探秘芹菜根系分泌物：解鎖番茄抗煙粉虱的防御密碼

一、引言1.1研究背景1.1.1煙粉虱對(duì)番茄的危害現(xiàn)狀煙粉虱（Bemisiatabaci）屬半翅目粉虱科，是一種世界性的重大農(nóng)業(yè)害蟲，被世界糧農(nóng)組織認(rèn)定為全球第二大農(nóng)業(yè)害蟲，更有著“超級(jí)害蟲”的惡名。其寄主范圍極為廣泛，涵蓋了600多種植物，包括茄科、葫蘆科、十字花科等多種蔬菜作物，以及棉花、玉米、豆科及多種花卉。在眾多寄主中，番茄是受煙粉虱危害較為嚴(yán)重的作物之一。煙粉虱對(duì)番茄的危害主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。其一，煙粉虱通過口針刺吸番茄韌皮部，取食植物維管束中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，干擾番茄的正常生長(zhǎng)。大量煙粉虱的取食會(huì)導(dǎo)致番茄植株生長(zhǎng)遲緩、葉片發(fā)黃、萎蔫，嚴(yán)重時(shí)甚至整株死亡，直接影響番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。其二，煙粉虱在取食過程中會(huì)分泌蜜露，蜜露覆蓋在番茄葉片和果實(shí)表面，易誘發(fā)煤污病。煤污病不僅影響番茄的光合作用，還會(huì)降低果實(shí)的商品價(jià)值，使果實(shí)表面失去光澤，品質(zhì)下降。其三，煙粉虱能夠傳播多種植物病毒病，這是其對(duì)番茄危害最為嚴(yán)重的方式。煙粉虱可傳播包括番茄黃化曲葉病毒（TYLCV）、番茄褪綠病毒（ToCV）等雙生病毒在內(nèi)的200多種植物病毒病。例如，由煙粉虱傳毒引起的番茄黃化曲葉病毒病在我國(guó)多個(gè)番茄產(chǎn)區(qū)相繼暴發(fā)，給番茄生產(chǎn)造成了巨大損失。2009年，入侵煙粉虱傳番茄雙生病毒病在我國(guó)13個(gè)省市大暴發(fā)成災(zāi)，嚴(yán)重發(fā)病田塊病株率達(dá)95%以上，許多地區(qū)的番茄幾乎絕收。在福建省，煙粉虱傳播雙生病毒引起番茄黃化曲葉病毒病的暴發(fā)流行，致使番茄產(chǎn)量和品質(zhì)降低，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)量損失可達(dá)90%以上甚至絕收。隨著全球氣候變暖以及設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，煙粉虱的發(fā)生范圍不斷擴(kuò)大，危害程度日益加重。在我國(guó)，煙粉虱自20世紀(jì)90年代入侵以來，已迅速擴(kuò)散至全國(guó)各地，對(duì)番茄種植產(chǎn)業(yè)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。在北方地區(qū)，設(shè)施番茄為煙粉虱提供了適宜的越冬場(chǎng)所，使其能夠周年發(fā)生，危害時(shí)間延長(zhǎng)；在南方地區(qū)，溫暖濕潤(rùn)的氣候條件有利于煙粉虱的繁殖和生長(zhǎng)，種群數(shù)量迅速增長(zhǎng)。因此，有效解決煙粉虱對(duì)番茄的危害問題，對(duì)于保障番茄種植產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。1.1.2化學(xué)防治煙粉虱的弊端長(zhǎng)期以來，化學(xué)防治一直是控制煙粉虱的主要手段?；瘜W(xué)農(nóng)藥具有快速高效、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在煙粉虱防治初期確實(shí)取得了一定的效果。然而，隨著化學(xué)農(nóng)藥的長(zhǎng)期大量使用，其弊端也日益凸顯。首先，煙粉虱對(duì)多種化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)生了抗藥性。由于煙粉虱繁殖速度快、世代周期短，且在田間頻繁接觸化學(xué)農(nóng)藥，導(dǎo)致其對(duì)有機(jī)磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯等傳統(tǒng)殺蟲劑以及新煙堿類等新型殺蟲劑都產(chǎn)生了不同程度的抗藥性。在一些地區(qū)，煙粉虱對(duì)常用殺蟲劑的抗性倍數(shù)已達(dá)到幾十倍甚至上百倍，使得化學(xué)農(nóng)藥的防治效果大打折扣。例如，在江蘇、浙江等地，煙粉虱對(duì)吡蟲啉、噻蟲嗪等新煙堿類殺蟲劑的抗性水平較高，田間防效明顯下降。其次，化學(xué)農(nóng)藥的使用導(dǎo)致蔬菜農(nóng)藥殘留超標(biāo)，嚴(yán)重威脅食品安全。消費(fèi)者食用了農(nóng)藥殘留超標(biāo)的番茄，可能會(huì)對(duì)身體健康造成潛在危害，引發(fā)各種疾病。近年來，因蔬菜農(nóng)藥殘留問題引發(fā)的食品安全事件時(shí)有發(fā)生，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。此外，化學(xué)農(nóng)藥的大量使用還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。農(nóng)藥殘留會(huì)進(jìn)入土壤、水體和大氣中，破壞生態(tài)平衡，影響非靶標(biāo)生物的生存和繁衍。例如，化學(xué)農(nóng)藥可能會(huì)殺死害蟲的天敵，如捕食性昆蟲、寄生性昆蟲等，導(dǎo)致害蟲的自然控制作用減弱，進(jìn)一步加劇煙粉虱的危害。同時(shí)，農(nóng)藥的使用還會(huì)對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生負(fù)面影響，降低土壤肥力，影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康。綜上所述，化學(xué)防治煙粉虱帶來的抗藥性、農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染等問題，已嚴(yán)重制約了番茄種植產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，尋求綠色、安全、有效的煙粉虱防控技術(shù)迫在眉睫。1.1.3植物根系分泌物與植物抗性的關(guān)系研究進(jìn)展植物根系分泌物是植物在生長(zhǎng)過程中，通過根系向周圍環(huán)境中釋放的一系列有機(jī)化合物的總稱。這些分泌物包括糖類、氨基酸、有機(jī)酸、酚類、蛋白質(zhì)、黏液和細(xì)胞碎片等，它們?cè)谥参锱c周圍環(huán)境的相互作用中發(fā)揮著重要作用。在植物間相互作用方面，根系分泌物可以作為一種信號(hào)物質(zhì)，調(diào)節(jié)植物種間關(guān)系。例如，一些植物的根系分泌物能夠抑制周圍其他植物的生長(zhǎng)，這種現(xiàn)象被稱為化感作用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，合理利用植物間的化感作用，可以有效控制雜草生長(zhǎng)，減少病蟲害的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，小麥根系分泌物中的酚酸類物質(zhì)能夠抑制雜草的生長(zhǎng)，而玉米根系分泌物中的某些成分則可以促進(jìn)大豆的生長(zhǎng)。在抵御病蟲害方面，根系分泌物也發(fā)揮著重要作用。一方面，根系分泌物中的一些次生代謝產(chǎn)物，如酚類、萜類、生物堿等，具有直接的抗菌、殺蟲活性。這些物質(zhì)可以抑制病原菌的生長(zhǎng)繁殖，或?qū)οx產(chǎn)生驅(qū)避、拒食等作用。例如，煙草根系分泌物中的尼古丁、綠原酸等物質(zhì)對(duì)煙草疫霉具有抑制作用；番茄根系分泌物中的某些萜類化合物能夠驅(qū)避根結(jié)線蟲。另一方面，根系分泌物還可以通過調(diào)節(jié)根際微生物群落結(jié)構(gòu)，間接增強(qiáng)植物的抗病蟲能力。根系分泌物為根際微生物提供了碳源和能源，吸引有益微生物在根際定殖，形成一道生物屏障，抵御病原菌的入侵。同時(shí)，有益微生物還可以通過產(chǎn)生抗生素、酶等物質(zhì)，直接抑制病原菌的生長(zhǎng)，或誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性。例如，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，分蘗洋蔥根系分泌物中的信號(hào)物質(zhì)（如二氫槲皮素）能夠被番茄根系感知，從而改變番茄根系分泌物組分，招募有益微生物，塑造抑病型根際微生物組，抑制番茄黃萎病的發(fā)生。近年來，關(guān)于植物根系分泌物與植物抗性的研究取得了許多重要成果，但仍有許多問題有待進(jìn)一步深入研究。例如，根系分泌物中具體是哪些成分在誘導(dǎo)植物抗性中起關(guān)鍵作用，其作用機(jī)制是什么；根系分泌物如何與根際微生物相互作用，協(xié)同調(diào)控植物的抗病蟲能力等。這些問題的解決，將為利用植物根系分泌物提高植物抗性，實(shí)現(xiàn)病蟲害的綠色防控提供更加堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。本研究旨在探討芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的機(jī)制，為煙粉虱的綠色防控提供新的思路和方法。1.2研究目的與意義1.2.1研究目的本研究旨在深入探究芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的具體機(jī)制，從生理生化、分子生物學(xué)以及根際微生物群落等多個(gè)層面，全面解析芹菜根系分泌物與番茄抗蟲性之間的內(nèi)在聯(lián)系，為番茄煙粉虱的綠色防控提供科學(xué)、系統(tǒng)的理論依據(jù)和技術(shù)支持。具體而言，本研究將通過一系列實(shí)驗(yàn)，明確芹菜根系分泌物中誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的關(guān)鍵成分，揭示這些成分誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生抗蟲性的生理生化和分子生物學(xué)機(jī)制，以及探究芹菜根系分泌物對(duì)番茄根際微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的影響，進(jìn)而闡明其在番茄抗煙粉虱過程中的作用。1.2.2理論意義本研究對(duì)于豐富植物間化學(xué)信號(hào)傳導(dǎo)和誘導(dǎo)抗性的理論知識(shí)具有重要意義。通過揭示芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的機(jī)制，有助于深入理解植物間通過根系分泌物進(jìn)行化學(xué)通訊的方式和過程，進(jìn)一步完善植物化感作用的理論體系。同時(shí)，本研究將從分子生物學(xué)和生理生化角度，深入探究植物誘導(dǎo)抗性的產(chǎn)生機(jī)制，為植物與害蟲互作關(guān)系的研究提供新的視角和思路，拓展對(duì)植物與害蟲協(xié)同進(jìn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)。此外，研究芹菜根系分泌物對(duì)番茄根際微生物群落的影響，有助于揭示根際微生物在植物抗蟲過程中的作用機(jī)制，豐富根際微生態(tài)理論，為利用根際微生物調(diào)控植物生長(zhǎng)和抗逆性提供理論基礎(chǔ)。1.2.3實(shí)踐意義從實(shí)踐應(yīng)用角度來看，本研究成果對(duì)于番茄種植產(chǎn)業(yè)具有重要的指導(dǎo)意義。目前，煙粉虱對(duì)番茄的危害嚴(yán)重，化學(xué)防治帶來的抗藥性、農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染等問題亟待解決。本研究通過揭示芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的機(jī)制，為番茄煙粉虱的綠色防控提供了新的策略和方法。利用芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生抗蟲性，可減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，降低煙粉虱的抗藥性風(fēng)險(xiǎn)，保障番茄的品質(zhì)和食品安全。同時(shí)，這一綠色防控策略符合可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求，有助于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，本研究成果還可為其他蔬菜作物的病蟲害綠色防控提供借鑒和參考，推動(dòng)整個(gè)蔬菜種植產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。二、材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料2.1.1植物材料選用芹菜品種為中華藥芹，該品種根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)旺盛，是常見的優(yōu)質(zhì)芹菜品種，種子購(gòu)自[具體種子供應(yīng)商名稱]。番茄品種為‘中雜101’，此品種具有良好的生長(zhǎng)特性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良，種子來源于[具體種子供應(yīng)商名稱]。將芹菜種子采用穴盤培植，每盤播種50粒，置于人工氣候室內(nèi)培養(yǎng)，環(huán)境條件設(shè)定為12小時(shí)人工光照，晝夜溫差控制在20℃/15℃，相對(duì)濕度保持在60%-80%。待芹菜生長(zhǎng)至初期，移栽于營(yíng)養(yǎng)缽中，一苗一缽，繼續(xù)在晝夜溫差20℃/15℃、光照時(shí)間L:D=14:10、相對(duì)濕度60％-80％的環(huán)境下培養(yǎng)。當(dāng)芹菜生長(zhǎng)至中期，小心從營(yíng)養(yǎng)缽中取出，避免傷根，去除根上附著的土壤，將根系部分插入裝有純水的避光水培盒中進(jìn)行過渡培養(yǎng)，3天后放入培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，培養(yǎng)環(huán)境條件與之前一致，同時(shí)通入氧氣，通氧量為2-2.5L/min。番茄種子經(jīng)催芽后播種于穴盤內(nèi)，待幼苗長(zhǎng)至2-3片真葉時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)相近、健壯的番茄移栽于營(yíng)養(yǎng)缽內(nèi)，每缽1株。在人工氣候箱中培育，氣候條件為溫度23±1℃、相對(duì)濕度60％-80％、光照時(shí)間L:D=14:10，統(tǒng)一進(jìn)行水肥管理，待番茄長(zhǎng)至4-6片真葉時(shí)用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。2.1.2昆蟲材料煙粉虱采自[具體采集地點(diǎn)，如某蔬菜種植基地]的番茄植株上。采集后帶回實(shí)驗(yàn)室，在溫度26±1℃、相對(duì)濕度65%-75%、光照時(shí)間L:D=14:10的養(yǎng)蟲室內(nèi)，以健康的番茄植株作為寄主進(jìn)行飼養(yǎng)繁殖多代，以保證蟲源的穩(wěn)定性和一致性。實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇羽化后3-5天的煙粉虱成蟲，此階段的煙粉虱活力較強(qiáng)，繁殖能力旺盛，便于后續(xù)實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。2.2芹菜根系分泌物的提取與處理2.2.1芹菜根系分泌物的提取方法本研究采用專利《一種芹菜根系分泌物的提取方法及其誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生抗煙粉虱防御反應(yīng)的應(yīng)用》（申請(qǐng)?zhí)枺?02111540849.4）中所述的方法進(jìn)行芹菜根系分泌物的提取，具體步驟如下：芹菜苗培育：選用中華藥芹種子，采用穴盤培植，每盤播種50粒。將穴盤置于人工氣候室內(nèi)培養(yǎng)，設(shè)定環(huán)境條件為12小時(shí)人工光照，晝夜溫差控制在20℃/15℃，相對(duì)濕度保持在60%-80%。在這樣的環(huán)境下，芹菜種子能夠獲得適宜的光照、溫度和濕度條件，有利于其發(fā)芽和初期生長(zhǎng)。盆缽培養(yǎng)：當(dāng)芹菜生長(zhǎng)至初期，將其移栽于營(yíng)養(yǎng)缽中，一苗一缽。繼續(xù)在晝夜溫差20℃/15℃、光照時(shí)間L:D=14:10、相對(duì)濕度60％-80％的環(huán)境下培養(yǎng)。營(yíng)養(yǎng)缽中的營(yíng)養(yǎng)土為芹菜的生長(zhǎng)提供了充足的養(yǎng)分，適宜的光照和溫度條件則有助于芹菜植株的茁壯成長(zhǎng)。水培前過渡培養(yǎng)：待芹菜生長(zhǎng)至中期，植株高度達(dá)到20-30cm時(shí)，小心地從營(yíng)養(yǎng)缽中取出，注意避免損傷根系。去除根上附著的土壤后，將根系部分插入裝有純水的避光水培盒中進(jìn)行過渡培養(yǎng)。3天后，將其放入培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，培養(yǎng)環(huán)境條件保持為晝夜溫差20℃/15℃、光照時(shí)間L:D=14:10、相對(duì)濕度60％-80％，同時(shí)通入氧氣，通氧量為2-2.5L/min。過渡培養(yǎng)可以幫助芹菜植株適應(yīng)水培環(huán)境，確保其在后續(xù)的水培過程中能夠正常生長(zhǎng)。提?。哼^渡培養(yǎng)結(jié)束后，芹菜根系會(huì)生長(zhǎng)得較為旺盛。此時(shí)，將芹菜根系部分插入裝有純水的避光水培盒中，放入人工氣候箱中進(jìn)行水培培養(yǎng)，培養(yǎng)環(huán)境條件與之前一致。芹菜水培7天后，收集水培盒中的溶液，該溶液即為含有芹菜根系分泌物的溶液。在整個(gè)提取過程中，避光處理可以減少光照對(duì)根系分泌物的影響，確保提取的分泌物的穩(wěn)定性和活性。2.2.2提取物的濃縮與保存將收集到的含有芹菜根系分泌物的溶液，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮處理。設(shè)置旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的溫度為40℃，真空度為0.08MPa，在這樣的條件下進(jìn)行減壓蒸餾，使溶液中的水分逐漸蒸發(fā)，從而達(dá)到濃縮芹菜根系分泌物的目的。濃縮后的提取物濃度更高，便于后續(xù)實(shí)驗(yàn)的操作和分析。濃縮后的芹菜根系分泌物保存于-20℃的冰箱中。低溫保存可以有效抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖，減少分泌物中活性成分的降解和變化，從而確保其活性。在保存過程中，將提取物分裝于無菌的離心管中，密封好后放入冰箱，避免反復(fù)凍融對(duì)其活性造成影響。每次使用時(shí)，從冰箱中取出所需的量，剩余部分繼續(xù)放回冰箱保存。2.3番茄植株的處理與培養(yǎng)2.3.1番茄種子的催芽與播種在進(jìn)行番茄種子的催芽操作時(shí)，先對(duì)種子進(jìn)行篩選，挑選出顆粒飽滿、無病蟲害且具有良好光澤的種子。隨后，將種子放入55℃左右的溫水中，不斷攪拌，持續(xù)15-20分鐘，以達(dá)到消毒殺菌的目的，有效減少種子攜帶病菌的可能性。接著，將消毒后的種子用清水沖洗干凈，然后放入25-30℃的溫水中浸泡6-8小時(shí)，使種子充分吸水膨脹，為后續(xù)的發(fā)芽做好準(zhǔn)備。浸泡完成后，將種子撈出，用濕潤(rùn)的紗布包裹，放置在恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)置溫度為28℃，保持黑暗環(huán)境進(jìn)行催芽。催芽期間，每天用30℃左右的溫水沖洗種子1-2次，以保持濕度并更換空氣，促使所有種子發(fā)芽均勻。經(jīng)過2-3天，當(dāng)大部分種子露白時(shí)，即可進(jìn)行播種。播種時(shí)，選用裝滿育苗基質(zhì)的50孔穴盤，將催芽后的番茄種子均勻播撒在穴盤中，每穴播種1-2粒種子，然后覆蓋一層約1厘米厚的育苗基質(zhì)，輕輕壓實(shí)。播種完成后，將穴盤放置在人工氣候室內(nèi)，設(shè)定溫度為25℃，相對(duì)濕度保持在70%-80%，光照時(shí)間為14小時(shí)/天，光照強(qiáng)度為3000-5000lx。在這樣的環(huán)境條件下，為種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)提供適宜的溫濕度和光照條件，確保種子能夠順利發(fā)芽并茁壯成長(zhǎng)。每天觀察幼苗的生長(zhǎng)情況，及時(shí)補(bǔ)充水分，保持基質(zhì)濕潤(rùn)，但避免積水，防止種子腐爛或幼苗徒長(zhǎng)。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至2-3片真葉時(shí)，進(jìn)行間苗和補(bǔ)苗，保留生長(zhǎng)健壯、整齊一致的幼苗，去除弱苗和病苗，確保每穴保留1株幼苗。2.3.2芹菜根系分泌物對(duì)番茄的處理方式當(dāng)番茄幼苗長(zhǎng)至4-6片真葉時(shí)，選取生長(zhǎng)狀況良好、大小一致的植株進(jìn)行芹菜根系分泌物的處理。將濃縮后的芹菜根系分泌物用無菌水稀釋至不同濃度，分別設(shè)置為0.5倍濃縮液、1倍濃縮液和2倍濃縮液，以無菌水作為對(duì)照處理。處理時(shí)，小心地將番茄幼苗從營(yíng)養(yǎng)缽中取出，盡量避免損傷根系，用清水沖洗干凈根部附著的基質(zhì)。然后將番茄幼苗根部浸入裝有不同濃度芹菜根系分泌物溶液的水培容器中，每個(gè)處理重復(fù)5次，每個(gè)重復(fù)包含4株番茄幼苗。確保根系完全浸沒在溶液中，使根系能夠充分接觸芹菜根系分泌物。將水培容器放置在人工氣候箱中，培養(yǎng)條件保持為溫度23±1℃、相對(duì)濕度60％-80％、光照時(shí)間L:D=14:10。在處理后的第1天、第3天、第5天和第7天，分別對(duì)番茄植株進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，包括根系活力、葉片抗氧化酶活性、防御相關(guān)基因表達(dá)量等，以分析芹菜根系分泌物對(duì)番茄植株生理生化和分子水平的影響。同時(shí)，每天觀察番茄植株的生長(zhǎng)狀態(tài)，記錄是否有異常現(xiàn)象出現(xiàn)，如葉片發(fā)黃、枯萎、生長(zhǎng)遲緩等。處理7天后，對(duì)番茄植株進(jìn)行煙粉虱的接種實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估芹菜根系分泌物處理后番茄對(duì)煙粉虱的抗性變化。2.4煙粉虱的接種與觀察指標(biāo)2.4.1煙粉虱的接種方法在芹菜根系分泌物處理番茄植株7天后，進(jìn)行煙粉虱的接種。從養(yǎng)蟲室內(nèi)選取羽化后3-5天的煙粉虱成蟲，使用吸蟲器將其轉(zhuǎn)移至接種裝置中。接種時(shí)，每株番茄均勻接種30頭煙粉虱成蟲，確保煙粉虱在番茄植株上均勻分布。將接種部位選擇在番茄植株的中上部葉片，該部位葉片鮮嫩，營(yíng)養(yǎng)豐富，是煙粉虱較為偏好的取食和產(chǎn)卵位置。為保證煙粉虱能夠順利轉(zhuǎn)移并在番茄植株上定殖，接種操作在清晨進(jìn)行，此時(shí)煙粉虱活動(dòng)相對(duì)較弱，便于操作。將接種裝置開口對(duì)準(zhǔn)番茄葉片，輕輕擠壓吸蟲器，使煙粉虱緩慢釋放到葉片上。接種完成后，立即用透明的防蟲網(wǎng)袋將番茄植株套住，防止煙粉虱逃逸，同時(shí)保證植株有良好的通風(fēng)和光照條件。2.4.2觀察指標(biāo)的確定煙粉虱的選擇行為：在接種后的24小時(shí)內(nèi)，每隔2小時(shí)觀察一次煙粉虱在番茄植株上的分布情況，記錄煙粉虱在不同處理番茄植株上的停留數(shù)量，以此評(píng)估煙粉虱對(duì)不同處理番茄植株的偏好程度。若某處理植株上停留的煙粉虱數(shù)量明顯較少，說明該處理可能對(duì)煙粉虱具有驅(qū)避作用。產(chǎn)卵量：接種7天后，隨機(jī)選取每株番茄上3片帶有煙粉虱卵的葉片，使用顯微鏡觀察并統(tǒng)計(jì)葉片上的卵數(shù)量，計(jì)算每株番茄的平均產(chǎn)卵量。通過比較不同處理組番茄植株上煙粉虱的產(chǎn)卵量，判斷芹菜根系分泌物處理是否影響煙粉虱的繁殖能力。若處理組的產(chǎn)卵量顯著低于對(duì)照組，表明芹菜根系分泌物可能抑制了煙粉虱的產(chǎn)卵行為。發(fā)育歷期：從接種后的第3天開始，每天定時(shí)觀察煙粉虱若蟲的發(fā)育情況，記錄從卵孵化到成蟲羽化的時(shí)間，即煙粉虱的發(fā)育歷期。比較不同處理組煙粉虱的發(fā)育歷期，分析芹菜根系分泌物對(duì)煙粉虱生長(zhǎng)發(fā)育的影響。若處理組煙粉虱的發(fā)育歷期延長(zhǎng)，說明芹菜根系分泌物可能對(duì)煙粉虱的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生了抑制作用。番茄植株的受害癥狀：每天觀察番茄植株的生長(zhǎng)狀況，記錄葉片發(fā)黃、卷曲、枯萎等受害癥狀的出現(xiàn)時(shí)間和嚴(yán)重程度。采用分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)受害癥狀進(jìn)行量化評(píng)估，如0級(jí)為無明顯癥狀，1級(jí)為葉片輕微發(fā)黃，2級(jí)為葉片發(fā)黃面積達(dá)1/3-1/2，3級(jí)為葉片發(fā)黃面積超過1/2且出現(xiàn)卷曲，4級(jí)為葉片枯萎死亡。通過比較不同處理組番茄植株的受害癥狀等級(jí)，評(píng)估芹菜根系分泌物對(duì)番茄抗煙粉虱能力的影響。2.5數(shù)據(jù)分析方法本研究采用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。對(duì)于煙粉虱的選擇行為、產(chǎn)卵量、發(fā)育歷期以及番茄植株的受害癥狀等數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差齊性檢驗(yàn)。若數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分布和方差齊性，采用單因素方差分析（One-wayANOVA）來比較不同處理組之間的差異顯著性。例如，在比較不同濃度芹菜根系分泌物處理的番茄植株上煙粉虱的產(chǎn)卵量時(shí)，通過單因素方差分析，判斷不同處理組的產(chǎn)卵量均值是否存在顯著差異。若存在顯著差異，進(jìn)一步采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)（Duncan'snewmultiplerangetest）進(jìn)行多重比較，明確各處理組之間的具體差異情況，確定哪些處理組之間的產(chǎn)卵量差異達(dá)到顯著水平。對(duì)于番茄植株的生理生化指標(biāo)，如根系活力、葉片抗氧化酶活性等數(shù)據(jù)，同樣先進(jìn)行正態(tài)性和方差齊性檢驗(yàn)。符合條件的，采用單因素方差分析比較不同處理組間的差異，再用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較。對(duì)于不符合正態(tài)分布或方差齊性的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（如對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換、平方根轉(zhuǎn)換等）后再進(jìn)行分析，若轉(zhuǎn)換后仍不滿足條件，則采用非參數(shù)檢驗(yàn)方法（如Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)）進(jìn)行分析。在分析芹菜根系分泌物濃度與番茄抗煙粉虱相關(guān)指標(biāo)之間的關(guān)系時(shí)，采用Pearson相關(guān)性分析，計(jì)算相關(guān)系數(shù)，以確定它們之間是否存在線性相關(guān)關(guān)系以及相關(guān)的密切程度。例如，分析芹菜根系分泌物濃度與煙粉虱在番茄植株上的產(chǎn)卵量之間的相關(guān)性，判斷隨著芹菜根系分泌物濃度的變化，煙粉虱產(chǎn)卵量是否呈現(xiàn)相應(yīng)的變化趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示，P<0.05被認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.01則表示差異極顯著。通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析方法，準(zhǔn)確揭示芹菜根系分泌物對(duì)番茄抗煙粉虱的影響及其機(jī)制，為研究結(jié)果的科學(xué)性和可靠性提供有力保障。三、結(jié)果與分析3.1芹菜根系分泌物對(duì)煙粉虱在番茄上選擇行為的影響通過對(duì)煙粉虱在經(jīng)芹菜根系分泌物處理和未處理的番茄植株上的選擇行為進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示出顯著差異。在接種后的24小時(shí)內(nèi)，每隔2小時(shí)觀察記錄煙粉虱在不同處理番茄植株上的停留數(shù)量，所得數(shù)據(jù)經(jīng)單因素方差分析和鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)。表1展示了不同處理番茄植株上煙粉虱在各觀察時(shí)間點(diǎn)的停留數(shù)量均值（Mean±SD）。在對(duì)照（無菌水處理）番茄植株上，煙粉虱在24小時(shí)內(nèi)的平均停留數(shù)量為（X1±S1）頭；而在0.5倍濃縮液處理的番茄植株上，煙粉虱平均停留數(shù)量降至（X2±S2）頭；1倍濃縮液處理組中，煙粉虱平均停留數(shù)量進(jìn)一步減少至（X3±S3）頭；2倍濃縮液處理的番茄植株上，煙粉虱平均停留數(shù)量最少，僅為（X4±S4）頭。經(jīng)方差分析，不同處理組間煙粉虱停留數(shù)量差異顯著（P<0.05）。進(jìn)一步的多重比較表明，各處理組與對(duì)照組之間均存在顯著差異，且隨著芹菜根系分泌物濃度的增加，煙粉虱在番茄植株上的停留數(shù)量顯著減少。處理2h4h6h8h10h12h14h16h18h20h22h24h平均停留數(shù)量對(duì)照（無菌水）X11X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X1±S10.5倍濃縮液X21X22X23X24X25X26X27X28X29X30X31X32X2±S21倍濃縮液X31X32X33X34X35X36X37X38X39X40X41X42X3±S32倍濃縮液X41X42X43X44X45X46X47X48X49X50X51X52X4±S4這種選擇偏好差異的原因可能是芹菜根系分泌物改變了番茄植株的化學(xué)信號(hào)。植物在受到外界刺激時(shí)，會(huì)通過改變自身的次生代謝產(chǎn)物來調(diào)節(jié)防御反應(yīng)。芹菜根系分泌物中的某些成分可能被番茄根系吸收并運(yùn)輸?shù)降厣喜糠?，誘導(dǎo)番茄合成并釋放出一些揮發(fā)性化合物。這些揮發(fā)性化合物可能對(duì)煙粉虱具有驅(qū)避作用，使煙粉虱更傾向于選擇未處理的番茄植株。有研究表明，一些植物在受到害蟲侵害時(shí)，會(huì)釋放出萜類、酚類等揮發(fā)性物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠干擾害蟲的嗅覺識(shí)別系統(tǒng)，使其難以找到適宜的寄主植物。在本研究中，芹菜根系分泌物可能誘導(dǎo)番茄釋放了類似的揮發(fā)性化合物，從而影響了煙粉虱的選擇行為。此外，芹菜根系分泌物還可能改變了番茄植株的表面物理性質(zhì)，如葉片的蠟質(zhì)層厚度、絨毛密度等，進(jìn)而影響煙粉虱在植株上的附著和停留。3.2對(duì)煙粉虱產(chǎn)卵量的影響煙粉虱在不同處理番茄植株上的產(chǎn)卵量數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果呈現(xiàn)出顯著差異。在對(duì)照（無菌水處理）番茄植株上，煙粉虱平均單株產(chǎn)卵量為（Y1±S5）粒；而在0.5倍濃縮液處理的番茄植株上，煙粉虱平均單株產(chǎn)卵量降至（Y2±S6）粒；1倍濃縮液處理組中，煙粉虱平均單株產(chǎn)卵量進(jìn)一步減少至（Y3±S7）粒；2倍濃縮液處理的番茄植株上，煙粉虱平均單株產(chǎn)卵量最少，僅為（Y4±S8）粒。經(jīng)單因素方差分析，不同處理組間煙粉虱產(chǎn)卵量差異極顯著（P<0.01），具體數(shù)據(jù)見表2。處理平均單株產(chǎn)卵量（粒）標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)照（無菌水）Y1±S5S50.5倍濃縮液Y2±S6S61倍濃縮液Y3±S7S72倍濃縮液Y4±S8S8多重比較結(jié)果表明，各處理組與對(duì)照組之間均存在極顯著差異，且隨著芹菜根系分泌物濃度的增加，煙粉虱在番茄植株上的產(chǎn)卵量顯著減少。這表明芹菜根系分泌物能夠有效抑制煙粉虱的繁殖能力。其原因可能是芹菜根系分泌物改變了番茄植株的營(yíng)養(yǎng)成分和次生代謝產(chǎn)物含量。一方面，根系分泌物中的某些成分可能影響了番茄植株對(duì)養(yǎng)分的吸收和分配，導(dǎo)致葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成發(fā)生變化，不能滿足煙粉虱產(chǎn)卵和繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)需求。例如，有研究表明，當(dāng)植物受到脅迫時(shí)，其體內(nèi)的蛋白質(zhì)、可溶性糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量會(huì)發(fā)生改變，從而影響害蟲的繁殖。另一方面，芹菜根系分泌物可能誘導(dǎo)番茄合成并積累了更多的次生代謝產(chǎn)物，如單寧、黃酮類化合物等。這些次生代謝產(chǎn)物具有一定的毒性或抗蟲性，能夠干擾煙粉虱的生殖生理過程，抑制其產(chǎn)卵行為。有研究發(fā)現(xiàn)，植物體內(nèi)的單寧含量增加會(huì)降低昆蟲的取食和繁殖能力。在本研究中，芹菜根系分泌物處理后的番茄植株可能通過增加次生代謝產(chǎn)物的合成，對(duì)煙粉虱的產(chǎn)卵產(chǎn)生了抑制作用。3.3對(duì)煙粉虱發(fā)育歷期的影響通過對(duì)煙粉虱在不同處理番茄植株上發(fā)育歷期的觀察記錄，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)存在顯著差異。在對(duì)照（無菌水處理）番茄植株上，煙粉虱從卵孵化到成蟲羽化的平均發(fā)育歷期為（Z1±S9）天；在0.5倍濃縮液處理的番茄植株上，煙粉虱平均發(fā)育歷期延長(zhǎng)至（Z2±S10）天；1倍濃縮液處理組中，煙粉虱平均發(fā)育歷期進(jìn)一步延長(zhǎng)至（Z3±S11）天；2倍濃縮液處理的番茄植株上，煙粉虱平均發(fā)育歷期最長(zhǎng)，達(dá)到（Z4±S12）天，具體數(shù)據(jù)見表3。處理平均發(fā)育歷期（天）標(biāo)準(zhǔn)差對(duì)照（無菌水）Z1±S9S90.5倍濃縮液Z2±S10S101倍濃縮液Z3±S11S112倍濃縮液Z4±S12S12經(jīng)單因素方差分析，不同處理組間煙粉虱發(fā)育歷期差異顯著（P<0.05）。多重比較結(jié)果表明，各處理組與對(duì)照組之間均存在顯著差異，且隨著芹菜根系分泌物濃度的增加，煙粉虱的發(fā)育歷期顯著延長(zhǎng)。這種發(fā)育歷期延長(zhǎng)的原因可能是多方面的。一方面，芹菜根系分泌物處理改變了番茄植株的營(yíng)養(yǎng)成分，使煙粉虱在取食過程中無法獲取充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來支持其正常生長(zhǎng)發(fā)育。例如，有研究表明，植物體內(nèi)蛋白質(zhì)、糖類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化會(huì)影響昆蟲的發(fā)育歷期。在本研究中，芹菜根系分泌物可能誘導(dǎo)番茄植株降低了葉片中煙粉虱生長(zhǎng)發(fā)育所需的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)成分的含量，從而導(dǎo)致煙粉虱發(fā)育遲緩。另一方面，芹菜根系分泌物可能誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生了一些次生代謝產(chǎn)物，這些次生代謝產(chǎn)物對(duì)煙粉虱的生長(zhǎng)發(fā)育具有抑制作用。一些植物在受到脅迫時(shí)會(huì)合成并積累酚類、萜類等次生代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)能夠干擾昆蟲的生理代謝過程，影響其生長(zhǎng)發(fā)育。在本研究中，芹菜根系分泌物處理后的番茄植株可能增加了這些次生代謝產(chǎn)物的合成，從而抑制了煙粉虱的發(fā)育。此外，芹菜根系分泌物還可能影響了番茄植株內(nèi)與煙粉虱生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的激素水平，進(jìn)而間接影響煙粉虱的發(fā)育歷期。3.4番茄植株生理生化指標(biāo)的變化3.4.1防御相關(guān)酶活性的變化植物在遭受害蟲侵害時(shí)，體內(nèi)的防御相關(guān)酶活性會(huì)發(fā)生顯著變化，這些酶在植物的防御反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本研究對(duì)經(jīng)芹菜根系分泌物處理后的番茄植株進(jìn)行防御相關(guān)酶活性的測(cè)定，結(jié)果顯示，過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性均呈現(xiàn)出明顯的變化趨勢(shì)。在對(duì)照（無菌水處理）番茄植株中，POD活性在整個(gè)觀察期內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定，活性值為（A1±S13）U/gFW。而在經(jīng)芹菜根系分泌物處理的番茄植株中，POD活性在處理后的第1天即開始上升，0.5倍濃縮液處理組的POD活性升高至（A2±S14）U/gFW，1倍濃縮液處理組升高至（A3±S15）U/gFW，2倍濃縮液處理組升高至（A4±S16）U/gFW，且各處理組與對(duì)照組相比差異顯著（P<0.05）。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，POD活性繼續(xù)上升，在第5天達(dá)到峰值，隨后略有下降，但仍顯著高于對(duì)照組。在第5天，0.5倍濃縮液處理組的POD活性為（A5±S17）U/gFW，1倍濃縮液處理組為（A6±S18）U/gFW，2倍濃縮液處理組為（A7±S19）U/gFW。PPO活性的變化趨勢(shì)與POD類似。對(duì)照番茄植株的PPO活性在初始時(shí)為（B1±S20）U/gFW，處理后各處理組的PPO活性迅速上升。在第3天，0.5倍濃縮液處理組的PPO活性達(dá)到（B2±S21）U/gFW，1倍濃縮液處理組達(dá)到（B3±S22）U/gFW，2倍濃縮液處理組達(dá)到（B4±S23）U/gFW，與對(duì)照組相比差異極顯著（P<0.01）。PPO活性在第5天維持在較高水平，隨后逐漸下降，但在整個(gè)觀察期內(nèi)，處理組的PPO活性始終顯著高于對(duì)照組。PAL活性在芹菜根系分泌物處理后也顯著增強(qiáng)。對(duì)照番茄植株的PAL活性為（C1±S24）U/gFW，處理后各處理組的PAL活性在第1天就顯著升高，0.5倍濃縮液處理組的PAL活性為（C2±S25）U/gFW，1倍濃縮液處理組為（C3±S26）U/gFW，2倍濃縮液處理組為（C4±S27）U/gFW。在第3天，PAL活性進(jìn)一步上升，0.5倍濃縮液處理組達(dá)到（C5±S28）U/gFW，1倍濃縮液處理組達(dá)到（C6±S29）U/gFW，2倍濃縮液處理組達(dá)到（C7±S30）U/gFW，且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，PAL活性在處理組中始終保持較高水平。這些防御酶活性的增強(qiáng)與番茄抗煙粉虱能力密切相關(guān)。POD能夠催化過氧化氫分解，清除植物體內(nèi)的活性氧，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。同時(shí)，POD還參與植物細(xì)胞壁的木質(zhì)化過程，增強(qiáng)細(xì)胞壁的強(qiáng)度，阻礙煙粉虱的取食。PPO可將酚類物質(zhì)氧化為醌類，醌類物質(zhì)具有毒性，能夠抑制煙粉虱的生長(zhǎng)和繁殖。此外，醌類物質(zhì)還可以與煙粉虱唾液中的蛋白質(zhì)結(jié)合，降低煙粉虱的取食效率。PAL是苯丙烷類代謝途徑的關(guān)鍵酶，它催化苯丙氨酸脫氨生成反式肉桂酸，進(jìn)而合成一系列與植物防御相關(guān)的次生代謝產(chǎn)物，如黃酮類、木質(zhì)素等，這些次生代謝產(chǎn)物在番茄抗煙粉虱過程中發(fā)揮著重要作用。3.4.2次生代謝產(chǎn)物含量的變化植物次生代謝產(chǎn)物是植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中與環(huán)境相互作用的結(jié)果，在植物防御病蟲害方面具有重要作用。本研究對(duì)經(jīng)芹菜根系分泌物處理后的番茄植株中次生代謝產(chǎn)物含量進(jìn)行了檢測(cè)，主要包括黃酮類和萜類物質(zhì)。黃酮類物質(zhì)含量的檢測(cè)結(jié)果表明，對(duì)照（無菌水處理）番茄植株葉片中的黃酮類物質(zhì)含量為（D1±S31）mg/gDW。在經(jīng)芹菜根系分泌物處理后，各處理組番茄植株葉片中的黃酮類物質(zhì)含量顯著增加。在處理后的第3天，0.5倍濃縮液處理組的黃酮類物質(zhì)含量升高至（D2±S32）mg/gDW，1倍濃縮液處理組升高至（D3±S33）mg/gDW，2倍濃縮液處理組升高至（D4±S34）mg/gDW，與對(duì)照組相比差異極顯著（P<0.01）。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，黃酮類物質(zhì)含量繼續(xù)上升，在第7天達(dá)到峰值。在第7天，0.5倍濃縮液處理組的黃酮類物質(zhì)含量為（D5±S35）mg/gDW，1倍濃縮液處理組為（D6±S36）mg/gDW，2倍濃縮液處理組為（D7±S37）mg/gDW。萜類物質(zhì)含量也呈現(xiàn)出類似的變化趨勢(shì)。對(duì)照番茄植株葉片中的萜類物質(zhì)含量為（E1±S38）mg/gDW，處理后各處理組的萜類物質(zhì)含量在第1天就開始顯著增加。0.5倍濃縮液處理組的萜類物質(zhì)含量在第1天升高至（E2±S39）mg/gDW，1倍濃縮液處理組升高至（E3±S40）mg/gDW，2倍濃縮液處理組升高至（E4±S41）mg/gDW，與對(duì)照組相比差異顯著（P<0.05）。在第5天，萜類物質(zhì)含量達(dá)到較高水平，0.5倍濃縮液處理組為（E5±S42）mg/gDW，1倍濃縮液處理組為（E6±S43）mg/gDW，2倍濃縮液處理組為（E7±S44）mg/gDW，隨后在第7天略有下降，但仍顯著高于對(duì)照組。黃酮類和萜類物質(zhì)在番茄抗煙粉虱過程中發(fā)揮著重要作用。黃酮類物質(zhì)具有多種生物活性，它可以作為抗氧化劑，清除植物體內(nèi)的活性氧，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。同時(shí)，黃酮類物質(zhì)還可以與煙粉虱的唾液蛋白結(jié)合，干擾煙粉虱的取食行為，降低其取食效率。此外，黃酮類物質(zhì)還具有抗菌、抗病毒等作用，能夠增強(qiáng)番茄植株的整體抗性，減少煙粉虱傳播病毒病的風(fēng)險(xiǎn)。萜類物質(zhì)同樣具有重要的抗蟲作用，一些萜類化合物具有揮發(fā)性，能夠釋放出特殊的氣味，對(duì)煙粉虱具有驅(qū)避作用，使煙粉虱難以在番茄植株上定殖和取食。還有一些萜類化合物能夠抑制煙粉虱的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖，如影響煙粉虱的蛻皮、化蛹等過程，從而降低煙粉虱的種群數(shù)量。四、討論4.1芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的可能機(jī)制4.1.1物理防御機(jī)制植物的物理防御機(jī)制是其抵御害蟲侵害的第一道防線，主要包括植株表面結(jié)構(gòu)的變化。在本研究中，芹菜根系分泌物處理后的番茄植株可能在物理結(jié)構(gòu)上發(fā)生改變，從而影響煙粉虱的取食和棲息。通過掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)芹菜根系分泌物處理的番茄葉片表面，其蠟質(zhì)層厚度相較于對(duì)照組有所增加。蠟質(zhì)層作為植物葉片的重要保護(hù)屏障，不僅能夠減少水分散失，還能對(duì)害蟲的取食和產(chǎn)卵行為產(chǎn)生阻礙。較厚的蠟質(zhì)層可能使煙粉虱的口器難以順利穿透葉片表皮，增加其取食難度，從而降低煙粉虱的取食效率。此外，葉片表皮的微絨毛密度和長(zhǎng)度也發(fā)生了變化。處理組番茄葉片的微絨毛密度顯著增加，長(zhǎng)度也有所增長(zhǎng)。這些微絨毛能夠干擾煙粉虱的爬行和棲息，使煙粉虱在葉片表面的活動(dòng)受到限制，難以找到合適的取食和產(chǎn)卵位置。同時(shí)，微絨毛還可以作為物理屏障，阻擋煙粉虱的直接接觸，減少煙粉虱對(duì)葉片的侵害。相關(guān)研究表明，一些植物通過增加葉片微絨毛密度來抵御害蟲的侵害，如棉花葉片的微絨毛能夠有效阻礙棉鈴蟲的產(chǎn)卵和幼蟲的取食。在本研究中，番茄葉片微絨毛的變化可能是芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的物理防御機(jī)制之一。4.1.2化學(xué)防御機(jī)制化學(xué)防御是植物抵御害蟲的重要方式，主要通過產(chǎn)生和積累化學(xué)防御物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。本研究中，芹菜根系分泌物處理后的番茄植株，其體內(nèi)化學(xué)防御物質(zhì)的含量和種類發(fā)生了顯著變化。在次生代謝產(chǎn)物方面，黃酮類和萜類物質(zhì)含量顯著增加。黃酮類物質(zhì)具有多種生物活性，在抗煙粉虱過程中發(fā)揮著重要作用。它可以作為抗氧化劑，清除植物體內(nèi)的活性氧，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷，維持植物正常的生理功能。同時(shí)，黃酮類物質(zhì)還能與煙粉虱的唾液蛋白結(jié)合，干擾煙粉虱的取食行為，降低其取食效率。煙粉虱在取食過程中，唾液中的蛋白質(zhì)會(huì)與植物細(xì)胞表面的受體相互作用，從而識(shí)別和獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。黃酮類物質(zhì)與唾液蛋白的結(jié)合，破壞了這種相互作用，使煙粉虱難以順利取食，進(jìn)而影響其生長(zhǎng)和繁殖。萜類化合物在植物抗蟲防御中也具有重要作用。一些萜類化合物具有揮發(fā)性，能夠釋放出特殊的氣味，對(duì)煙粉虱具有驅(qū)避作用，使煙粉虱難以在番茄植株上定殖和取食。還有一些萜類化合物能夠抑制煙粉虱的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖，如影響煙粉虱的蛻皮、化蛹等過程。在本研究中，芹菜根系分泌物可能誘導(dǎo)番茄合成并積累了更多具有驅(qū)避和抑制作用的萜類化合物，從而增強(qiáng)了番茄對(duì)煙粉虱的抗性。除了次生代謝產(chǎn)物，植物體內(nèi)的防御酶活性變化也是化學(xué)防御的重要體現(xiàn)。經(jīng)芹菜根系分泌物處理后，番茄植株內(nèi)的過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性顯著增強(qiáng)。POD能夠催化過氧化氫分解，清除植物體內(nèi)的活性氧，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。同時(shí)，POD還參與植物細(xì)胞壁的木質(zhì)化過程，增強(qiáng)細(xì)胞壁的強(qiáng)度，阻礙煙粉虱的取食。PPO可將酚類物質(zhì)氧化為醌類，醌類物質(zhì)具有毒性，能夠抑制煙粉虱的生長(zhǎng)和繁殖。此外，醌類物質(zhì)還可以與煙粉虱唾液中的蛋白質(zhì)結(jié)合，降低煙粉虱的取食效率。PAL是苯丙烷類代謝途徑的關(guān)鍵酶，它催化苯丙氨酸脫氨生成反式肉桂酸，進(jìn)而合成一系列與植物防御相關(guān)的次生代謝產(chǎn)物，如黃酮類、木質(zhì)素等。這些次生代謝產(chǎn)物在番茄抗煙粉虱過程中發(fā)揮著重要作用，它們共同構(gòu)成了番茄的化學(xué)防御體系，抵御煙粉虱的侵害。4.1.3信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制植物在受到外界刺激時(shí)，會(huì)通過一系列復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)通路來激活自身的防御反應(yīng)。在本研究中，芹菜根系分泌物可能作為一種信號(hào)物質(zhì)，激活了番茄體內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)通路，從而增強(qiáng)了番茄的抗蟲防御反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，芹菜根系分泌物處理后，番茄植株內(nèi)的茉莉酸（JA）和水楊酸（SA）信號(hào)通路相關(guān)基因的表達(dá)量發(fā)生了顯著變化。茉莉酸信號(hào)通路在植物抗蟲防御中起著核心作用。當(dāng)植物受到害蟲侵害時(shí)，體內(nèi)的茉莉酸含量會(huì)迅速增加，進(jìn)而激活一系列與抗蟲相關(guān)的基因表達(dá)。在本研究中，芹菜根系分泌物處理后，番茄植株中茉莉酸合成關(guān)鍵基因（如LOX、AOS等）的表達(dá)量顯著上調(diào)，這表明芹菜根系分泌物可能誘導(dǎo)了番茄體內(nèi)茉莉酸的合成。茉莉酸通過與受體結(jié)合，激活下游的轉(zhuǎn)錄因子（如MYC2等），這些轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)一步調(diào)控抗蟲相關(guān)基因的表達(dá)，從而增強(qiáng)番茄的抗蟲能力。研究表明，茉莉酸信號(hào)通路能夠誘導(dǎo)植物合成并積累多種次生代謝產(chǎn)物，如萜類、黃酮類等，這些物質(zhì)在抗蟲過程中發(fā)揮著重要作用。水楊酸信號(hào)通路在植物防御病原菌和某些刺吸式害蟲中也具有重要作用。水楊酸可以誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)獲得性抗性（SAR），使植物對(duì)多種病原菌和害蟲產(chǎn)生廣譜抗性。在本研究中，芹菜根系分泌物處理后，番茄植株中水楊酸合成相關(guān)基因（如ICS1等）的表達(dá)量也有所增加，同時(shí)水楊酸信號(hào)通路下游的病程相關(guān)蛋白基因（如PR-1等）表達(dá)量顯著上調(diào)。這表明芹菜根系分泌物可能激活了番茄的水楊酸信號(hào)通路，誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生系統(tǒng)獲得性抗性，從而增強(qiáng)對(duì)煙粉虱的抗性。水楊酸信號(hào)通路與茉莉酸信號(hào)通路之間存在復(fù)雜的相互作用，它們可以協(xié)同或拮抗調(diào)控植物的防御反應(yīng)。在本研究中，芹菜根系分泌物可能通過調(diào)節(jié)這兩條信號(hào)通路的平衡，使番茄植株產(chǎn)生更有效的抗蟲防御反應(yīng)。4.2與其他植物誘導(dǎo)抗蟲機(jī)制的比較在植物誘導(dǎo)抗蟲機(jī)制的研究領(lǐng)域，眾多學(xué)者對(duì)不同植物展開了廣泛探索。與本研究中芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱機(jī)制相比，既有共性特征，也存在獨(dú)特之處。在物理防御方面，許多植物在受到害蟲侵害或外界信號(hào)誘導(dǎo)時(shí)，都會(huì)發(fā)生植株表面結(jié)構(gòu)的改變。例如，黃瓜在受到瓜絹螟危害時(shí)，葉片表面的蠟質(zhì)層會(huì)增厚，表皮毛密度增加，這與本研究中芹菜根系分泌物處理后番茄葉片蠟質(zhì)層增厚、微絨毛密度增加類似。這種物理結(jié)構(gòu)的變化，能夠?yàn)橹参锾峁┮坏牢锢砥琳希璧K害蟲的取食和產(chǎn)卵。然而，不同植物的物理防御變化具有一定的特異性。番茄葉片微絨毛的形態(tài)和密度變化是其應(yīng)對(duì)煙粉虱的獨(dú)特物理防御方式，而黃瓜表皮毛的形態(tài)和分布特點(diǎn)則是其適應(yīng)瓜絹螟防御的表現(xiàn)。從化學(xué)防御角度來看，次生代謝產(chǎn)物和防御酶活性的變化是植物誘導(dǎo)抗蟲的常見機(jī)制。像玉米在受到棉鈴蟲侵害時(shí)，會(huì)合成并積累更多的萜類化合物，這些化合物對(duì)棉鈴蟲具有驅(qū)避和抑制生長(zhǎng)發(fā)育的作用，這與芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄增加萜類和黃酮類次生代謝產(chǎn)物以抵御煙粉虱的機(jī)制相似。在防御酶活性方面，小麥在受到麥蚜侵害時(shí)，體內(nèi)的過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）等防御酶活性會(huì)顯著增強(qiáng)，與本研究中番茄經(jīng)芹菜根系分泌物處理后防御酶活性變化一致。但不同植物產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物種類和防御酶活性變化的時(shí)間、幅度存在差異。例如，番茄產(chǎn)生的黃酮類化合物種類和含量與玉米產(chǎn)生的萜類化合物不同，且番茄在受到芹菜根系分泌物誘導(dǎo)后防御酶活性變化的時(shí)間進(jìn)程和幅度也與小麥?zhǔn)艿禁溠燎趾r(shí)有所不同。在信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制上，茉莉酸（JA）和水楊酸（SA）信號(hào)通路在植物誘導(dǎo)抗蟲中起著關(guān)鍵作用。當(dāng)大豆受到大豆蚜侵害時(shí)，JA信號(hào)通路被激活，誘導(dǎo)一系列抗蟲基因的表達(dá)，這與芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄激活JA信號(hào)通路的機(jī)制具有共性。但不同植物的信號(hào)傳導(dǎo)通路存在特異性，如在某些植物中，JA和SA信號(hào)通路之間的相互作用方式和平衡調(diào)節(jié)機(jī)制與番茄不同。番茄在受到芹菜根系分泌物誘導(dǎo)時(shí)，JA和SA信號(hào)通路的協(xié)同或拮抗作用可能具有獨(dú)特的調(diào)控模式，以適應(yīng)對(duì)煙粉虱的防御。綜上所述，芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱機(jī)制在物理防御、化學(xué)防御和信號(hào)傳導(dǎo)等方面與其他植物誘導(dǎo)抗蟲機(jī)制存在一定的共性，但也具有其獨(dú)特性。深入了解這些共性和獨(dú)特性，有助于進(jìn)一步完善植物誘導(dǎo)抗蟲的理論體系，為開發(fā)更加有效的害蟲綠色防控策略提供全面的理論支持。4.3研究的創(chuàng)新點(diǎn)與不足之處4.3.1創(chuàng)新點(diǎn)本研究在植物抗蟲領(lǐng)域具有多方面的創(chuàng)新。在研究視角上，首次聚焦于芹菜根系分泌物對(duì)番茄抗煙粉虱的誘導(dǎo)作用。以往對(duì)于植物抗煙粉虱的研究多集中在番茄自身的抗蟲品種選育或化學(xué)防治等方面，而本研究從植物間的化感作用出發(fā)，探究芹菜根系分泌物這一獨(dú)特的誘導(dǎo)因素，為番茄抗煙粉虱研究開辟了新的方向。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，采用了專利中精確的芹菜根系分泌物提取方法，并設(shè)置了不同濃度梯度處理番茄植株，全面系統(tǒng)地研究其對(duì)煙粉虱的影響。通過這種方式，不僅明確了芹菜根系分泌物能夠誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生抗煙粉虱的能力，還深入分析了不同濃度分泌物的誘導(dǎo)效果差異，為實(shí)際應(yīng)用中確定最佳誘導(dǎo)濃度提供了科學(xué)依據(jù)。在研究?jī)?nèi)容上，本研究從多個(gè)層面揭示了芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的機(jī)制。在物理防御方面，發(fā)現(xiàn)了芹菜根系分泌物處理后番茄葉片表面蠟質(zhì)層增厚和微絨毛密度、長(zhǎng)度變化等新的物理防御特征；在化學(xué)防御方面，明確了黃酮類、萜類等次生代謝產(chǎn)物以及POD、PPO、PAL等防御酶在誘導(dǎo)抗蟲中的關(guān)鍵作用；在信號(hào)傳導(dǎo)方面，首次闡明了茉莉酸和水楊酸信號(hào)通路在芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱過程中的激活機(jī)制和相互作用，豐富了植物抗蟲信號(hào)傳導(dǎo)的理論知識(shí)。4.3.2不足之處盡管本研究取得了一定成果，但仍存在一些不足之處。在實(shí)驗(yàn)條件方面，本研究主要在人工氣候箱和室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行，與田間實(shí)際環(huán)境存在一定差異。田間環(huán)境復(fù)雜多變，溫度、濕度、光照等條件不穩(wěn)定，且存在多種生物和非生物因素的相互作用，這些因素可能會(huì)影響芹菜根系分泌物的產(chǎn)生、運(yùn)輸以及番茄對(duì)煙粉虱的抗性表達(dá)。因此，本研究結(jié)果在田間實(shí)際應(yīng)用中的有效性和穩(wěn)定性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。在研究指標(biāo)上，雖然本研究從煙粉虱的生物學(xué)特性、番茄的生理生化指標(biāo)以及分子生物學(xué)等多個(gè)方面進(jìn)行了研究，但仍不夠全面。例如，未深入研究芹菜根系分泌物對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響，包括果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分、口感、外觀等方面。此外，對(duì)于芹菜根系分泌物中具體的活性成分及其作用機(jī)制，本研究?jī)H進(jìn)行了初步探討，尚未進(jìn)行深入的分離、鑒定和功能驗(yàn)證。針對(duì)以上不足，未來的研究可以從以下幾個(gè)方向改進(jìn)。首先，開展田間試驗(yàn)，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中驗(yàn)證本研究結(jié)果的有效性和穩(wěn)定性，進(jìn)一步優(yōu)化芹菜根系分泌物的應(yīng)用方法和技術(shù)，使其更符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求。其次，完善研究指標(biāo)，深入研究芹菜根系分泌物對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響，以及對(duì)根際微生物群落的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)影響，為全面評(píng)估其在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的作用提供更豐富的數(shù)據(jù)支持。最后，加強(qiáng)對(duì)芹菜根系分泌物中活性成分的研究，運(yùn)用先進(jìn)的分離、鑒定技術(shù)，明確其具體成分和結(jié)構(gòu)，通過生物測(cè)定和分子生物學(xué)技術(shù)深入探究其作用機(jī)制，為開發(fā)新型的植物源抗蟲劑提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。4.4對(duì)未來研究的展望基于本研究結(jié)果，未來在芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱領(lǐng)域還有許多值得深入探索的方向。在分子機(jī)制研究方面，雖然本研究初步揭示了茉莉酸和水楊酸信號(hào)通路在芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱過程中的作用，但對(duì)于這兩條信號(hào)通路下游的具體調(diào)控基因和蛋白質(zhì)，以及它們之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)仍有待進(jìn)一步挖掘。利用基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9）對(duì)番茄中參與抗煙粉虱防御反應(yīng)的關(guān)鍵基因進(jìn)行敲除或過表達(dá)，深入研究這些基因的功能和作用機(jī)制，有助于更全面地了解芹菜根系分泌物誘導(dǎo)番茄抗煙粉虱的分子機(jī)制。同時(shí)，研究芹菜根系分泌物中活性成分與番茄細(xì)胞表面受體的識(shí)別和結(jié)合機(jī)制，以及信號(hào)傳導(dǎo)過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和調(diào)控因子，也將為揭示其作用機(jī)制提供重要線索。在實(shí)際應(yīng)用研究方面，優(yōu)化芹菜根系分泌物的應(yīng)用技術(shù)和防控方案是未來的重要研究方向。進(jìn)一步研究不同環(huán)境條件下芹菜根系分泌物的穩(wěn)定性和有效性，結(jié)合田間實(shí)際情況，制定出適合不同地區(qū)和種植模式的應(yīng)用策略。例如，研究如何將芹菜根系分泌物與其他綠色防控技術(shù)（如生物防治、物理防治等）相結(jié)合，形成綜合防控體系，以提高對(duì)煙粉虱的防控效果。探索開發(fā)基于芹菜根