不同枸杞品种感蚜部位的物理性状及其抗蚜性

Study on the External Traits of Insect Resistance of Four Kinds of Wolfberry to Cotton Aphid

摘要

为研究不同枸杞品种感蚜部位的物理性状与蚜量比值之间的相关性，分析不同枸杞品种叶片蜡质层质量比、维管束埋深、角质层厚度等物理性状的差异，利用蚜量比值法对不同枸杞品种的抗蚜性进行鉴定。结果表明：宁杞1号为高抗品种，宁杞5号和宁杞7号为抗性品种，宁杞10号为感蚜品种。其中，枸杞感蚜品种宁杞10号与抗蚜品种宁杞1号相比，叶片更大且厚，蜡质质量比更低，维管束埋深浅，角质层更薄。13个物理性状与蚜量比值的相关性分析表明，外果皮厚度、叶片下表皮厚度、叶片维管束埋深、叶片角质层厚度与蚜量比值极显著负相关，果实蜡质质量比、果实角质层厚度、叶片蜡质质量比、叶片上表皮厚度与蚜量比值显著负相关，叶片厚度与蚜量比值之间显著正相关，嫩梢蜡质质量比、中果皮厚度、内果皮厚度、果实维管束埋深与蚜量比值间的相关性不显著。

Abstract

In order to study the correlation between the physical properties of the aphid-susceptible parts of different Lycium barbarum varieties and the ratio of aphid number， the differences of physical properties such as wax layer content， vascular bundle depth and cuticle thickness in leaves of different Lycium barbarum varieties were analyzed， and the aphid resistance of different Lycium barbarum varieties was identified by the ratio of aphid number. The results showed that ‘Ningqi-1’ was a high-resistant variety， ‘Ningqi-5’ and ‘Ningqi-7’ were resistant varieties， and ‘Ningqi-10’ was a susceptible variety. Among them， compared with the aphid-resistant variety ‘Ningqi-1’， the aphid-susceptible variety ‘Ningqi-10’ had larger and thicker leaves， lower wax mass ratio， shallower vascular bundle depth， and thinner cuticle. The correlation analysis of 13 physical traits and the ratio of aphids showed that the thickness of outer pericarp， the thickness of lower epidermis of leaves， the depth of vascular bundle of leaves and the thickness of cuticle of leaves were significantly negatively correlated with the ratio of aphids. The mass ratio of fruit wax， the thickness of cuticle of fruits， the mass ratio of leaf wax and the thickness of upper epidermis of leaves were significantly negatively correlated with the ratio of aphids. There was a significant positive correlation between the thickness of leaves and the ratio of aphids. There was no significant correlation between the mass ratio of shoot wax， the thickness of mesocarp， the thickness of endocarp， the depth of vascular bundle of fruits and the ratio of aphids.

关键词

枸杞品种 / 棉蚜 / 抗蚜性 / 物理性状

Key words

wolfberry varieties / cotton aphid / aphid resistance / physical and chemical properties

棉蚜（Aphis gossypii Glover）又名瓜蚜，属半翅目（Hemiptera）蚜科（Aphididae），在世界分布广泛，为害多种植物^[1]。棉蚜主要吸食寄主植物的嫩梢、叶片、花蕾、果实等部位的组织液，造成刺吸部位变形萎缩^[2]，棉蚜分泌的蜜露也会影响植株光合作用，从而造成寄主植物苗叶发育受阻，出现枝梢卷缩、叶片枯黄脱落和落花落果等症状，为害严重时会造成整株死亡^[3]。

宁夏被誉为中国枸杞之乡，枸杞产业是宁夏“六特”产业之一，枸杞产业基础好、生产要素全、科技支撑力强、品牌优势突出^[4]。截至2022年底，宁夏枸杞种植面积达2.93万hm²，鲜果产量为30万t^[5]，而每年枸杞的病虫害对枸杞产业造成了不小的经济损失，其中棉蚜是枸杞虫害的主要害虫之一^[3，6]。生产上防治蚜虫的常用物理方法是使用粘虫板和修剪带虫枝条，费时费力，修剪枝条也容易造成产量的减少；化学方法常使用吡虫啉、高渗啶虫脒等药剂，而长期大量使用化学杀虫剂会使棉蚜产生抗药性，污染生态环境，误杀天敌，同时使枸杞农药残留超标，影响枸杞的药用价值和食用安全^[7]。人体具有免疫力来抵御外部病毒的侵染，而植物也同样具有相似的能力，植物的自然抗虫性是植物本身所固有的一种遗传特性^[8]，受环境限制小且对环境友好，可作为害虫综合防控的重要手段。挖掘枸杞抗蚜性与其本身外部性状的关系，筛选对棉蚜自然抗性较高的枸杞品种资源非常必要。本试验选用的4种枸杞品种是目前宁夏的主要栽培品种，宁杞1号（Lycium barbarum L.‘Ningqi-1’）是最早推广的枸杞品种，该品种具有不易感染病虫害、好栽培、易管理等特点^[9]；宁杞5号（Lycium barbarum L.‘Ningqi-5’）品种的抗逆性强^[10]，该品种的发现解决了长期困扰枸杞育种必须去雄的一大难题^[11]；宁杞7 号（Lycium barbarum L.‘Ningqi-7’）果枝粗长，植株生长旺盛，该品种高产、优质、适应性强；宁杞10号（Lycium barbarum L.‘Ningqi-10’）为优良新品种，具有抗逆性强的优点^[12]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试枸杞品种宁杞1号、宁杞5号、宁杞7号、宁杞10号均由宁夏农林科学院枸杞研究所提供。每个品种选取健康且长势相近的枸杞苗12株，修剪后移栽于塑料花盆中，每盆1株，置于自然条件下的试验大田中，每3~5 d浇水1次。营养土购自宁夏中青农业科技有限公司，m（营养土）∶m（田间壤土）∶m（沙土）=1∶1∶1。待枸杞苗抽出新叶后进行试验。

供试虫源棉蚜（A.gossypii）采自宁夏农林科学院枸杞研究所枸杞基地，在宁杞8 号（Lycium barbarum L.‘Ningqi-8’）上连续饲养3 代后用于试验。

1.2 试验方法

1.2.1 枸杞抗蚜性指数试验

采用人工接虫法，将自然发生的蚜虫轻轻抖落于白纸上，饥饿处理2 h，然后放在枸杞花盆内，让蚜虫自然爬上枸杞植株，每盆植株接种50头。每4 d调查1次，记录每株的蚜虫数量，共调查5次。每个品种调查10株植株，鉴定抗蚜性。枸杞盆栽在试验期间不使用任何杀虫剂。

计算公式：蚜量比值=某材料平均蚜量/全部观察材料的平均蚜量，根据蔡青年等^[13]的标准将抗性级别分为5级（表1）。

1.2.2 不同品种枸杞叶片、青果、嫩梢蜡质质量比的测定

采用氯仿萃取称质量法测定不同品种枸杞叶片、青果、嫩梢的蜡质质量比。每个品种选择3株处于生长期且长势相同的枸杞，剪取其组织（叶片、青果、嫩梢），用自来水将枸杞组织清洗干净，用吸水纸吸去残留的水分，剪碎，称取4 g放入培养皿中，加入50 mL氯仿在常温下浸泡60 s，然后再用适量氯仿多次漂洗，每次5 s，将提取液过滤至干净的已称质量的培养皿中，置于通风处待氯仿挥发后称质量，每个品种设6次重复^[14]。计算公式：

枸杞材料蜡质含量=(W_{\mathrm{2}}-W_{\mathrm{1}})/\mathrm{4}，

式中：W₁为干净培养皿质量（g）；W₂为氯仿挥发后培养皿的总质量（g）。

1.2.3 不同品种枸杞叶片组织结构观察

采用石蜡切片法，摘取生长期一致的枸杞叶片，将叶片放置在FAA固定液中固定并保存24 h，先经酒精系列脱水，用二甲苯进行透明，以石蜡包埋，用切片机切片，厚度为5 μm，烤片后，进行番红固绿双重对染，最后用中性树胶封片。切片制作完成后，在Olympus显微镜下观察枸杞叶片的解剖结构特征并拍照，测量叶片厚度、角质层厚度、下表皮厚度及维管束埋深程度^[15]。

1.3 数据分析

利用SPSS 26.0软件统计分析试验数据，采用Pearson法分析棉蚜蚜量比值与不同枸杞品种物理性状的相关关系，使用邓肯法比较不同枸杞品种物理性状间差异的显著性。

2 结果与分析

2.1 不同品种枸杞抗蚜性指数

由表2可知，抗蚜性最弱的是宁杞10号，蚜量比值是2.96，抗蚜性评价为高感；抗蚜性最强的是宁杞1号，蚜量比值为0.13，抗蚜性评价为高抗，其次为宁杞5号、宁杞7号，蚜量比值分别为0.42、0.48。4个品种的抗蚜性由高到低依次为宁杞1号、宁杞5号、宁杞7号、宁杞10号。

2.2 不同枸杞品种叶片、青果、嫩梢蜡质质量比的比较

生长期枸杞叶片的蜡质质量比如表3所示。不同枸杞品种间叶片蜡质质量比差异显著（P<0.05），在嫩梢部位蜡质质量比最高的是宁杞1号，为1.39 mg/g，其次是宁杞5 号、宁杞7 号，蜡质质量比最低的是宁杞10 号，为0.84 mg/g；青果和叶片部位蜡质质量比最高的仍是宁杞1号，分别是1.20、9.48 mg/g，两部位中蜡质质量比最低的是宁杞10 号，分别为0.75、7.84 mg/g。由此可知，枸杞4 个品种中，蜡质质量比最高的是宁杞1 号，且各部位蜡质质量比均高于其他品种。综合3 个部位蜡质质量比排序，由大到小依次为宁杞1号、宁杞5 号、宁杞7 号、宁杞10 号。

2.3 不同品种枸杞果实、叶片组织结构之间的比较

由表4可知，4个品种中宁杞1号果实的角质层、外果皮、中果皮、内果皮、维管束埋深的厚度最厚，分别为10.46、37.72、423.12、26.88、316.78 μm；宁杞7 号果实的角质层、中果皮、内果皮、维管束埋深的厚度均最小，分别为7.48、374.06、17.40、246.40 μm；宁杞10 号果实的外果皮最薄，为21.98 μm。4 个品种的中果皮厚度没有显著性差异（P>0.05）。

4 个品种叶片的角质层厚度、果皮厚度、维管束埋深如表5所示。枸杞叶片角质层最厚的是宁杞1 号，最薄的是宁杞10 号；叶片最厚的是宁杞10 号，为793.09 μm，最薄的是宁杞1 号，为651.94 μm；维管束埋深最厚的是宁杞1 号，为305.16 μm，维管束埋深最浅的是宁杞10 号，为267.79 μm。角质层厚度、维管束埋深大小均依次为宁杞1 号、宁杞5 号、宁杞7 号、宁杞10 号。

2.4 4个品种抗蚜指数与各个物理指标的相关性比较

抗蚜比值与枸杞物理指标之间的Pearson相关性分析结果（表6）表明，抗蚜比值与外果皮厚度、叶片下表皮厚度、叶片维管束埋深、叶片角质层厚度呈极显著的负相关，即外果皮厚度、叶片下表皮厚度、叶片维管束埋深、叶片角质层厚度数值越大，抗蚜比值越低，则抗蚜性评价越高，相关系数为-0.678~-0.757。枸杞果实蜡质质量比、果实角质层厚度、叶片蜡质质量比、叶片上表皮厚度与抗蚜比值之间呈显著的负相关，即当枸杞果实蜡质质量比、果实角质层厚度、叶片蜡质质量比、叶片上表皮厚度数值越大，抗蚜比值越低，则抗蚜性评价越高，对蚜虫的抗性越强，相关系数为-0.449~-0.551。抗蚜比值与叶片厚度存在极显著正相关性，即叶片越厚，抗蚜比值越大，则抗蚜性评价越低，对蚜虫的抗性越弱，相关性系数为0.731。嫩梢蜡质质量比、中果皮厚度、内果皮厚度、果实维管束埋深与抗蚜比值没有相关性，说明嫩梢蜡质质量比、中果皮厚度、内果皮厚度、果实维管束埋深数值的变化与枸杞抗蚜性无直接关系。

3 讨论与结论

试验通过对4 个枸杞品种的13 种物理性状进行比较，得出对蚜虫抗性最强的是宁杞1号。该品种的果实蜡质质量比、外果皮厚度、果实角质层厚度、叶片蜡质质量比、叶片下表皮厚度、叶片维管束埋深、叶片角质层厚度数值在4 个枸杞品种中均最高，且在与抗蚜比值的相关性分析中，上述物理性状与枸杞的抗蚜性存在极显著或显著的负相关，说明上述物理性状数值越高，抗蚜比值越低，抗蚜性评价越高。叶片厚度与抗蚜比值存在极显著正相关，由4 个品种间的比较可知，枸杞叶片越厚，其抗蚜性越弱。

植物利用叶片的蜡质层、角质层厚度、叶片表皮厚度等性状作为其自身防御系统，这些均为植物本身基因遗传的特性，使其得以在逆境中存活。抗虫品种的选育是物理防治中最简单直接、成本低廉的一种害虫防控措施。植物的物理性状可以直接影响昆虫的选择、取食、繁殖等行为。因此，抗虫品种的种植对害虫可起到有效的自然防控作用^[16-17]。芦屹等^[18]研究发现，蜡质含量越高的棉花品种，对棉蚜的抗性越强。Bergman等^[19]研究发现，紫花苜蓿对苜蓿斑蚜的抗性随着叶片蜡质含量的增大而增强。Wójcicka^[20]提出，叶表蜡质会影响蚜虫的取食探测时间和取食频率，如麦长管蚜（Sitobion avenae）在取食黑小麦时，叶表蜡质的存在显著降低了麦长管蚜的取食次数，并且麦长管蚜取食叶表有蜡质黑小麦的探测时间明显长于取食无叶表蜡质黑小麦的时间。胥苡等^[21]对抗蚜性不同的4 个小麦材料的蜡质含量与抗蚜性进行了研究，发现蜡质含量与抗蚜性成正相关。试验发现，抗蚜品种宁杞1 号的叶片、青果、嫩梢的蜡质质量比显著高于其他3 个枸杞品种，感蚜品种宁杞10 号的最低。

王庆森等^[22]在茶树解剖结构对黑刺粉虱（Aleurocanthus spiniferus）的抗虫性研究中发现，茶树叶片下表皮厚度、角质层厚度较厚的品种，黑刺粉虱的产卵数越低，且存活率也较低，说明叶片下表皮及角质层厚度越厚的茶树品种越不利于黑刺粉虱的刺吸取食，其抗虫性越强，这一结论与本试验的研究结果相符，枸杞叶片下表皮厚度和角质层厚度与蚜量比值存在负相关关系，即下表皮及角质层厚度越厚，棉蚜数量越少，则其抗蚜性越强。赵延霞^[23]也得出相似的结论，在研究沙棘解剖组织结构对沙棘木蠹蛾（Holcocerus hippophaecolus）的抗性中发现，沙棘叶片下表皮厚度越厚，叶片紧密度越大，其抗虫性越强。

通过对枸杞叶片维管束埋深程度与蚜量比值的相关性分析发现，维管束埋深程度与蚜量比值呈负相关，即维管束埋深越深，棉蚜数量越少，抗蚜性则越强。这一结论与任佳等^[24]的研究结果相符。任佳等^[24]通过对瓜蚜种群趋势指数与叶片维管束埋深、蜡质含量等物理性状进行相关性分析发现，维管束埋深程度与黄瓜的抗蚜性成正比，即维管束埋深越深，黄瓜的抗蚜性越强^[17]。何菁等^[25]也认为维管束埋深程度与抗虫性成正相关，维管束埋深越深，烟粉虱（Bemisia tabaci）对寄主植物辣椒叶片的选择取食越少。

宁夏地区4 个主栽枸杞品种的抗蚜等级：宁杞1 号为高抗品种，宁杞5 号、宁杞7 号为抗性品种，宁杞10 号为感蚜品种。此结果表明宁杞10 号在抗蚜性方面存在缺陷，这为今后新品种的育种方向提供了参考。

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基金资助

国家自然科学基金项目(31660630)