青杨主要虫害与其诱导性防御机制探析,该文是机制相关论文写作参考范文跟青杨和青杨主要虫害和防御机制相关论文写作参考范文.
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摘 要：青杨在北半球树种栽培中,其规模最大,并且具有短轮伐期等特性,因此为了提高青杨林分生产力以及保证生态环境健康,就要对其主要病虫害进行了解,采用适当的诱导性防御机制,进而保证青杨的生长健康,提高其经济及生态价值.
关键词：青杨虫害；防御机制；研究；展望
0 引言青杨这一树种,具有生长速度快,树型相对较大,生长周期长等特点,其繁殖不仅可以通过树种,还能进行无性繁殖,因此其繁殖能力较强,也正是其这一特性,使其成为森林演替更新过程中的先锋树种.为了更好发挥青杨的自身价值,应该有针对性的对其虫害进行重视,并采取有效的诱导防御机制,进而更好的促进其生长.
1 青杨虫害及其防御机制研究的重要意义
青杨这一树种性喜温凉湿润,自身比较耐寒.主要分布在我国东北等地,分布区域实际年平均降水量在300～600mm,处在零下30℃的地方依旧能开花能.对并且其自身土壤要求不严,能够在不同的土壤中进行生长,因此在青海等地也被广泛种植.
北半球的河岸生态系统中,青杨是其中最具生产力的树种,在自然环境中,青杨与多种虫害之间可以进行相互作用,二者共存多年,此种情况也真实的反应了青杨本身所以具有的较为独特的防御机制.这是由于植物在生产期间为了更好的适应外界的环境及进化,逐渐形成了有效的虫害防御机制,其中包含化学防御以及物理防御两种.化学防御机制是植物为了更好的防御攻击者,通过转变自身所含有的化学物质实现防御目标的方式.植物的化学防御是对有毒物质进行存储,或者是通过诱导性防御蛋白来实现防御.物理防御是植物运用自身的物理特性,如,尖刺、皮刺、绒毛等来防治害虫对其的啃食,达到有效防御的目的.在青杨造林过程中,时常面临虫害的危害,然而采用杀虫剂来实现消灭虫害,就会造成严重且大规模的环境污染,导致害虫形成抗药性,并且这种方式在林业方面不使用.对人工青杨林和天然青杨林进行控制,主要是根据树木自身的抗逆性,对其基因组序及物理图谱进行开发,这样的研究可以提升青杨的寿命.而对青杨的抗虫性进行研究,对其寿命、营建、碳汇以及动态防御,都具有十分重要的意义[1].
2 青杨虫害分析
通过大量的研究分析可知,杨树会受到大量虫害的威胁,其中北美虫害大约在300种以上,欧洲也有250中以上的害虫.害虫其中包含食叶害虫,蛀干以及枝稍害虫等,在天然林中,只有几种害虫可以对其造成一定的损害.食叶害虫主要常见的包含蛾类、甲虫、毛虫类等几大类,虽然食叶害虫占害虫种类的大多数,但对于青杨而言并没有影响其正常的存活.这是因为青杨的叶片能够在很少的状态下继续存活.需要注意的是,青杨在受到食叶害虫危害时,会降低青杨的实际产量,致使其生态效益、经济效益受到严重的影响.通常情况下青杨的无性系林分会在虫害爆发以后受到极为严重的威胁.因此只有对青杨及其虫害进行有效认知,才能根据实际情况对青杨虫害记性防治,制定有效的措施,提高青杨的生态价值以及经济价值.
2.1 黄斑星天牛
该虫害在幼虫期或者是较大幼虫时会在其木质部内进行越冬,成虫会在越冬后的翌年6月底进行羽化,7月中下旬以后进入成虫羽化盛期.该虫害的幼虫会啃食树干进而在青杨树干部形成相应的虫道,影响树干的生长速度,严重时会出现枯梢断头或者是整株青杨出现枯亡,导致青杨使用其本身的利用价值.此虫害的成虫会在夜间活动,对细枝皮层以及幼芽部分进行啃食.
2.2 杨干透翅蛾
受气候影响,此种害虫通常为两年一代,该虫害当年所孵化的幼虫会蛀入到树干中,在树木皮下或者是木质区域内的虫道进行越冬,在次年4月进行活动,危害树木,直到进入10月中旬为止,然后进行越冬.到了第三年的8月份下旬进行成虫羽化期,羽化期会持续一个月左右.该虫害会对树干进行危害,对树木根基进行蛀食,对树木生长造成影响,严重时会出现风倒或者是风折等现象.
2.3 大青叶蝉
该害虫为一年2～3代,虫卵在青杨苗木或者是其表皮下进行越冬.次年5月进入孵化期,6月中下旬可以看见成虫进行迁飞.幼虫以及成虫主要集中在青杨幼嫩枝叶部位,对其汁液进行吸收.青杨在受到该种病害威胁时,会导致其树木表皮与树干剥离、枝稍等部分枯死,严重影响青杨的生长.
3 青杨对主要虫害的诱导性防御机制探析
3.1 诱导性结构防御
青杨周皮与皮层二者之间构成了一道具有通透性的屏障,该屏障可以作为阻挡外来生物或者是非生物伤害的首要防线.由于周皮区域内的细胞已经出现大部分的饲养,所以细胞壁会栓化、变硬.青杨的皮层在受到一定的损害后会出现部分组织坏死,创伤点与第一层细胞间会构成一个封闭的区域,并且这个区域下会出现新的次生保护组织,该组织会对虫害的入侵进行阻碍,使虫害入侵部位及行为发生变化.青杨自身的次生韧皮作为主要的防御反应部位,是非常重要的,这一部位中存在数量的多酚薄壁细胞,该细胞可以分泌及存储酚类物质,一旦细胞遭到破坏,就会释放能够杀死真菌以及具有抑制虫害的酚类物质,从而达到防御虫害的目的[2].青杨自身可以对较为特定的虫害进行有效的识别,其体内正常且健康的细胞会在细胞外型号的诱导下,进入死亡,使局部内的组织出现坏死的情况,从而对病原物的侵染进行有效限制,实现防御侵害的目的.
3.2 化学防御机制
植物想要对害虫进行有效防御,就需要一定的资源作为支撑,资源分配要在其生长、发育以及繁殖与防御等过程中获得平衡.其资源分配如下,植物要先向生长及发育进行资源分配,在这一过程中可以会出现其自身抵御害虫以及病原体能力较低的情况.长寿命的树木防御机制要比短期生长或者是短世代植物要多,这是因为植物生长周期较短,不能在算时间内对虫害进行摆脱,从而造成严重的损害.青杨的化学防御主要是以代谢物这一形式进行防御,即使青杨没有受到虫害的影响以及危害,其也会为给予防御系统资源,保证其防御系统处在初级阶段上.而在青杨受到虫害影响时,诱导机制就会减低对生长、发育等的资源分配.
通过分析总结可知,杨柳科中大约有20种以上的化合物成分对害虫有一定的抵制作用,而这些化合物蕴藏在青杨表皮以及叶子中.由于其成分的不同导致其作用时间以及作用方式上存在差异.例如,凝缩类单宁的结果及其生理机能就要比水解类单宁更加复杂.在受到害虫啃食危害期间,在酶的参与作用下,就能诱导形成凝缩单宁.多酚氧化酶属于抗消化酶,这种酶可以让海中处在解状态下,使其发育变缓,延长害虫接受天敌危害的时间,达到防治害虫的目的.而这种酶广泛存在于植物界中,并且能够促进奎宁的形成.而在植物组织损伤时,奎宁与多酚氧化酶可以快速做出有效的反应,进而在青杨的防御机制进行游侠体现.其主要机理就是在杨树受伤害过程中诱导多酚氧化物分泌,在害虫腹部奎宁的作用下,让蛋白质与氨基酸进行有效连接,降低氨基酸的吸收.此外青杨中的内切几丁质酶还能减少对蛋白质对于酶的消化,进而让害虫氨基酸缺乏,对其发育进行抑制.并且这种酶还能促进青杨生长,受创伤口修复,减少病原体以及害虫的抗逆性.
3.3 分子防御机制
科技水平的发展促进科研领域的研究的加深,已经从原来的传统防御物质研究逐渐转向分子生物学方面.通过对信号分析、酶基因及其表达规律的研究,促进了植物分子防治机制研究水平的提升.在植物体内,茉莉酸化合物十分普遍的存在,它是一种植物生长过程汇总不了缺少的生物激素,它还是诱导防御反应过程中不可缺少的信号分子.这类化合物中包含JA（茉莉酸）、MeJA以及相关的衍生物.当青杨大受到害虫啃食,其JA会显著增加,并且会在基因之前进行表达.乙烯作为JA下游的信号分析,其可以有效对青杨创伤后的防御应答做出反应,进而实现启动防御机制的目的.
4 结语
总而言之,青杨是一种北方常见的树种,不仅耐干旱,还能防止水土流失,同时其结构细、质轻柔也可看作是家具、建筑施工中的良好用材.因此加强对青杨诱导性防御机制的研究,可以提升青杨的抗虫害的水平,做出良好防御,提高其自身的经济价值和生态价值,而通过研究也希望未来可以使一年生或多年生植物不受虫害威胁成为可能.
参考文献
[1] 李新岗,刘惠霞,黄建,等.虫害诱导植物防御的分子机理研究进展[J].应用生态学报,2008,19（4）：893-900.
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