摘要
丛枝菌根真菌（Arbuscularmycorrhizafungi，AMF）作为一种微生物制剂，已逐渐应用于害虫的综合防治，特别是针对经济型农作物害虫，已取得了一定的防治效益。然而，AMF定殖引发的植物抗虫性是否适用于林木还知之甚少，这将限制AMF在林木害虫防治的应用。本研究以1年生银中杨（Populusalba×P.berolinensis）和舞毒蛾（Lymantriadispar）幼虫为研究对象，通过对银中杨接种摩西管柄囊霉（Glomusmosseae，GM）或根内根孢囊霉（Glomusintraradices，GI），分析GM或GI定殖对银中杨的生长发育及其抗虫性的影响趋势，以及通过转录组和代谢组联合分析揭示AMF定殖对银中杨抗虫性的影响机制，进而为AMF在增强林木抗虫性及害虫防控方面的应用提供理论基础和思路。研究结果如下： （1）对银中杨生长发育及物质代谢的影响。在AMF定殖90d后，与对照组相比，GM组银中杨根长、地下部分鲜重和干重显著降低，而株高和地上部分重量差异不显著；GI组银中杨株高、根长、地上和地下部分鲜重和干重均显著提高；GM和GI组N、P和可溶性蛋白含量显著提高，可溶性糖显著降低，淀粉含量差异不显著。GM组和GI组间相比，GI组银中杨株高和地上部分重量显著高于GM组，其余均差异不显著，物质代谢GI组叶片P含量显著高于GM组，其余均差异不显著。说明AMF能显著影响银中杨的物质代谢、资源分配及生长发育，AMF种类不同产生的影响也不同。 （2）对银中杨次生代谢及化学防御的影响。在AMF定殖90d后，GM组和GI组银中杨叶片中的次生代谢物质总酚、黄酮、木质素和单宁含量，以及防御蛋白苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）、胰凝乳蛋白酶抑制剂（CI）和胰蛋白酶抑制剂（TI）的活性均显著高于对照组。处理组之间相比，仅木质素、单宁和PAL差异显著，且均为GM组显著高于GI组。说明GM、GI均能改变银中杨的次生代谢和化学防御，GM的增强作用更为显著。 （3）对舞毒蛾生长发育的影响。舞毒蛾幼虫取食GM定殖的银中杨叶片后，与对照相比，3龄幼虫发育历期显著延长，体重、体长和头壳宽差异不显著；4龄和5龄幼虫体重、体长和头壳宽显著降低，发育历期显著延长。取食GI组后，与对照相比，3龄幼虫体重、体长、头壳宽和发育历期均差异不显著；4龄和5龄幼虫体重和体长显著提高，头壳宽差异不显著；发育历期4龄差异不显著，5龄显著缩短。幼虫存活率分析揭示，GM组幼虫存活率显著降低，仅为73.75%，GI组幼虫存活率与对照组差异不显著，分别为91.25%和97.59%。生测实验结果进一步说明GM显著增强了银中杨的化学防御。 （4）对舞毒蛾食物利用的影响。3-5龄幼虫取食GM组叶片的幼虫取食量、排粪量和食物转化率均显著低于对照组；3龄和5龄幼虫食物消耗率显著高于对照组，4龄差异不显著；3-4龄食物利用率显著降低，5龄差异不显著。取食GI组叶片后，3-5龄幼虫的取食量与对照组相比差异不显著；3龄GI组排粪量显著高于对照组，4-5龄差异不显著；3-5龄幼虫食物消耗率显著降低；3龄幼虫食物转化率显著提高，4-5龄差异不显著；3-5龄幼虫食物利用率显著升高。说明对舞毒蛾的食物利用，GM表现为显著的抑制作用，GI表现为显著的促进作用。 （5）基于转录组和代谢组分析GM定殖对银中杨抗虫性的影响机制。根据生物测定结果显示，GM组银中杨对舞毒蛾具有显著的抑制作用，因此，选择GM组银中杨的叶片进行转录组和代谢组分析。转录组分析结果为，GM组叶片共有3671个差异表达基因（DEGs），其中2427个表达上调，1244个表达下调。与抗虫性相关的KEGG通路分析发现，参与茉莉酸生物合成以及信号转导的DEGs均上调表达；在涉及黄酮类化合物生物合成的DEGs中，除查尔酮合酶和花青素合酶基因下调表达外，其余鉴定的DEGs均上调表达。代谢组结果显示，共鉴定出58类603种代谢物。与对照组相比，差异最显著的代谢物为羧酸及其衍生物和黄酮类化合物。在深入分析涉及抗虫活性的差异代谢物时发现，香豆素、水苏碱、枞酸、6-甲酰伞形酮和香草酸等含量显著增加。 综上所述，GM或GI定殖对银中杨生长及抗虫性的影响呈现菌根特异性。GM定殖可显著增强银中杨的抗虫性；GI定殖能显著促进银中杨生长发育，对抗虫作用的影响不显著。因此，在应用AMF对林木进行害虫防治时，应进行预实验，选择合适的菌种。
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