕉、宝岛蕉、粤科1号、广粉1号、南天皇和海贡蕉，6个品种组培苗均由中国热带农业科学院海口实验站组培中心提供，于2019年3月分小区种植于海口实验站儋州基地，采用常规的栽培管理方式，香蕉种植期间不施用任何化学药剂。

试剂：香草醛、儿茶素、没食子酸、福林酚试剂购自Sigma公司，甲醇、碳酸钠、浓盐酸购自西陇化工股份有限公司。

仪器：U-T6紫外可见分光光度计(屹谱仪器制造上海有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 样品处理 香蕉营养生长盛期和抽蕾期取各品种香蕉球茎，样品用蒸馏水冲洗干净后切成小块，自然晾干后60℃烘至恒重，经粉碎过60目筛，干粉置于-20℃冰箱保存备用。每品种3个重复。

1.2.2 不同香蕉品种对球茎象甲抗性测定 田间自然感虫情况下，于2019年11月、2020年3月和8月3次调查球茎象甲的危害情况并记录香蕉球茎上的蛀道数，每个香蕉品种调查10株。香蕉对球茎象甲的抗性评定采用平均蛀道数比值法，计算公式：蛀道数比值=某香蕉品种的蛀道数/全部香蕉品种的平均蛀道数。将3次调查获得的香蕉球茎蛀道数比值平均，根据平均蛀道数比值的不同，将香蕉对球茎象甲的抗性分成5级，高抗：0～0.2；抗：0.21～0.4；中抗：0.41～0.8；感虫：0.81～1.2；高感：1.2以上。

1.2.3 单宁含量测定 单宁含量采用香草醛法测定[14]。以儿茶素作为标准品，制作标准曲线，用于测定样品单宁含量。标准曲线按如下步骤制作：先将儿茶素标准品用70%甲醇配制成浓度分别为0 μg/mL、10 μg/mL、20 μg/mL、30 μg/mL、40 μg/mL和50 μg/mL的儿茶素标准溶液。再将0.5 mL儿茶素标准溶液加入到以铝箔遮光的试管中，再加入3 mL 4%香草醛甲醇溶液和1.5 mL浓盐酸，放入20℃的水浴中反应20 min，蒸馏水作空白对照，分光光度计在510 nm处测定吸光度。以吸光度值为纵坐标，儿茶素浓度为横坐标绘制标准曲线。

样品单宁含量测定：称取各样品干粉1 g，置于250 mL三角瓶中，加入50 mL 70%甲醇水溶液，封口后放入摇床，100 r/min震荡提取2 h，经双层滤纸过滤后，收集滤液备用。将0.5 mL滤液移入以铝箔遮光的试管中，加入3 mL 4%香草醛甲醇溶液和1.5 mL浓盐酸，放入20℃的水浴中反应20 min，蒸馏水作空白对照，用分光光度计在510 nm处测定吸光度。然后按照单宁含量=V/(20×W)×100%，计算样品单宁含量。式中，V为标准曲线查得的单宁浓度μg/mL，W为样品质量g。

1.2.4 总酚含量测定 总酚含量测定采用福林酚法[15]。以没食子酸作为标准品，制作标准曲线，用于测定样品总酚含量。标准曲线按如下步骤制作：先将没食子酸标准品用蒸馏水配制成浓度分别为0 μg/mL、12.5 μg/mL、25 μg/mL、50 μg/mL、100 μg/mL、200 μg/mL和400 μg/mL的标准溶液。再将1 mL没食子酸标准液加入到15 mL试管中，分别加入1 mL福林酚显色剂及3 mL 20%碳酸钠，放入50℃的水浴中反应30 min，分光光度计在765 nm处测定吸光度。以吸光度值为纵坐标，没食子酸浓度为横坐标绘制标准曲线。

样品总酚含量测定：称取各样品干粉2 g，用50 mL蒸馏水溶解，以3 000 r/min离心10 min，收集上清液备用。将1 mL样品液加入到15 mL试管中，再加入1 mL福林酚显色剂及3 mL 20%碳酸钠，放入50℃的水浴中反应30 min，分光光度计在765 nm处测定吸光度。然后按照总酚含量=V/(20×W)×100%，计算样品总酚含量。式中，V为从标准曲线查得的总酚浓度μg/mL，W为样品质量g。

1.3 数据统计分析

采用SPSS 16.0软件Tukey法对各品种香蕉总酚、单宁含量进行多重比较分析，采用线性回归法分析香蕉总酚和单宁含量与其对球茎象甲抗性的关系。数据显著差异水平设置为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同香蕉品种对球茎象甲的抗性

从表1可知，广粉1号为高抗品种，其球茎上平均蛀道数比值为0.14；海贡蕉的抗性仅次于广粉1号，其球茎上平均蛀道数比值为0.36，属于抗虫品种；南天黄和粤科1号为中抗品种，其球茎上平均蛀道数比值分别为0.58和0.72；宝岛蕉为感虫品种，其球茎上平均蛀道数比值为1.14；巴西蕉为高感品种，其球茎上平均蛀道数比值为1.26。

表1 不同香蕉品种对球茎象甲的抗性

2.2 不同香蕉品种球茎的单宁含量

从表2可知，在香蕉营养生长盛期和抽蕾期，各品种香蕉球茎单宁含量均存在显著差异。在香蕉营养生长盛期，各品种香蕉球茎单宁含量为9.48～18.76 mg/g，其中广粉1号含量最高，为18.76 mg/g；巴西蕉含量最低，为9.48 mg/g，其余品种香蕉单宁含量依次为海贡蕉>南天黄>粤科1号>宝岛蕉。在香蕉抽蕾期，各品种香蕉球茎单宁含量为9.57～18.86 mg/g，其中广粉1号含量最高，为18.86 mg/g；巴西蕉含量最低，为9.57 mg/g，其余品种香蕉单宁含量依次为海贡蕉>南天黄>粤科1号>宝岛蕉。香蕉营养生长盛期和抽蕾期，各品种香蕉球茎单宁含量大小均表现为广粉1号>海贡蕉>南天黄>粤科1号>宝岛蕉>巴西蕉，而且各品种香蕉抽蕾期单宁含量均大于其营养生长盛期单宁含量。

表2 不同香蕉品种球茎的单宁含量 mg/g

2.3 不同香蕉品种球茎的总酚含量

从表3可知，在香蕉营养生长盛期和抽蕾期，各品种香蕉球茎总酚含量均存在显著差异。在香蕉营养生长盛期，各品种香蕉球茎总酚含量为3.62～18.95 mg/g，其中海贡蕉含量最高，为18.95 mg/g；巴西蕉含量最低，为3.62 mg/g，其余品种香蕉总酚含量依次为广粉1号>宝岛蕉>南天黄>粤科1号。在香蕉抽蕾期，各品种香蕉球茎总酚含量为4.46～18.98 mg/g，其中海贡蕉含量最高，为18.98 mg/g；巴西蕉含量最低，为4.46 mg/g，其余品种香蕉总酚含量依次为广粉1号>南天黄>宝岛蕉>粤科1号。此外，各品种香蕉抽蕾期总酚含量均大于其营养生长盛期总酚含量。

表3 不同香蕉品种球茎的总酚含量 mg/g

2.4 不同抗性香蕉品种单宁和总酚含量与其对球茎象甲抗性的相关性

从表4可知，香蕉营养生长盛期和抽蕾期球茎的单宁含量与其对球茎象甲抗性显著负相关，高抗品种球茎单宁含量高，球茎象甲平均蛀道数比值则低。而感虫品种球茎单宁含量低，球茎象甲平均蛀道数比值却高。此外，香蕉营养生长盛期和抽蕾期球茎总酚含量与其对球茎象甲抗性相关性不显著。

表4 6个香蕉品种对球茎象甲抗性与其球茎总酚和单宁含量关系

3 结论与讨论

香蕉象甲是香蕉上最主要的害虫，根据危害部位不同分为香蕉假茎象甲和球茎象甲。现有研究中，利用假茎诱捕法测定了广粉1号、海贡蕉、巴西蕉、宝岛蕉对假茎象甲的非选择抗性，发现广粉1号和海贡蕉对假茎象甲的抗性显著高于巴西蕉和宝岛蕉[10]。本试验研究广粉1号、海贡蕉、巴西蕉等香蕉品种对球茎象甲的抗性，结果与已有的研究类似，广粉1号和海贡蕉对球茎象甲的抗性也显著高于巴西蕉和宝岛蕉。因此，广粉1号和海贡蕉对两种香蕉象甲的抗性均好于巴西蕉和宝岛蕉。此外，有关香蕉品种抗虫性研究，仍主要集中于对假茎象甲抗性的研究。开展对球茎象甲抗性的研究，将有助于全面了解香蕉品种的抗虫性。

关于香蕉品种对球茎象甲的抗性评价指标，国内外鲜见报道。在香蕉抗假茎象甲的抗性评价指标研究方面，有学者采用假茎象甲成虫、幼虫虫口密度作为评价指标[16]，或采用成幼虫虫口密度结合蛀道数作为评价指标[17]，还有采用假茎象甲幼虫体重、头壳宽度等幼虫发育指标作为评价指标[18]。参考以上评价指标并适当改进，研究采用平均蛀道数比值大小作为香蕉品种抗球茎象甲的评价指标，是一种尝试。对于香蕉品种抗球茎象甲的评价指标，有必要加强研究，建立更为合理被大多数学者广为接受的香蕉抗球茎象甲评价指标。此外，本研究测定香蕉抗虫性级别是相对抗性，加之目前还没有公认的绝对抗球茎象甲的香蕉品种，所以生产上选用抗虫香蕉品种时还需要进一步验证。

香蕉球茎单宁和总酚含量测定结果表明，在香蕉营养生长盛期和抽蕾期，各品种香蕉单宁和总酚含量均存在显著差异，且各品种香蕉抽蕾期单宁和总酚含量均大于其营养生长盛期单宁和总酚含量。抗性相关分析表明，香蕉球茎单宁含量与其对球茎象甲抗性显著负相关，而香蕉球茎总酚含量与其对球茎象甲抗性相关性不显著。单宁是植物体内广泛存在的一种重要的次生代谢物，能够影响昆虫的取食以及使昆虫生长发育不良，与植物抗虫性密切相关。贾彦霞等[12]报道辣椒单宁含量与其对西花蓟马的抗性显著负相关。杨宇晖等[14]研究认为蕾期棉铃单宁含量与其对绿盲蝽抗性显著负相关。本研究与前人研究结果类似，香蕉球茎单宁含量与其对球茎象甲的抗性显著负相关。因此，提高香蕉球茎单宁含量，可能成为香蕉抗虫育种的重要途径之一。与香蕉抗虫性相关的因子众多，试验研究了香蕉球茎单宁和总酚含量与其对球茎象甲抗性的关系，其他一些与植物形态抗性相关因子如株形、株高、表层厚度等以及与植物生化抗性相关因子如营养物质含量包括蛋白质含量、可溶性糖含量等以及植物次生物质包括生物碱含量以及萜烯类化合物含量，还有待进一步研究。