植物与昆虫互作中的化学响应
植物与昆虫互作中的化学响应
【摘要】：植物与昆虫作为生物界的重要组成部分,它们为了各自的繁衍生存利用着化学物质发生着彼此影响。课题组对京桃与桃蚜的化学作用关系进行了研究。野外观察发现,桃蚜对京桃叶的危害较大,部分植物80%枝条上的叶片都有虫瘿寄生。虫瘿的颜色有绿色和红色两种,其中树荫区域虫瘿颜色较浅为绿色,而阳光充足区域大多呈现红色。进一步通过UV辐射量检测发现,红色虫瘿区域的UV-B和UV-C辐射量明显高于绿色虫瘿区域。对绿色和红色虫瘿中的造瘿昆虫桃蚜进行形态和分子信息比对发现,两个组织部位的蚜虫相同,由此推测京桃虫瘿的红色色素与UV辐射相关。通过HPLC及UPLC-MS/MS分析发现,与正常叶子相比,绿色和红色虫瘿中的绿原酸和芦丁的含量增加,且红色虫瘿中的花青素类化合物显著增加。通过化学分离鉴定结合分析,发现红色虫瘿中的花青素为C3G和C3R。进一步利用UPLC-MS/MS分析发现,UV-B和UV-C对绿色虫瘿照射3小时(模拟野外照射)后,绿色虫瘿部位中的C3G和C3R含量显著增加。生物活性测试发现,绿色虫瘿中的酚类化合物对植食性昆虫棉铃虫的生长具有抑制作用,而对桃蚜的生长无明显毒杀活性,表明酚类化合物为京桃的防御性物质,推测专食性昆虫已经对这些酚类物质表现出适应性。对虫瘿进行UV-B和UV-C照射发现,红色虫瘿中桃蚜的死亡率明显低于绿色虫瘿。采用与虫瘿中相同量的花青素涂抹于正常京桃叶表,之后再进行UV-B和UV-C照射发现,化合物C3G和C3R为桃蚜防御UV起到了一定的保护作用,对防御UV-C辐射的保护作用较为显著,由此说明红色虫瘿中的花青素C3G和C3R为桃蚜提供防御紫外线的功能。综上所述,桃蚜取食京桃叶片后改变了叶片的形态和构造,植物正调控部分酚类次生代谢产物的合成,这些物质为昆虫提供了防御其它植食性昆虫和UV辐射伤害的功能,表明在桃蚜与京桃叶互作体系中昆虫利用了植物的化学防御反应。
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