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杭白菊（Chrysanthemum morifolium Ramat cvHangbaiju）为“浙八味”中药材之一，原产地是浙江省桐乡市，其种苗已被国内外广泛引种。菊小绿叶蝉(Empoasca flavescens F.)刺吸为害杭白菊植株叶片和花瓣，基于本组前期的菊园叶蝉种群动态调查和叶蝉在杭白菊不同品种上取食行为的EPG监测，本研究探讨杭白菊不同品种抗叶蝉性能的差异。早小洋菊、晚小洋菊、异种大白菊作为桐乡市杭白菊的3个主栽品种，它们对虫害的抗感性机制鲜见报道。遂引入叶蝉取食为害、胁迫杭白菊叶片，从杭白菊植株体内防御酶系活性的波动、防御酶基因的调控表达、蝉害叶片挥发物的改变等方面综合评价杭白菊品种间的抗性差异并探讨关联的生理生化机制。主要研究内容及结果如下：
1．杭白菊3个主栽品种抗叶蝉胁迫的防御酶系生理响应研究：在实验室环境中，设定叶蝉为害时间（0h、12h、24h、48h、96h）与为害程度（10头/株，30头/株），研究杭白菊叶片过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、脂氧合酶（LOX）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）5种防御酶酶活的动态变化规律。结果表明：①杭白菊叶片在叶蝉为害胁迫下5种防御酶活力普遍升高，每种酶的响应时间不同，且强度不同；其中POD、LOX在蝉害之后12h-24h酶活力较高，PPO在24h-48h酶活力较高，而PAL在48h-96h酶活力较高，CAT在0h-12h酶活力较高，24h-96h呈现上下波动变化趋势；②主效应分析表明杭白菊品种、叶蝉为害时间、为害程度对5种防御酶活力皆有显著影响（P＜0.05），并且叶蝉为害时间与为害程度对防御酶活的影响有交互作用，其中对CAT、PPO、LOX酶活力影响达到极显著水平（P＜0.01）；③叶蝉重度为害的杭白菊叶片的酶活普遍高于轻度为害叶片的酶活，菊叶的PPO与POD、PAL、LOX，菊叶LOX与POD酶活的变化存在显著正相关关系（P＜0.05），表现出一定的协同抗虫性。
2．杭白菊防御酶基因应对蝉害胁迫的表达规律研究：叶蝉刺吸为害处理杭菊叶片，为害0h、6h、12h、24h、48h、96h后取样，利用荧光定量PCR检测不同处理样品中pod、ppo、pal3个防御酶基因的表达量，并分析基因表达量与酶活变化的关联。结果表明：①叶蝉胁迫导致了叶片pod、ppo、pal3个防御酶基因的表达量升高，普遍高于对照组，不过在3个品种间表达规律存在差异；②在早小洋菊中pod、晚小洋菊与异种大白菊中pal基因表达量与其酶活变化存在一定的正相关，关联系数分别是0.621、0.639、0.620，而在其他基因与酶活变化无显著关联。因此，防御酶基因可在一定程度上调控防御酶的动态变化。
3．菊小绿叶蝉为害诱导杭白菊的挥发物变化：采用动态吸附法收集杭白菊叶挥发物，经GC-MS检测，发现杭白菊3个品种在叶蝉取食为害后，所释放的挥发物种类及相互比例皆发生了变化。结果如下：①早小洋菊的蝉害叶片挥发物中测出了青叶醇、β-月桂烯、β-罗勒烯、2-茨醇、异环柠檬醛、桃金娘烯醛、马鞭草烯酮、土荆芥油精、异佛尔酮、古巴烯、大根香叶烯、蛇麻烯，(+)-香橙烯、2,6,6-三甲基-1,3-环己二烯-1-甲醛、15-十七碳烯醛；晚小洋菊的蝉害叶片中测出了正已醛、反-2-己烯醛、甲酸正己酯、异胡椒醇，(1R)-桃金娘烯醛、古巴烯、环戊醇、α-人参烯、β-人参烯；异种大白菊的蝉害叶片中检出了正已醛、反-2-己烯醛、1-辛烯-3-醇、乙酸叶醇酯，α-萜品烯、2-（1,1-二甲基乙基）-苯酚、15-十七碳烯醛等；②检出早小洋菊、晚小洋菊、异种大白菊健康叶片挥发物中49种、39种、54种组分，相对于内标的百分率是2887%、2072%、2052%；测出早小洋菊、晚小洋菊、异种大白菊蝉害叶片所释放出挥发物种类为80种、50种、65种，相对于内标的百分率是3317%、2581%、2367%；③菊叶挥发物中的萜烯类是主要组分，其次是烷烃类，而醛类、醇类、酯类等3类挥发物在蝉害叶片中的含量有所升高。
综合分析，杭白菊3个主栽品种对于菊小绿叶蝉抗感性是有差异的，异种大白菊体内防御酶系应对叶蝉取食胁迫时，其防御酶活力明显高于早小洋菊、晚小洋菊；而早小洋菊叶片挥发物种类和含量的改变均显著高于晚小洋菊，表现出更为积极地抗虫响应，抗性强于晚小洋菊。初步认为抗性由强到弱顺序为异种大白菊、早小洋菊和晚小洋菊。本研究可为杭白菊抗叶蝉胁迫的生理生化机制研究，为3个品种抗虫性的比较提供参考。
1．杭白菊3个主栽品种抗叶蝉胁迫的防御酶系生理响应研究：在实验室环境中，设定叶蝉为害时间（0h、12h、24h、48h、96h）与为害程度（10头/株，30头/株），研究杭白菊叶片过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、脂氧合酶（LOX）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）5种防御酶酶活的动态变化规律。结果表明：①杭白菊叶片在叶蝉为害胁迫下5种防御酶活力普遍升高，每种酶的响应时间不同，且强度不同；其中POD、LOX在蝉害之后12h-24h酶活力较高，PPO在24h-48h酶活力较高，而PAL在48h-96h酶活力较高，CAT在0h-12h酶活力较高，24h-96h呈现上下波动变化趋势；②主效应分析表明杭白菊品种、叶蝉为害时间、为害程度对5种防御酶活力皆有显著影响（P＜0.05），并且叶蝉为害时间与为害程度对防御酶活的影响有交互作用，其中对CAT、PPO、LOX酶活力影响达到极显著水平（P＜0.01）；③叶蝉重度为害的杭白菊叶片的酶活普遍高于轻度为害叶片的酶活，菊叶的PPO与POD、PAL、LOX，菊叶LOX与POD酶活的变化存在显著正相关关系（P＜0.05），表现出一定的协同抗虫性。
2．杭白菊防御酶基因应对蝉害胁迫的表达规律研究：叶蝉刺吸为害处理杭菊叶片，为害0h、6h、12h、24h、48h、96h后取样，利用荧光定量PCR检测不同处理样品中pod、ppo、pal3个防御酶基因的表达量，并分析基因表达量与酶活变化的关联。结果表明：①叶蝉胁迫导致了叶片pod、ppo、pal3个防御酶基因的表达量升高，普遍高于对照组，不过在3个品种间表达规律存在差异；②在早小洋菊中pod、晚小洋菊与异种大白菊中pal基因表达量与其酶活变化存在一定的正相关，关联系数分别是0.621、0.639、0.620，而在其他基因与酶活变化无显著关联。因此，防御酶基因可在一定程度上调控防御酶的动态变化。
3．菊小绿叶蝉为害诱导杭白菊的挥发物变化：采用动态吸附法收集杭白菊叶挥发物，经GC-MS检测，发现杭白菊3个品种在叶蝉取食为害后，所释放的挥发物种类及相互比例皆发生了变化。结果如下：①早小洋菊的蝉害叶片挥发物中测出了青叶醇、β-月桂烯、β-罗勒烯、2-茨醇、异环柠檬醛、桃金娘烯醛、马鞭草烯酮、土荆芥油精、异佛尔酮、古巴烯、大根香叶烯、蛇麻烯，(+)-香橙烯、2,6,6-三甲基-1,3-环己二烯-1-甲醛、15-十七碳烯醛；晚小洋菊的蝉害叶片中测出了正已醛、反-2-己烯醛、甲酸正己酯、异胡椒醇，(1R)-桃金娘烯醛、古巴烯、环戊醇、α-人参烯、β-人参烯；异种大白菊的蝉害叶片中检出了正已醛、反-2-己烯醛、1-辛烯-3-醇、乙酸叶醇酯，α-萜品烯、2-（1,1-二甲基乙基）-苯酚、15-十七碳烯醛等；②检出早小洋菊、晚小洋菊、异种大白菊健康叶片挥发物中49种、39种、54种组分，相对于内标的百分率是2887%、2072%、2052%；测出早小洋菊、晚小洋菊、异种大白菊蝉害叶片所释放出挥发物种类为80种、50种、65种，相对于内标的百分率是3317%、2581%、2367%；③菊叶挥发物中的萜烯类是主要组分，其次是烷烃类，而醛类、醇类、酯类等3类挥发物在蝉害叶片中的含量有所升高。
综合分析，杭白菊3个主栽品种对于菊小绿叶蝉抗感性是有差异的，异种大白菊体内防御酶系应对叶蝉取食胁迫时，其防御酶活力明显高于早小洋菊、晚小洋菊；而早小洋菊叶片挥发物种类和含量的改变均显著高于晚小洋菊，表现出更为积极地抗虫响应，抗性强于晚小洋菊。初步认为抗性由强到弱顺序为异种大白菊、早小洋菊和晚小洋菊。本研究可为杭白菊抗叶蝉胁迫的生理生化机制研究，为3个品种抗虫性的比较提供参考。