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2020 , Vol. 36 >Issue 10: 133 - 139

DOI: https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010126

Research article

Effect of Bemisia tabaci B Infestation on Growth of Three Cucurbitaceae Host Plants

  • Liang Xin ,
  • Zhao Haipeng ,
  • Sun Xia ,
  • Xu Yanan ,
  • Jia Zhifei ,
  • Xue Ming
Expand
  • College of Plant Protection, Shandong Agricultural University, Tai’an Shandong 271018

Received date: 2019-01-25

  Request revised date: 2019-04-24

  Online published: 2020-03-19

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(30971906)

Copyright

Copyright reserved © 2020. Chinese Agricultural Association. All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Agricultural Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.
Fold

Abstract

In this study, the effect of Bemisia tabaci B infestation on the growth and development of zucchini, pepo and towel gourd were investigated through measuring the growth indexes and chlorophyll content of these three Cucurbitaceae host plants by ruler measurement, oven drying and spectrophotometry after B. tabaci infestation. The results showed that feeding of B. tabaci B had a significant negative effect on the growth of all the three Cucurbitaceae host plants. After 30 d of infestation, the plant height, stem diameter and leaf area of zucchini all significantly decreased, with an inhibition ratio of 35.08%, 4.38% and 20.73%, respectively, compared with the uninfested plants, and the dry weight was 31.86% lower than that of the control. Plant height of the affected towel gourd significantly reduced compared with that of uninfested control plants, and the inhibition rate was 31.47%, while the stem diameter, leaf area and dry weight of towel gourd were not significantly affected after B. tabaci infestation. Similarly, the stem diameter and dry weight of pepo all obviously decreased compared with that of the control plants, however, the plant height and internode length of pepo increased, with an inhibition rate of -28.69% and -42.63%, respectively. Biochemical assays showed that the leaf chlorophyll content of the three host plants decreased significantly after B. tabaci B infestation, especially the zucchini, of which the chlorophyll a and b content decreased by 68.22% and 64.63%, respectively.

Key words： Bemisia tabaci B; Cucurbitaceae; growth indexes; chlorophyll content

Cite this article

Liang Xin , Zhao Haipeng , Sun Xia , Xu Yanan , Jia Zhifei , Xue Ming . Effect of Bemisia tabaci B Infestation on Growth of Three Cucurbitaceae Host Plants[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020 , 36(10) : 133 -139 . DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010126

0 引言

逆境（生物和非生物）胁迫能够通过影响植物光合作用、激素及蛋白质合成等多项生命进程,进而改变植物的生长表型,降低植物产量[1]。昆虫取食作为常见的生物胁迫因子能够对植物生长产生明显不利影响。其中,咀嚼式口器昆虫取食主要通过破坏叶片组织,降低叶片的光合面积进而影响植物的生长;而刺吸式口器昆虫对寄主的影响较为复杂,可直接吸食植物韧皮部汁液,改变同化产物运输方向,阻碍维管束的运输,破坏植物激素代谢平衡等,从多个方面影响植物的生长,并降低植株产量[2,3,4]。
B烟粉虱作为典型的韧皮部取食昆虫,寄主植物广泛,是蔬菜和园林植物的重要害虫[5]。B烟粉虱通过直接刺吸植物汁液,致使植株生长衰弱,分泌大量蜜露,引发植株煤污病,并能够传播多种植物病毒,在世界范围内给农业生产造成重大损失[2],例如,哈密瓜、黄瓜被B烟粉虱危害后产量显著降低、果实品质下降[6,7]。目前已有研究报道,B烟粉虱危害对植株生长有显著不利影响,并引起多种寄主植物的特异性生理紊乱,如为害茄子、西葫芦、番茄等植株后,植株株高、节间距、叶片干重等生长指标显著降低[8,9,10];为害后茄科番茄果实不规则成熟,烟草植株茎秆及主脉白化;B烟粉虱取食葫芦科南瓜能够导致叶片变白产生“银叶反应”[11,12,13],但对葫芦科其他寄主植物没有银叶反应。
笔者以烟粉虱嗜好的葫芦科寄主西葫芦、丝瓜、瓠瓜为研究对象,测定B烟粉虱取食3种寄主植物,对植物苗期生长指标及叶片叶绿素a、b含量的影响,探讨烟粉虱危害对近源寄主生长影响的差异机制,旨在为进一步揭示B烟粉虱为害寄主植物的机制,为科学评价其生态风险提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2017年4月3日—6月10日在山东农业大学植保学院昆虫学实验室进行。

1.2 供试植物

瓠子品种为‘京福瓠子’,西葫芦品种为‘早青一代’,丝瓜品种为‘五叶丝瓜’。在育苗盘中育苗,温湿度分别控制在(25±1)℃和(70±10)%,光周期14 h:10 h(L:D)。当植株长至3~4片叶时将其移栽到塑料花盆中,每盆1株并用纱网罩住(φ=12 cm,H=10 cm),及时浇水施肥。待寄主植物生长至4叶期时供试验用。

1.3 供试虫源

B烟粉虱采自泰安市郊棉花植株,经北京市农林科学院进行线粒体DNA CO I基因序列鉴定为B烟粉虱,在山东农业大学温室中笼罩盆栽的甘蓝植株上连续饲养多代。

1.4 B烟粉虱为害葫芦科3种寄主植物生长指标的测定

1.4.1 前侵染处理 选取上述生长一致的有4张完全展开叶的葫芦科寄主植株,每6株放在一个罩笼内(50 cm×50 cm×50 cm),按每株200头左右接入B烟粉虱成虫（雌雄比约为1:1）,产卵,分别在接虫后10、20、30天,以有虫植株作为处理植株,以未接虫的健康植株作为对照。
1.4.2 B烟粉虱为害后葫芦科3种寄主植物生长发育指标的测定 选取B烟粉虱取食10、20、30天的寄主植物作为处理植株,并且选取未接虫的长势相同的植株为对照植株,用直尺分别测量对照和处理植株的株高（从植株子叶到顶端的距离）、节间距（植株顶端第1个展开叶向下到第3片叶,每2个叶片之间的节间距,并计算平均节间距）,用游标卡尺分别测量对照和处理植株的茎粗（茎基部的直径）。
1.4.3 B烟粉虱为害后3种寄主植物叶面积和单位面积干重的测定 选取B烟粉虱取食10、20、30天的寄主植物作为处理植株,并且选取未接虫的长势相同的植株为对照植株,每个处理10次重复,每个重复1棵植株,从上往下选取第2~3叶位为上部叶位,使用透明方格法测定叶面积。
选择对照和处理寄主植株从上往下数的第2~3叶作为上部叶,剪下后用直径1 cm的打孔器在每个叶片上均匀打出6个叶圆片,将所有叶圆片称重,随后将取过叶圆片的叶片和取下的叶圆片均放入烘箱60℃恒温烘干后称重,最后计算单位面积干重。
1.4.4 B烟粉虱为害后各个寄主植物叶绿素含量的测定 前处理如1.4.1所述,选取植株自上往下第2~3片叶子进行取样测定。参考文献[14]采用乙醇提取和分光光度计法进行测定。以96%乙醇为空白,在波长665、649 nm下测定光密度,分别计算叶绿素a、叶绿素b。求得色素的浓度后再计算组织中各色素的含量。

1.5 数据分析

利用Excel 2010和SPSS 16.0版本对测定的数据进行计算与分析,方差分析采用独立样本t检验和单因素方差分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物株高和茎粗的影响

由表1~2可以看出,B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物生长的影响是不同的,B烟粉虱危害显著抑制了西葫芦、丝瓜株高的生长,其中以西葫芦抑制作用最为显著,当烟粉虱为害30天后,抑制率分别为35.08%、31.47%,B烟粉虱为害显著抑制西葫芦茎粗的增加,抑制率为4.38%;对丝瓜茎粗没有显著影响。B烟粉虱为害导致瓠子株高显著增加,茎粗显著降低,抑制率分别为-28.69%和40.83%。由此看出,B烟粉虱危害对不同寄主植物的生长均有不利影响。
表1 B烟粉虱危害对3种寄主植物株高生长量的影响
寄主 处理 株高/cm 30 d抑制率/%
0 d 10 d 20 d 30 d
瓠子 CK 6.03±0.58a 25.22±3.02b 64.19±6.55b 113.54±4.78b -28.69±1.84
T 6.02±0.47a 37.98±3.20a 86.18±4.43a 143.67±5.38a
西葫芦 CK 7.49±0.20a 11.04±0.36a 13.53±0.33a 16.35±0.36a 35.08±1.96
T 7.30±0.23a 10.73±0.45a 12.22±0.36b 13.10±0.43b
丝瓜 CK 13.08±0.29a 31.93±1.22a 45.14±1.23a 60.36±2.58a 31.47±0.81
T 13.84±0.34a 28.99±1.10a 39.29±1.05b 46.09±1.37b
表2 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物茎粗的影响
寄主 处理 茎粗/cm 30 d抑制率/%
0 d 10 d 20 d 30 d
瓠子 CK 0.469±0.010a 0.583±0.016a 0.615±0.014a 0.654±0.014a 40.83±1.88
T 0.459±0.013a 0.520±0.014b 0.536±0.020b 0.571±0.019b
西葫芦 CK 0.452±0.013a 0.545±0.010a 0.583±0.009a 0.613±0.008a 4.38±5.13
T 0.419±0.009a 0.508±0.010a 0.544±0.011b 0.565±0.011b
丝瓜 CK 0.254±0.005a 0.270±0.005a 0.277±0.005a 0.301±0.009a -32.35±36.39
T 0.259±0.005a 0.272±0.005a 0.282±0.003a 0.318±0.017a

2.2 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物节间距的影响

由表3可以看出,B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物节间距影响不同,并且随着烟粉虱危害时间的延长,对寄主植物的影响显著。B烟粉虱为害西葫芦后,抑制了西葫芦节间的伸长,抑制率为41.74%,对丝瓜节间的伸长没有显著影响。但瓠瓜的节间的伸长有促进作用,抑制率为-42.63%。

2.3 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物节间数的影响

由表4可知,B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物的节间数影响不同,抑制丝瓜、西葫芦的节间数的增加,烟粉虱为害30天后,与对照相比,丝瓜、西葫芦节间数分别减少了1.8、1.1个/株;瓠子节间数的增加了4.2个/株。随着危害时间的延长,烟粉虱对寄主植物的影响加重。

2.4 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物叶面积的影响

由表5可知,B烟粉虱危害3种寄主植物叶面积的影响是有差异的。与无虫对照相比,B烟粉虱危害西葫芦显著抑制叶面积的增加,随着危害时间的延长影响愈加显著,接虫后30天,其为害对西葫芦叶面积的抑制率为20.73%;对丝瓜叶片生长没有显著影响;但促进了瓠瓜叶面积的增加,抑制率为-17.31%。
表3 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物节间距的影响
寄主 处理 节间距/cm 30 d抑制率/%
0 d 10 d 20 d 30 d
瓠子 CK 0.69±0.14a 6.42±0.48b 8.01±0.24b 8.27±0.18b -42.63±0.93
T 0.58±0.11a 8.29±0.63a 11.00±0.16a 11.43±0.30a
西葫芦 CK 0.41±0.07a 1.15±0.11a 1.68±0.15a 2.28±0.14a 41.74±4.41
T 0.39±0.05a 0.75±0.06b 0.90±0.07b 1.50±0.14b
丝瓜 CK 0.36±0.12a 4.15±0.57a 7.46±0.50a 7.94±0.37a 2.94±1.8
T 0.43±0.11a 4.65±0.59a 7.64±0.37a 7.76±0.40a
表4 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物节间数的影响 个/株
寄主 处理 0 d 10 d 20 d 30 d
瓠子 CK 4.9±0.2a 7.8±0.2b 12.3±0.3b 18.5±0.4b
T 5.0±0.1a 8.9±0.2a 13.8±0.5a 22.7±0.6a
丝瓜 CK 4.0±0.2a 6.2±0.3a 8.5±0.3a 11.9±0.6a
T 4.2±0.2a 5.5±0.1b 7.3±0.2b 10.1±0.3b
西葫芦 CK 3.1±0.1a 4.2±0.1a 5.5±0.1a 7.9±0.2a
T 2.9±0.1a 3.8±0.1b 4.8±0.1b 6.8±0.2b
表5 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物叶面积的影响
寄主 处理 叶面积/cm2 30 d抑制率/%
0 d 10 d 20 d 30 d
瓠子 CK 5.7±1.3a 51.4±3.6b 114.9±2.9b 135.1±5.6b -17.31±4.42
T 7.8±2.1a 79.4±5.9a 134.9±4.6a 156.2±3.4a
西葫芦 CK 3.2±0.8a 44.8±5.0a 77.6±5.1a 116.1±5.2a 20.73±2.18
T 3.4±0.6a 41.9±6.3a 63.3±2.1b 92.1±2.6b
丝瓜 CK 6.7±1.5a 18.2±2.0a 28.9±1.6a 47.2±1.1a 4.55±3.9
T 6.6±1.1a 14.4±1.8a 26.1±1.6a 44.5±1.7a

2.5 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物叶片单位面积干重的影响

由图1可以看出,B烟粉虱危害导致不同寄主植物单位叶面积干重显著减少。当B烟粉虱为害30天时,瓠子、丝瓜和西葫芦单位叶面积的干重分别降低了31.25%、32.43%和31.86%。由此看出,B烟粉虱为害对叶片生长有不利影响,且随着危害的延长影响作用显著。

2.6 B烟粉虱危害对葫芦科3种寄主植物叶绿素含量的影响

B烟粉虱危害降低了西葫芦、瓠子、丝瓜叶片叶绿素的含量。由图2可以看出,B烟粉虱危害30天时,叶绿素a含量分别降低了68.22%、35.82%和31.31%。由图3可以看出B烟粉虱为害30天时,叶绿素b含量分别降低了64.63%、27.41%和33.71%。由此可以看出,B烟粉虱危害对不同寄主植物叶绿素a、b含量的影响也不同,对西葫芦叶绿素含量影响最为显著。
图1 B烟粉虱取食对瓠子、西葫芦、丝瓜单位叶面积干重的影响
图2 B烟粉虱取食对瓠子、西葫芦、丝瓜叶绿素a含量的影响
图3 B烟粉虱取食对瓠子、西葫芦、丝瓜叶绿素b含量的影响

3 结论

笔者的研究结果表明,B烟粉虱取食对葫芦科3种寄主植物的生长有不利影响,与对照植株相比,B烟粉虱为害后西葫芦株高、茎粗、节间距、叶面积和单位面积干重均显著降低;为害丝瓜后显著降低其株高、单位叶面积干重,但对茎粗、叶面积没有显著影响;为害瓠瓜后导致株高、节间距显著增加,但茎粗显著降低,叶面积较对照显著增加,而单位面积干重显著降低。
除植物生长、叶面积的变化受到B烟粉虱影响外,叶绿素含量的变化也与B烟粉虱为害有关。B烟粉虱为害3种寄主后显著降低叶片叶绿素a、b含量,对西葫芦影响最为显著,这可能与B烟粉虱为害引起的西葫芦银叶病有关。

4 讨论

刺吸式口器昆虫从植物中汲取大量的碳水化合物,消耗植株的碳水化合物的储量,并严重影响植物的长期生长,长期取食会导致植物衰弱甚至死亡[15,16]。烟粉虱是典型的刺吸式口器昆虫,目前已经有报道表明烟粉虱为害直接影响了寄主植物生长和产量,如生菜[17,18]、花椰菜[19,20]、哈密瓜[21]、黄瓜[7]和棉花[22]等。同时,B烟粉虱为害引起寄主植物特异性生理紊乱,如番茄的不规则成熟[12]、南瓜银叶[23]、烟草白脉[24]以及青萝卜白心[25]等。B烟粉虱为害对生长的不利影响不仅是在不同科的寄主植物上表现,本研究发现,B烟粉虱为害对葫芦科不同属的寄主植物生长有显著的不利影响,且对不同属的寄主植物不利影响不相同。本研究结果对评价B烟粉虱为害不同寄主植物受害程度和损失、确定防治指标具有较重要的参考意义。
此外,刺吸式口器昆虫危害对寄主植物光合作用也有显著的不利影响。植物光合作用的高低决定着植物的生长发育和生产力的大小[26],叶绿素是植物进行光合作用的重要色素,其含量高低可以在一定程度上反映光合作用水平,叶绿素含量降低,光合作用减弱,导致植株生长受抑制,生物量下降[6]。本研究发现B烟粉虱为害导致寄主植物叶绿素a、b含量显著降低,其中西葫芦降低最为显著,叶面表现出明显的银叶反应,对西葫芦的生长抑制作用最明显。因此,叶绿素含量降低,影响光合作用是导致对寄主植物生长抑制的重要因素之一。李庆亮[27]研究发现B烟粉虱为害烟草导致叶绿素a、b含量显著降低,植株生长受到明显抑制。麦二叉蚜取食高粱导致叶片叶绿素含量和光合速率显著降低,且光合速率与叶绿素含量呈正相关[22]。
B烟粉虱作为一种外来入侵害虫,其危害能够导致寄主植物产生特异性生理紊乱。前期的研究发现,B烟粉虱取食烟草等寄主植物能诱导寄主植物产生防御反应,在与土著昆虫的竞争优势中发挥重要的作用[11,28-29]。有研究认为刺吸式口器昆虫蚜虫取食寄主后造成了植物资源从生长到诱导防御物质的重新分配[30,31]。本研究发现B烟粉虱为害葫芦科3种寄主植物后,对瓠瓜、丝瓜、西葫芦的生长有不利影响,这很有可能是B烟粉虱危害后,寄主植物体内有限的资源分配在防御上影响植株的生长,这在后续的试验中将进一步研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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