葉綠素熒光技術(shù)植保領(lǐng)域應用—蟲(chóng)癭檢測

一些蚜蟲(chóng)、雙翅目和蜂類(lèi)等昆蟲(chóng)侵入、寄生在植物上產(chǎn)卵或產(chǎn)生一些分泌物時(shí)，會(huì )刺激植物細胞加速分裂，導致異常分化和增生，從而使植物組織上形成囊狀、球狀等畸形構造，即蟲(chóng)癭（insect gall）。蟲(chóng)癭的形態(tài)多樣，有些甚至能夠模仿植物的果實(shí)，以此來(lái)保護內部的幼蟲(chóng)，具有一定的迷惑性。

蟲(chóng)癭和植物之間是一種復雜的相互作用關(guān)系，昆蟲(chóng)通過(guò)蟲(chóng)癭來(lái)獲取植物的營(yíng)養，而蟲(chóng)癭的形成則會(huì )引起植物產(chǎn)生某些防御反應從而產(chǎn)生一些化學(xué)物質(zhì)來(lái)抵抗昆蟲(chóng)侵害，某些蟲(chóng)癭給宿主植物帶來(lái)益處，如小黃蜂在金合歡上產(chǎn)生的蟲(chóng)癭光合效率會(huì )高于無(wú)癭葉片，而許多蟲(chóng)癭則會(huì )影響植物的正常生理功能，比如光合作用、養分運輸等。

通過(guò)葉綠素熒光測量技術(shù)，可以對蟲(chóng)癭進(jìn)行檢測，了解昆蟲(chóng)對植物光合生理活性的影響，有助于了解植物與昆蟲(chóng)間的相互作用，以及植物如何適應和響應這些相互作用，為植物的種植、生產(chǎn)等提供蟲(chóng)害防治提供參考。

案例一：蟲(chóng)癭對紅果仔葉片細胞結構、組織化學(xué)和光合作用的影響

Eugeniamyia dispar是一種特殊的癭蚊科昆蟲(chóng)，以其在巴西發(fā)現并在 Eugenia uniflora（中文名紅果仔，屬桃金娘科）葉子上形成蟲(chóng)癭而聞名。Rezende等人為了探究E. dispar產(chǎn)生的蟲(chóng)癭如何影響宿主植物葉片結構和功能，以及蟲(chóng)癭組織在光合作用方面的適應性，開(kāi)展了一系列實(shí)驗。

研究中使用了葉綠素熒光成像系統讀非癭葉和成熟蟲(chóng)癭的光合性能進(jìn)行評估，獲得了包括Fv/Fm、(F’m-F’)/F’m、Fo、Fm、Rfd、NPQ等參數。

結果表明，癭組織除了在細胞結構上顯示出細胞肥大，淀粉、蛋白質(zhì)和還原糖等主要分布在癭的幼蟲(chóng)室周?chē)茸兓?/span>為幼蟲(chóng)發(fā)育提供營(yíng)養。癭組織仍保持了低水平的光合作用能力，但葉綠素數量和光合活性均低于非癭葉。

案例二、瑪黛葉粉虱誘導瑪黛巴樹(shù)葉片產(chǎn)生的蟲(chóng)癭光合效率檢測

瑪黛葉粉虱誘導瑪黛巴樹(shù)葉片產(chǎn)生綠色、層間的蟲(chóng)癭，蟲(chóng)癭會(huì )導致宿主植物組織中產(chǎn)生高度的氧化應激，這種脅迫表征是通過(guò)化學(xué)方法檢測到的過(guò)氧化氫來(lái)體現的。為了深入了解蟲(chóng)癭組織光合活力和高氧化脅迫之間的關(guān)系，DC Oliveira等人先假設在蟲(chóng)癭的發(fā)育過(guò)程中積累了高水平的營(yíng)養物質(zhì)來(lái)滿(mǎn)足局部光合作用的維持和昆蟲(chóng)活動(dòng)。此外，低水平的光合作用可能有助于保證氧氣的產(chǎn)生和二氧化碳的消耗，避免蟲(chóng)癭組織中的缺氧和高碳酸血癥。

之后進(jìn)行了一系列檢測驗證，包括對蟲(chóng)癭的葉綠素分布、光合作用等檢測，以及過(guò)氧化氫和酚類(lèi)衍生物的組織化學(xué)測試等，以確認生物脅迫的存在并確定可能發(fā)生脅迫消散的位點(diǎn)。其中，葉綠素熒光測量技術(shù)便被用來(lái)監測蟲(chóng)癭和正常葉片的光合特性，

結果表明，蟲(chóng)癭部位的Fv/Fm、φPSII和Rfd值均低于非瘤組織，表明蟲(chóng)癭光合效率更低，活性減弱，對脅迫更敏感。結合其他相關(guān)分析，可知盡管蟲(chóng)癭組織受蟲(chóng)癭內昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)的影響，其光合作用活性較低，但仍可維持一定的組織穩定性和有氧代謝。       

參考文獻：

[1] Rezende U C, Moreira A S F P, Kuster V C, et al. Structural, histochemical and photosynthetic profiles of galls induced by Eugeniamyia dispar (Diptera: Cecidomyiidae) on the leaves of Eugenia uniflora (Myrtaceae)[J]. Revista de Biología Tropical, 2018, 66(4): 1469-1480.

[2] Oliveira D C, Moreira A S F P, Isaias R M S, et al. Sink status and photosynthetic rate of the leaflet galls induced by Bystracoccus mataybae (Eriococcidae) on Matayba guianensis (Sapindaceae)[J]. Frontiers in Plant Science, 2017, 8: 1249.

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