氮脅迫對玉米與甜菜夜蛾化學(xué)生態(tài)機制的影響.pdf

1、氮脅迫是最重要的環(huán)境脅迫因子之一，可以改變寄主植物的營養(yǎng)質(zhì)量和防御昆蟲的能力。本項研究探討了氮脅迫對玉米（Zea mays L.）與甜菜夜蛾(Spodoptera exiguaHübner)之間的相互作用機制和化學(xué)生態(tài)效應(yīng)。氮脅迫可以引起玉米營養(yǎng)質(zhì)量的下降和次生代謝物質(zhì)的增加，間接影響了甜菜夜蛾的寄主選擇偏好和適合度;氮脅迫和學(xué)習(xí)行為也可以對甜菜夜蛾營養(yǎng)調(diào)控機制產(chǎn)生影響。研究結(jié)果如下:
　　 1.氮脅迫對玉米營養(yǎng)質(zhì)量和甜菜夜蛾行

2、為、適合度的影響
　　 氮脅迫對玉米的相對含水量沒有影響，但直接降低了玉米的營養(yǎng)質(zhì)量[氮含量、蛋白質(zhì)與碳水化合物的比例(P/C)]，影響了營養(yǎng)的均衡性(P/C)，間接抑制了甜菜夜蛾的取食偏好和幼蟲的適合度。
　　 損傷和昆蟲取食等物理脅迫沒有影響玉米氮含量和能量的供給，但顯著降低了高氮玉米的相對含水量和營養(yǎng)的均衡性。高氮損傷處理的葉片與健康葉片相比，顯著抑制了甜菜夜蛾取食偏好性和適合度;而損傷處理對取食低氮葉片的甜菜夜蛾

3、取食偏好和適合度沒有影響。我們推測玉米營養(yǎng)的均衡性的降低可能是影響甜菜夜蛾選擇性和適合度的原因之一。
　　 2.氮脅迫對玉米防御物質(zhì)和甜菜夜蛾選擇的影響
　　 氮脅迫不僅影響到健康玉米的體內(nèi)次生代謝化合物的合成，也影響了被甜菜夜蛾取食后玉米的防御（防御酶系和酚類化合物）能力。甜菜夜蛾取食顯著提高了玉米體內(nèi)的脂氧合酶、過氧化物酶和多酚氧化酶的含量。高氮玉米能夠長期維持所誘導(dǎo)的防御信號—脂氧合酶保持較高的水平，且能引起過氧化

4、物酶的積累。甜菜夜蛾幼蟲取食引起低氮玉米多酚氧化酶活性的增加。
　　 高氮與低氮玉米均含有香草酸、咖啡酸和單寧酸三種酚類物質(zhì)。氮脅迫和甜菜夜蛾取食都引起了香草酸含量升高。低氮玉米葉片被取食后，誘導(dǎo)合成咖啡酸的能力高于高氮玉米。單寧酸的含量沒有受到氮處理和甜菜夜蛾取食的影響。低氮玉米組成型酚酸的含量高于高氮玉米，但高氮玉米誘導(dǎo)型酚酸的含量高于低氮玉米。
　　 氮脅迫和幼蟲取食誘導(dǎo)通過影響玉米的防御能力，降低甜菜夜蛾初孵幼蟲

5、的取食選擇率和雌成蟲的產(chǎn)卵選擇率。研究結(jié)果表明，在氮脅迫下，植物以碳為基礎(chǔ)的組成型防御酚類物質(zhì)升高，以抵御昆蟲取食。昆蟲取食沒有影響氮脅迫植物生長和防御的資源調(diào)控。
　　 3.玉米中酚類化合物對甜菜夜蛾選擇和適合度的影響
　　 玉米葉片中羥基肉桂酸類（阿魏酸、對香豆酸、咖啡酸）化合物對甜菜夜蛾幼蟲的取食選擇性和適合度影響較大，羥基苯甲酸類（香草酸、丁香酸）化合物的影響則相對較小。
　　 低氮玉米被甜菜夜蛾取食后體

6、內(nèi)咖啡酸含量增加，可以降低幼蟲的寄主選擇偏好和適合度。氮含量和取食誘導(dǎo)均可以引起玉米體內(nèi)香草酸含量的變化，但對甜菜夜蛾幼蟲并未起到防御的作用。
　　 4.氮脅迫和學(xué)習(xí)行為調(diào)控下的甜菜夜蛾營養(yǎng)調(diào)控策略
　　 昆蟲具有三種營養(yǎng)調(diào)節(jié)機制:取食前調(diào)節(jié)、取食后調(diào)節(jié)和學(xué)習(xí)行為。氮含量降低未影響甜菜夜蛾幼蟲的取食前調(diào)節(jié)（取食選擇率和取食面積），但幼蟲可通過提高取食量，增加排泄率，改變?nèi)∈澈鬆I養(yǎng)調(diào)節(jié)的能力，提高自身的適合度。
　　

7、 高氮玉米的取食經(jīng)歷使甜菜夜蛾幼蟲獲得誘導(dǎo)嗜好性學(xué)習(xí)，通過取食前和取食后營養(yǎng)調(diào)節(jié)機制，影響營養(yǎng)的獲得和利用。取食經(jīng)歷使甜菜夜蛾幼蟲增加了對高氮玉米葉片的偏好。“近期經(jīng)歷”與“遠期經(jīng)歷”相比顯著提高了營養(yǎng)轉(zhuǎn)化的能力，并降低了幼蟲自身的代謝率。
　　 低氮玉米的取食經(jīng)歷的甜菜夜蛾獲得了習(xí)慣性反應(yīng)和厭惡性學(xué)習(xí)兩種不同的行為反應(yīng)。“近期經(jīng)歷”借助習(xí)慣性學(xué)習(xí)，增加了幼蟲的生長、消耗和營養(yǎng)轉(zhuǎn)化等能力，降低了自身代謝率，提高了取食后的營養(yǎng)調(diào)