葉綠素熒光技術植保領域應用—蟲癭檢測

      一些蚜蟲、雙翅目和蜂類等昆蟲侵入、寄生在植物上產卵或產生一些分泌物時，會刺激植物細胞加速分裂，導致異常分化和增生，從而使植物組織上形成囊狀、球狀等畸形構造，即蟲癭（insect gall）。蟲癭的形態多樣，有些甚至能夠模仿植物的果實，以此來保護內部的幼蟲，具有一定的迷惑性。
      蟲癭和植物之間是一種復雜的相互作用關系，昆蟲通過蟲癭來獲取植物的營養，而蟲癭的形成則會引起植物產生某些防御反應從而產生一些化學物質來抵抗昆蟲侵害，某些蟲癭給宿主植物帶來益處，如小黃蜂在金合歡上產生的蟲癭光合效率會高于無癭葉片，而許多蟲癭則會影響植物的正常生理功能，比如光合作用、養分運輸等。
      通過葉綠素熒光測量技術，可以對蟲癭進行檢測，了解昆蟲對植物光合生理活性的影響，有助于了解植物與昆蟲間的相互作用，以及植物如何適應和響應這些相互作用，為植物的種植、生產等提供蟲害防治提供參考。
案例一：蟲癭對紅果仔葉片細胞結構、組織化學和光合作用的影響
      Eugeniamyia dispar是一種特殊的癭蚊科昆蟲，以其在巴西發現并在 Eugenia uniflora（中文名紅果仔，屬桃金娘科）葉子上形成蟲癭而聞名。Rezende等人為了探究E. dispar產生的蟲癭如何影響宿主植物葉片結構和功能，以及蟲癭組織在光合作用方面的適應性，開展了一系列實驗。
研究中使用了葉綠素熒光成像系統讀非癭葉和成熟蟲癭的光合性能進行評估，獲得了包括Fv/Fm、(F’m-F’)/F’m、Fo、Fm、Rfd、NPQ等參數。       結果表明，癭組織除了在細胞結構上顯示出細胞肥大，淀粉、蛋白質和還原糖等主要分布在癭的幼蟲室周圍等變化，為幼蟲發育提供營養。癭組織仍保持了低水平的光合作用能力，但葉綠素數量和光合活性均低于非癭葉。
 
案例二、瑪黛葉粉虱誘導瑪黛巴樹葉片產生的蟲癭光合效率檢測
      瑪黛葉粉虱誘導瑪黛巴樹葉片產生綠色、層間的蟲癭，蟲癭會導致宿主植物組織中產生高度的氧化應激，這種脅迫表征是通過化學方法檢測到的過氧化氫來體現的。為了深入了解蟲癭組織光合活力和高氧化脅迫之間的關系，DC Oliveira等人先假設在蟲癭的發育過程中積累了高水平的營養物質來滿足局部光合作用的維持和昆蟲活動。此外，低水平的光合作用可能有助于保證氧氣的產生和二氧化碳的消耗，避免蟲癭組織中的缺氧和高碳酸血癥。
      之后進行了一系列檢測驗證，包括對蟲癭的葉綠素分布、光合作用等檢測，以及過氧化氫和酚類衍生物的組織化學測試等，以確認生物脅迫的存在并確定可能發生脅迫消散的位點。其中，葉綠素熒光測量技術便被用來監測蟲癭和正常葉片的光合特性，
      結果表明，蟲癭部位的Fv/Fm、φPSII和Rfd值均低于非瘤組織，表明蟲癭光合效率更低，活性減弱，對脅迫更敏感。結合其他相關分析，可知盡管蟲癭組織受蟲癭內昆蟲幼蟲的影響，其光合作用活性較低，但仍可維持一定的組織穩定性和有氧代謝。       
參考文獻：
[1] Rezende U C, Moreira A S F P, Kuster V C, et al. Structural, histochemical and photosynthetic profiles of galls induced by Eugeniamyia dispar (Diptera: Cecidomyiidae) on the leaves of Eugenia uniflora (Myrtaceae)[J]. Revista de Biología Tropical, 2018, 66(4): 1469-1480.
[2] Oliveira D C, Moreira A S F P, Isaias R M S, et al. Sink status and photosynthetic rate of the leaflet galls induced by Bystracoccus mataybae (Eriococcidae) on Matayba guianensis (Sapindaceae)[J]. Frontiers in Plant Science, 2017, 8: 1249.
 
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