马铃薯对马铃薯块茎蛾取食危害的生理响应

南方农业学报JournalofSouthernAgriculture2024，51（4）：844-852·844·南方农业学报ISSN2095-1191；CODENNNXAABhttp://www.nfnyxb.com51卷DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2024.04.015马铃薯对马铃薯块茎蛾取食危害的生理响应

杨

淼1，肖关丽1*，郑亚强2，陈

斌2，任家慧1，黄

钰1，王

玥1

（1云南农业大学农学与生物技术学院，昆明

650201；2云南农业大学植物保护学院，昆明

650201）

摘要：【目的】明确云南马铃薯主栽品种合作88和青薯9号对马铃薯块茎蛾危害胁迫的生理响应，为抗虫马铃薯品种筛选及抗虫机制研究提供科学依据。【方法】室内盆栽合作88和青薯9号马铃薯，人工接种健康的马铃薯块茎蛾初孵幼虫，分别于取食危害胁迫0、3、6、12、24、48、72和96h时进行马铃薯叶片取样，每处理重复3次；采用紫外分光光度计法测定不同取食胁迫时段马铃薯叶片丙二醛（MDA）、可溶性糖和过氧化氢（H2O2）含量及主要防御酶超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性。【结果】在马铃薯块茎蛾取食胁迫的3~96h，两个马铃薯品种叶片的MDA和H2O2含量均增加，受害合作88和对照叶片的MDA平均含量分别为8.24±1.55和5.61±0.66nmol/gFW，H2O2平均含量分别为2.92±0.16和2.14±0.11U/gFW；受害青薯9号和对照叶片的MDA平均含量分别为9.60±0.58和4.62±0.55nmol/gFW，H2O2平均含量分别为3.03±0.21和2.45±0.14U/gFW；其中合作88叶片MDA和H2O2含量达最高值的时间（取食胁迫24h）均早于青薯9号，青薯9号则分别在取食胁迫96和48h时达最大值。虫害后，合作88叶片可溶性糖平均含量略低于对照，青薯9号叶片可溶性糖平均含量略高于对照。两个品种中POD活性均略低于对照，其中受害合作88和对照叶片POD平均活性分别为143.55±21.21和144.41±25.43U/gFW，青薯9号和对照叶片POD平均活性分别为53.17±3.65和67.99±2.34U/gFW。虫害后，合作88和青薯9号叶片SOD活性均高于对照，其平均活性分别增长了59.13%和20.61%。【结论】云南马铃薯主栽品种合作88对马铃薯块茎蛾取食危害胁迫的生理响应强于青薯9号。

关键词：马铃薯；马铃薯块茎蛾；丙二醛；可溶性糖；防御酶中图分类号：S432.32

文献标志码：A

文章编号：2095-1191（2024）04-0844-09

Physiologicalresponsesofpotatotopotatotubermoth

feedinginfestation

YANGMiao1，XIAOGuan-li1*，ZHENGYa-qiang2，CHENBin2，RENJia-hui1，

HUANGYu1，WANGYue1

2

（1CollegeofAgriculture&BiologyTechnology，YunnanAgriculturalUniversity，Kunming650201，China；Collegeof

PlantProtection，YunnanAgriculturalUniversity，Kunming650201，China）

Abstract：【Objective】Toverifythephysiologicalresponsesoftwomajorvarietiesofpotatoes（Hezuo88andQing-shuNo.9）plantedinYunnanafterbeingdamagedbypotatotubermoth（PTM）andprovidescientificbasisforscreening

ofinsect-resistantvarietyandthemechanismofpotatoresistancetoinsects.【Method】PottedpotatocultivarsHezuo88andQingshuNo.9inYunnanwereinoculatedwithhealthypotatotubermothlarvaefor0，3，6，12，24，48，72and96hoffeedingstressandthensampled，eachtreatmentwiththreerepetitions.Thecontentofmalondialdehyde（MDA），solu-blesugar，hydrogenperoxide（H2O2）andtheactivitiesofsuperoxidedismutase（SOD），peroxidase（POD）inpotatoleavesduringdifferentfeedingstressperiodsweremeasuredbyUVspectrophotometry.【Result】ThecontentofMDAandH2O2intheleavesofthetwovarietiesincreasedwithin3-96hoffeedingstress.ThemeancontentsofMDAinthedama-gedHezuo88andcontrolwere8.24±1.55and5.61±0.66nmol/gFW，respectively，andthemeancontentsofH2O2were2.92±0.16and2.14±0.11U/gFW，respectively.ThemeancontentsofMDAofdamagedQingshuNo.9andcontrolwere9.60±0.58and4.62±0.55nmol/gFW，respectively，andthemeancontentsofH2O2were3.03±0.21and2.45±0.14U/gFW，respectively.TheoccurrenceofhighestcontentsofMDAandH2O2ofHezuo88wereearlierthanQingshuNo.9，being24and24hoffeedingstressrespectively，whileQingshuNo.9were96and48hoffeedingstress，respectively.TheaveragecontentofsolublesugarintheleavesofHezuo88wasslightlylowerthanthatofthecontrol，andtheaveragecontentofsolublesugarintheleavesofQingshuNo.9wasslightlyhigherthanthatofthecontrol，whiletheactivityofPODinthe

收稿日期：2024-09-23基金项目：国家自然科学基金项目（31760519）；国家重点研发计划项目（2024YFD0200703）作者简介：*为通讯作者，肖关丽（1972-），博士，教授，主要从事植物生理研究工作，E-mail：glxiao9@163.com。杨淼（1993-），研

究方向为马铃薯抗性育种，E-mail：2739660714@qq.com

4期杨淼等：马铃薯对马铃薯块茎蛾取食危害的生理响应

·845·twovarietieswasslightlylowerthanthatofthecontrol.TheaverageactivitiesofPODinleavesofdamagedHezuo88andthecontrolwere143.55±21.21and144.41±25.43U/gFWrespectively.TheaveragePODactivitiesinleavesofdamagedQingshuNo.9andcontrolwere53.17±3.65and67.99±2.34U/gFW，respectively.TheSODactivitiesintheleavesofHe-zan88andQingshuNo.9werehigherthancontrol，andtheaverageactivitiesofSODinthetwovarietiesincreasedby59.13%and20.61%respectively.【Conclusion】ThephysiologicalresponseofmainpotatocultivarHezuo88inYunnantothefeedingdamageofpotatotubermothisstrongerthanvarietyQingshuNo.9.

Keywords：potato；potatotubermoth；malondialdehyde；solublesugar；defenceenzymeFoundationitem：NationalNaturalScienceFoundationofChina（31760519）；NationalKeyResearchandDevelop-mentProject（2024YFD0200703）

0引言

超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）等防御【研究意义】马铃薯是世界第四大粮食作物，具有良好的食用价值（ZaheerandAkhtar，2016）。全球约有158个国家种植马铃薯，种植面积达1920万ha，总产量达3.9亿t。我国是最大的马铃薯生产国，种植面积为472.34万ha，约占世界马铃薯种植总面积的1/4，总产量约占世界的1/5（孙慧生和杨元军，2004；刘洋等，2014；秦军红等，2016；晏书诚，2017）。马铃薯在保障我国粮食安全、精准扶贫、种植业结构调整及农业产业转型升级中发挥着至关重要的作用徐进等，2024），而世界性检疫害虫马铃薯块茎蛾是影响其产业发展的重要因素（Rondon，2010）。马铃薯块茎蛾［Phthorimaeaoperculella（Zeller）］隶属于鳞翅目（Lepidoptera）双孔亚目（Ditrysia）麦蛾总科Gelechioidea）麦蛾科（Gelechiidae）块茎蛾属（Phthi-rimaea）（GeorgeandJeruto，2010；Rondon，2010；Saouretal.，2012），其幼虫在田间蛀食寄主植物叶片和嫩梢等，影响植株生长，可使马铃薯减产20%~30%；在储藏期危害马铃薯薯块，被害率高达100%Rondon，2010）。因此，研究不同品种马铃薯对马铃薯块茎蛾取食危害的生理响应，可为筛选抗虫马铃薯品种及马铃薯的抗虫育种研究提供理论依据。前人研究进展】防御反应是植物在长期进化过程中形成的一种免疫保护机制，是在酶作用下一系列复杂生理生化代谢的结果，植食性昆虫诱导的植物活性物质在植物抗虫过程中发挥着重要作用（陈亮和陈年来，2024）。对虫害胁迫的应答，抗虫植物通过防御酶对害虫取食危害作出响应，害虫取食危害胁迫越严重，其酶活性升高就越快（张廷伟等，2013）。

目前，寄主植物通过体内主要酶活性变化响应害虫取食胁迫的研究已引起广泛关注。据报道，杨树被杨扇舟蛾取食危害后其体内过氧化氢（H2O2）含量升高（安钰，2008）；悬铃木被悬铃木方翅网蝽危害后其体内可溶性糖含量随着受害级别的增大呈下降趋势鞠瑞亭等，2010）；棉花受绿盲蝽取食危害后其体内

酶活性和丙二醛（MDA）含量上升（谭永安等，2010）；水稻被灰飞虱危害后其体内可溶性糖含量下降（彭高松，2011）；紫花苜蓿被牛角花齿蓟马危害后其体内SOD活性上升（寇江涛和师尚礼，2015）；随着蚜虫为害时间的延长，忍冬叶片中POD活性先上升后下降，SOD活性呈波动式变化，但均明显高于对照张金等，2014）；被B型和Q型烟粉虱分别取食后，黄瓜叶片中可溶性糖含量分别呈升高和降低趋势，而POD活性均下降，SOD活性均上升（刘明杨，2016）；受白背飞虱为害后，水稻体内H2O2含量升高（刘晓丽和娄永根，2024）；接种玉米蚜后，抗、感玉米体内MDA、可溶性糖含量和SOD、POD活性均呈先升高后下降的变化趋势（武德功等，2024）。【本研究切入点】马铃薯是云南省的主要粮食作物之一，其在田间及贮藏期均会受到马铃薯块茎蛾的取食危害（王丽珍等，2002；Rondon，2010），但有关马铃薯对马铃薯块茎蛾取食胁迫的生理响应目前尚不清楚。【拟解决的关键问题】采用紫外分光光度计法研究受马铃薯块茎蛾取食危害后不同马铃薯品种叶片内MDA、可溶性糖和H2O2的含量及POD、SOD活性在不同胁迫时间内的动态变化，为探明马铃薯抗虫生理机制打下基础，并为马铃薯抗虫育种和马铃薯块茎蛾的田间防治及防控提供理论依据。

1材料与方法

1.1

试验材料

供试马铃薯品种：合作88和青薯9号。马铃薯块茎蛾：云南农业大学植物保护学院昆虫学实验室内用合作88和青薯9号马铃薯块茎饲养建立的马铃薯块茎蛾（P.operculella）种群。1.2试验方法

1.2.1马铃薯块茎蛾取食将合作88和青薯9号马铃薯播种于花盆（口径20cm，高30cm）中，用防虫网笼罩。两个马铃薯品种的种植条件和管理方法相同。待马铃薯发芽生长至有5片完全展开叶时，分别

（（（【（（·846·南方农业学报51卷在马铃薯的倒1、2、3、4和5叶上接入1头马铃薯块茎蛾初孵幼虫；分别在取食危害前（0h）、取食危害后3、6、12、24、48、72和96h时去除叶片上的马铃薯块茎蛾幼虫后取样。选取大小和叶龄一致的叶片分别称重约0.2g，放入自封袋中并记录好标签，保存于-80℃冰箱，待测。试验重复3次。以未被马铃薯块茎蛾取食的同一品种马铃薯为对照。

1.2.2生理指标测定MDA含量测定采用硫代巴比妥酸反应比色法（段灿星等，2013）；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法（段灿星等，2013）；POD活性测定采用愈创木酚法（陈丽慧等，2015）；SOD活性测定采用氮蓝四唑法（兰金娜和刘长仲，2007）。H2O2含量参照试剂盒（购自苏州格锐思生物科技有限公司）说明进行测定。1.3统计分析

运用Excel2010对试验数据进行整理，采用DPSV14.02（唐启义，2013）进行方差分析。

11.11±2.82nmol/gFW，在取食胁迫48~96h间叶片中的MDA含量处于平稳状态，且均高于对照。总体来看，在马铃薯块茎蛾取食危害胁迫的3~96h，合作88叶片的MDA平均含量为8.24±1.55nmol/gFW，是对照叶片MDA平均含量（5.61±0.66nmol/gFW）的1.47倍；青薯9号叶片的MDA平均含量为9.60±0.58nmol/gFW，是对照叶片MDA平均含量（4.62±0.55nmol/gFW）的2.08倍。马铃薯块茎蛾取食前（0h），两个马铃薯品种叶片中的MDA含量差异不明显，表明MDA含量无品种特异性。

从MDA含量的增降率动态（表1）来看，与对照相比，合作88除在取食危害后的12和48h时MDA含量较对照呈负增长外，其余时段内均为正增长；青薯9号MDA含量较对照均呈正增长。相较于未被取食危害的对照，受害后合作88和青薯9号叶片的MDA平均含量分别增加46.47%和121.53%，即虫害胁迫诱导下青薯9号MDA含量增加率是合作88品种的2.62倍，表明青薯9号受虫害胁迫后清除MDA的能力不及合作88。2.2

马铃薯块茎蛾取食胁迫后两个马铃薯品种叶片可溶性糖含量的变化

由图2可知，在马铃薯块茎蛾取食胁迫后3~96h，

两个马铃薯品种叶片可溶性糖含量均呈降低—升高—降低的波动式变化趋势。与未被取食的对照相比，马铃薯块茎蛾取食胁迫3h时，合作88中可溶性糖含量明显下降，为0.85±0.21mg/gFW，但于取食胁迫24h时上升至峰值，为1.38±0.39mg/gFW，高于此胁迫时间的对照，随后被害叶片可溶性糖含量降低，但于取食胁迫96h时恢复至对照相近的水平；青薯9号叶片可溶性糖含量在虫害后3~6h时逐渐下降，于取食胁迫12h时上升并高于对照，随后下降，于取食胁迫24h时叶片可溶性糖含量降至最低值，为1.14±0.19mg/gFW，随后又上升，在取食胁迫的72~96h叶

２５．００青薯9号QingshuNo.9

2结果与分析

2.1马铃薯块茎蛾取食胁迫后两个马铃薯品种

叶片MDA含量的变化

由图1可看出，马铃薯块茎蛾取食胁迫后，合作88叶片MDA含量呈升高—降低—升高的波动式变化趋势，而青薯9号叶片中MDA含量总体上呈增加的变化趋势。马铃薯块茎蛾取食危害后，与未被取食的对照相比，合作88和青薯9号被害叶片MDA含量均于取食胁迫3h时开始上升；取食胁迫6h时，合作88叶片MDA含量增至9.00±1.13nmol/gFW，之后降低，但到24h时上升至峰值，为16.14±3.44nmol/gFW，之后MDA含量呈下降趋势，于取食胁迫96h时下降至对照相近的水平；取食胁迫6h时，青薯9号叶片MDA含量增至9.55±2.32nmol/gFW，之后降低，但在取食胁迫48h时上升，此时叶片中MDA含量为

合作88Hezuo88

MDA含量（nmol/gFW）ContentofMDAMDA含量（nmol/gFW）ContentofMDA２５．００２０．００１５．００１０．００５．０００．０００ＣＫ对照　CK　ＰＴＭ　Ｄａｍａｇｅ马铃薯块茎蛾危害PTMdamage块茎蛾危害１０．０００．００５．００１５．００２０．００ＣＫ对照　CKＰＴＭ　Ｄａｍａｇｅ块茎蛾危害　马铃薯块茎蛾危害PTMdamage３６１２２４４８７２９６０３６１２２４４８７２９６取食胁迫时间（h）Feedingstresstime取食胁迫时间（h）Feedingstresstime图1马铃薯叶片MDA含量的变化

Fig.1ChangesofMDAcontentinpotatoleaves