一些蚜蟲,、雙翅目和蜂類等昆蟲侵入,、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(xì)胞加速分裂,,導(dǎo)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(gòu)造,,即蟲癭(insect gall)。蟲癭的形態(tài)多樣,,有些甚至能夠模仿植物的果實(shí),,以此來(lái)保護(hù)內(nèi)部的幼蟲,具有一定的迷惑性,。
蟲癭和植物之間是一種復(fù)雜的相互作用關(guān)系,,昆蟲通過蟲癭來(lái)獲取植物的營(yíng)養(yǎng),而蟲癭的形成則會(huì)引起植物產(chǎn)生某些防御反應(yīng)從而產(chǎn)生一些化學(xué)物質(zhì)來(lái)抵抗昆蟲侵害,,某些蟲癭給宿主植物帶來(lái)益處,,如小黃蜂在金合歡上產(chǎn)生的蟲癭光合效率會(huì)高于無(wú)癭葉片,而許多蟲癭則會(huì)影響植物的正常生理功能,,比如光合作用,、養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)取?/span>
通過葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量技術(shù),可以對(duì)蟲癭進(jìn)行檢測(cè),,了解昆蟲對(duì)植物光合生理活性的影響,,有助于了解植物與昆蟲間的相互作用,以及植物如何適應(yīng)和響應(yīng)這些相互作用,為植物的種植,、生產(chǎn)等提供蟲害防治提供參考,。
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案例一:蟲癭對(duì)紅果仔葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)、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,,以其在巴西發(fā)現(xiàn)并在 Eugenia uniflora(中文名紅果仔,,屬桃金娘科)葉子上形成蟲癭而聞名。Rezende等人為了探究E. dispar產(chǎn)生的蟲癭如何影響宿主植物葉片結(jié)構(gòu)和功能,,以及蟲癭組織在光合作用方面的適應(yīng)性,,開展了一系列實(shí)驗(yàn)。
研究中使用了葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)讀非癭葉和成熟蟲癭的光合性能進(jìn)行評(píng)估,,獲得了包括Fv/Fm,、(F’m-F’)/F’m、Fo,、Fm,、Rfd、NPQ等參數(shù),。
左圖,,紅果仔枝條上的蟲癭和非癭葉;右圖,,葉綠素?zé)晒獬上窠Y(jié)果
結(jié)果表明,,癭組織除了在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上顯示出細(xì)胞肥大,淀粉,、蛋白質(zhì)和還原糖等主要分布在癭的幼蟲室周圍等變化,,為幼蟲發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)。癭組織仍保持了低水平的光合作用能力,,但葉綠素?cái)?shù)量和光合活性均低于非癭葉,。
案例二、瑪黛葉粉虱誘導(dǎo)瑪黛巴樹葉片產(chǎn)生的蟲癭光合效率檢測(cè)
瑪黛葉粉虱誘導(dǎo)瑪黛巴樹葉片產(chǎn)生綠色,、層間的蟲癭,,蟲癭會(huì)導(dǎo)致宿主植物組織中產(chǎn)生高度的氧化應(yīng)激,這種脅迫表征是通過化學(xué)方法檢測(cè)到的過氧化氫來(lái)體現(xiàn)的,。為了深入了解蟲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(shè)在蟲癭的發(fā)育過程中積累了高水平的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)滿足局部光合作用的維持和昆蟲活動(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,,避免蟲癭組織中的缺氧和高碳酸血癥。
之后進(jìn)行了一系列檢測(cè)驗(yàn)證,,包括對(duì)蟲癭的葉綠素分布,、光合作用等檢測(cè),,以及過氧化氫和酚類衍生物的組織化學(xué)測(cè)試等,以確認(rèn)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?zé)晒鉁y(cè)量技術(shù)便被用來(lái)監(jiān)測(cè)蟲癭和正常葉片的光合特性,
結(jié)果表明,,蟲癭部位的Fv/Fm,、φPSII和Rfd值均低于非瘤組織,表明蟲癭光合效率更低,,活性減弱,,對(duì)脅迫更敏感。結(jié)合其他相關(guān)分析,,可知盡管蟲癭組織受蟲癭內(nèi)昆蟲幼蟲的影響,,其光合作用活性較低,但仍可維持一定的組織穩(wěn)定性和有氧代謝,。
蟲癭和葉綠素?zé)晒獬上窠Y(jié)果
參考文獻(xiàn):
[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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