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为解决窄翅小卷蛾（Tephritis angustipennis）对紫菀属植物生长繁殖的威胁，青海大学研究人员开展了紫菀属植物抗虫性研究。结果表明不同紫菀品种抗性不同，明确了相关生理生化机制。该研究为紫菀属植物害虫防治和品种选育提供依据。
在青藏高原的三江源区，紫菀属植物正面临着一场严峻的 “生存挑战”。紫菀属植物用途广泛，既能作为中药材发挥药用价值，又能在园林景观中增添色彩，还能在生态修复工作中贡献力量。然而，窄翅小卷蛾（Tephritis angustipennis）的出现，打破了它们原本平静的生长环境。这种害虫寄生在紫菀的果实上，大量幼虫在花朵中发育，它们贪婪地啃食种子，导致紫菀种子无法正常形成和成熟，产量大幅下降，不仅造成了严重的经济损失，还阻碍了紫菀遗传资源的收集。
此前，针对紫菀的研究大多集中在物种分类、药用成分等方面，却鲜有人关注不同紫菀品种对窄翅小卷蛾的抗性评估及诱导防御机制。为了解开这个谜团，青海大学的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们精心挑选了十种紫菀品种，对其抗虫性展开深入探究。研究人员不仅详细调查了害虫的发生情况，还测定了紫菀体内的次生代谢产物含量和抗氧化酶活性，试图从生理生化层面揭示紫菀的抗虫秘密。
经过一系列严谨的研究，研究人员收获了丰硕的成果。他们发现，这十种紫菀品种对窄翅小卷蛾的抗性存在显著差异。基于此，研究人员将这些品种分为四大类：高抗品种（HR），仅阿尔泰紫菀（Aster altaicus，MQAA）一种；中抗品种（MR），包括星舌紫菀（Aster asteroides，DRAA）、柔弱紫菀（Aster flaccidus，QLAF）、东俄洛紫菀（Aster tongolensis，BMAT）、多枝紫菀（Aster poliothamnus，MQAP）；中感品种（MS），包含重羽紫菀（Aster diplostephioides，QLAD）、少花紫菀（Aster souliei，DRAS）；高感品种（HS），有重羽紫菀（A. diplostephioides，MQAD）、云南紫菀拉卜楞变种（Aster yunnanensis var. labrangensis，MQAY）、法氏紫菀（Aster farreri，MQAF）。
进一步研究发现，HR 和 MR 品种在防御酶系统方面表现卓越。它们的过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL），以及胰蛋白酶抑制剂（TI）、糜蛋白酶抑制剂（CI）等防御酶和抑制酶的活性，显著高于 MS 和 HS 品种。在面对害虫侵害时，这些酶迅速 “集结”，积极参与防御反应。例如，CAT 和 SOD 能及时清除害虫入侵产生的活性氧（ROS），保护植物细胞免受损伤；PPO 和 PAL 则参与合成木质素、黄酮类等化合物，加固植物细胞壁，阻止害虫进一步侵害。
同时，HR 和 MR 品种的次生代谢产物也发挥着重要作用。它们体内的单宁（TN）、黄酮类化合物（FN）等含量较高，而丙二醛（MDA）含量较低。TN 可以与昆虫肠道内的蛋白质和消化酶结合，抑制昆虫的生长发育；FN 能够干扰昆虫的基因表达；MDA 作为细胞膜损伤的生物标志物，其低含量意味着细胞膜损伤较小，植物的抗虫能力更强。
通过冗余分析、相关性分析和逐步回归分析，研究人员还发现，MDA、TN、FN 等次生代谢产物以及抗氧化酶活性，是影响紫菀抗虫性的关键因素。这些研究结果发表在《Scientific Reports》期刊上。
在这项研究中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过系统的野外调查，结合网捕、震枝等方式，全面了解窄翅小卷蛾在紫菀上的发生情况，并对紫菀品种进行准确鉴定和抗性分级。其次，采用分光光度法，测定紫菀花朵中各种酶的活性以及次生代谢产物的含量。最后，运用 ArcGIS、SPSS 等软件进行数据分析，明确各因素之间的关系。
研究结果具体如下：
- 窄翅小卷蛾抗性差异分析及虫害分级：通过调查发现，不同紫菀品种上窄翅小卷蛾卵和幼虫的种群密度差异显著。根据害虫种群密度和植物受害率，将十种紫菀品种分为 HR、MR、MS 和 HS 四类。
- 不同抗性品种保护酶系统中 SOD、CAT 和 POD 活性的变化与差异：不同紫菀品种及窄翅小卷蛾的不同侵害程度，对 CAT、POD 和 SOD 的活性有显著影响。HR 和 MR 品种在非取食和取食条件下，这些酶的活性普遍高于 MS 和 HS 品种。在害虫侵害过程中，不同抗性品种的酶活性呈现出不同的变化趋势，HR 和 MR 品种能更好地维持较高的防御酶活性。
- 不同抗性品种防御酶系统中 PPO、PAL 活性的变化与差异：PPO 和 PAL 的活性在不同紫菀品种和侵害程度下差异显著。HR 和 MR 品种在害虫侵害后，PPO 和 PAL 活性呈现出先下降后上升的趋势，且在中后期显著高于 MS 和 HS 品种，表明它们在植物防御中发挥着重要作用。
- 不同抗性品种抑制酶系统中 TI 和 CI 活性的变化与差异：TI 和 CI 的活性受紫菀品种和侵害程度的显著影响。HR 和 MR 品种在害虫侵害后，TI 和 CI 活性显著增加，而 MS 和 HS 品种则表现出稳定或下降的趋势，说明抗性品种的抑制酶在抗虫过程中起着关键作用。
- 不同抗性品种抗虫化合物活性的变化与差异：MDA、TN、TP 和 FN 的含量受品种和侵害程度的显著影响。HR 和 MR 品种维持较高的 TN、TP 和 FN 水平，较低的 MDA 含量；而 MS 和 HS 品种则相反。在害虫侵害后，不同抗性品种的这些化合物含量变化趋势不同，进一步证明了抗性品种在维持代谢平衡和抗虫方面的优势。
- 不同损伤水平下紫菀抗性指标与种群密度的关系：通过冗余分析、相关性分析和逐步回归分析，发现 MDA、TN、TP、FN 和各种酶活性强烈影响着不同损伤水平下的昆虫种群密度。MDA、FN 和 TN 含量是影响害虫密度的关键因素，在不同侵害阶段发挥着不同的作用。
在研究结论与讨论部分，研究人员指出，植物的抗性与害虫种群密度呈负相关，不同抗性紫菀品种在防御酶活性、次生代谢产物含量等方面存在显著差异。这些差异揭示了紫菀抗虫的生理生化机制，为紫菀属植物的害虫防治和品种选育提供了重要依据。例如，在实际生产中，可以优先选择高抗和中抗品种进行种植，减少化学农药的使用，实现可持续的农业发展；同时，对于抗性较弱的品种，可以通过基因工程等手段，增强其防御酶活性和次生代谢产物的合成，提高抗虫能力。此外，该研究也为其他植物的抗虫研究提供了参考，推动了植物抗虫领域的发展。这项研究成果犹如一盏明灯，为紫菀属植物的保护和利用照亮了前行的道路。
