山茶属植物经济论文提纲

论文题目：四种山茶属植物（Camellia spp.）抗茶籽象（Curculio chinensis）组成型抗性机制研究

摘要：山茶属植物（Camellia spp.）是我国经济林作物开发与利用的重要种质资源,也是我国南方地区尤其是西南地区脱贫攻坚主推木本经济作物。长期以来,培育专家在油茶等山茶属植物优良品种选育及推广方面开展了大量工作,一系列高产、高品质品种不断被选育并广泛种植,为农户带来可观经济效益。但是近年来,以茶籽象（Curculio chinensis）为代表的虫害造成部分种植区山茶属植物大量减产的情况不断出现,带来明显经济损失,威胁日益严重。部分高品质品种的低抗病虫特性现已成为制约山茶属植物尤其是油茶（Camellia oleifera）经济收益提升的重要阻碍。茶籽象营钻蛀性为害,化学防治困难,培育抗虫新品种是增强山茶属植物抗茶籽象能力,降低危害,提高山茶属植物经济产业稳定性的一个重要途径。培育抗虫品种的首要基础是摸清山茶属植物组成型抗茶籽象机制,确定抗性指标,并构建山茶属植物抗茶籽象的评估模型。本研究在调查茶籽象对山茶属重要经济物种危害情况的基础上,将浙江红花油茶（C.chekiangoleosa）、腾冲红花油茶（C.reticulate）、普通油茶（C.oleifera）及茶树（C.sinensis）4种植物分别作为茶籽象的高抗型、抗型、中间型和易感型植物寄主,探讨山茶属植物对茶籽象抗性差异的主导生理生化因素,期望通过研究4种山茶属植物对茶籽象植物寄主适应性的影响,以及对茶籽象抗性规律的分析,找到山茶属植物抗茶籽象的重要物理抗性性状指标;并基于茶籽象回接到山茶属植物果实内,测定不同山茶属植物对幼虫生长发育、肠道微生物多样性等方面的影响,筛选山茶属植物抗茶籽象化学成分,明确主要抗性物质;在明确山茶属植物组成型抗茶籽象抗性指标的前提下,利用物理、生化等方面多个抗性指标联合构建油茶不同家系对茶籽象的抗性评价模型,以期待为挖掘山茶属抗茶籽象组成型抗性性状以及后续抗性品种的筛选提供理论基础,为山茶属植物抗虫性育种提供新的理论依据。主要研究结果如下:（1）4种山茶属植物并未造成茶籽象种群产生植物寄主适应性分化。在中国主要的山茶属植物分布区内,茶籽象种群与山茶属植物在长期的协同进化关系下,并未产生明显的因寄主隔离导致寄主适应性局域种群。本研究采用茶籽象线粒体基因（COI基因、ATP合成酶基因）、核基因（EF1-α基因）进行的茶籽象种群多样性及种群动态分析,结果发现:茶籽象种群在中国南方地区呈现遗传多样性指数低;地理种群间的遗传分化指数大于植物寄主分群的遗传分化指数;各地理种群存在明显的共享单倍型现象,单倍型多样性较低,且分离出的单倍型与寄主隔离无关;种群间遗传距离与地理距离存在明显正相关性,还因地势选择压表现出明显的高低海拔适应性分化;种群动态分析发现茶籽象种群处于一个扩张但扩张不明显的状态,全国各地区种群状态相对稳定。（2）果皮厚度是山茶属植物重要物理组成型抗性指标,是显著影响茶籽象为害率的主要抗性因素之一。从山茶属植物对茶籽象取食行为影响分析表明,茶籽象在产卵高峰期对4种山茶属植物的取食无明显偏好。4种山茶属植物果皮厚度仅浙江红花油茶厚度大于茶籽象“喙”长度,4种山茶属植物为害率与果皮厚度的关联分析发现,随着植物果皮厚度的增加,为害率呈现指数下降趋势。说明果皮厚度是影响茶籽象为害率的关键组成型抗性指标。（3）不同山茶属植物通过改变茶籽象离体肠道菌群结构进而影响茶籽象发育,从而增强山茶属植物抗性。回接实验中,不同山茶属植物上茶籽象幼虫发育明显不一致,茶籽象肠道菌群结构存在显著差异,多样性指数、相对丰度都显著差异;茶籽象肠道菌群优势菌群也存在显著差异,不同山茶树植物接种的茶籽象肠道均存在特有菌群:油茶回接的虫体肠道内,Serratia、Erwinia、Pantoea等属占据较高比例;而腾冲红花油茶上回接的茶籽象肠道内Acinetobacter、Bacteroides、Blautia等属占据较高权重;Serratia、Erwinia、Pantoea、Lactobacillus、Rickettsia等属权重较低。上述结果说明寄主植物果实内存在影响茶籽象肠道菌群的关键次生物质,进而影响了茶籽象幼虫的发育。（4）油茶等山茶属植物中咖啡因、单宁酸、儿茶素、茶皂素及茶氨酸等5种化合物对离体培养的肠道菌群结构影响存在显著差异,其中茶皂素是油茶抗虫重要抗虫因素之一,主要是通过改变离体菌群结构发挥作用。本研究通过添加山茶属植物中提取的化学成分离体培养茶籽象肠道菌群,评价不同化学物质对茶籽象发育特别是肠道微生物的影响。其中,茶皂素处理组的Alpha多样性指数检验、随机森林微生物丰度检验及组间组内相似性分析结果都与其他处理组差异明显,且茶皂素浓度与菌群多样性存在明显的负相关关系。随着茶皂素浓度的增加,Micrococcus、Bacillus、Lactococcus和Cupriavidus等属的丰度随茶皂素浓度的增加而增加,Erwinia、Serratia、Enterobacter、Proteus、Citrobacter、Salmonella等6个属的丰度随茶皂素浓度的增加而降低;代谢功能预测分析发现,茶皂素浓度的增加显著上调的包括外源性生物降解代谢、核苷酸代谢、萜类和聚酮类代谢。而氨基酸代谢、脂类代谢、碳水化合物代谢、其他次生代谢产物的生物合成、氨基酸代谢、辅因子和维生素、糖的生物合成和代谢被抑制。针对茶皂素可以明显影响离体培养的肠道群落结构,进一步发现茶果茶皂素积累规律与幼虫发育明显负相关。上述结果说明茶皂素是山茶属植物抗茶籽象的主要化学成分,其主要是影响茶籽象幼虫正常发育而实现对茶籽象的抗性。（5）利用多个物理、化学指标联合构建了普通油茶无性系抗性评价模型,再次验证果皮厚度、茶皂素浓度是主要抗性指标。本研究首次基于普通油茶无性系组成型抗性性状测定,并采用多元线性回归模型综合分析茶籽象4个为害关键期,油茶抗性指标与茶籽象为害率的关系,初步构建普通油茶对茶籽象抗性评价模型。在模型中,油茶果皮厚度、茶籽象幼虫发育期茶皂素浓度是主要抗性指标此模型的构建可为油茶品种对茶籽象的抗性提供评价依据,为我国油茶品种的抗病虫选育提供新思路。

关键词：山茶属植物;组成型抗性;抗性活性物质;茶皂素;抗性模型

学科专业：林木遗传育种

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 引言

1.1.1 研究背景

1.1.2 国内外研究现状及评述

1.2 研究目标和主要研究内容

1.2.1 关键科学问题与研究目标

1.2.2 主要研究内容

1.2.3 技术路线图

2 山茶属植物对茶籽象种群结构及动态的影响

2.1 材料与方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验方法

2.2 结果分析

2.2.1 茶籽象种群遗传多样性

2.2.2 山茶属植物对茶籽象种群系统发育及种群动态的影响

2.2.3 生态因素对茶籽象分化的影响

2.3 小结

3 四种山茶属植物抗茶籽象组成型抗性特征分析

3.1 材料与方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验方法

3.2 结果

3.2.1 四种山茶属植物上茶籽象为害率及取食偏好结果分析

3.2.2 四种山茶属茶果厚度对茶籽象取食的影响

3.2.3 四种山茶属植物茶果化学抗性物质积累特征

3.3 小结

4 三种山茶属植物对茶籽象生长发育及其肠道菌群结构的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验方法

4.2 结果分析

4.2.1 三种山茶属植物对茶籽象生长发育的影响

4.2.2 三种山茶属寄主植物对茶籽象肠道菌群多样性的影响

4.2.3 三种山茶属植物对茶籽象肠道微生物菌群结构影响

4.3 小结

5 山茶属植物抗性活性物质对茶籽象肠道微生物耐受及代谢能力的影响

5.1 材料与方法

5.1.1 实验材料

5.1.2 实验方法

5.2 结果分析

5.2.1 五种抗性活性物质对茶籽象离体肠道菌群多样性的影响

5.2.2 五种抗性活性物质对茶籽象离体肠道菌群结构的影响

5.2.3 茶皂素在三种山茶属植物果实发育过程中的积累规律及其对茶籽象幼虫发育的影响

5.2.4 山茶属植物茶皂素对茶籽象肠道微生物菌群结构影响

5.3 小结

6 普通油茶抗茶籽象评价模型构建

6.1 材料与方法

6.1.1 试验地及供试油茶概况

6.1.2 实验涉及的器材及试剂

6.1.3 不同油茶无性系茶籽象为害率调查

6.1.4 不同油茶无性系果形指数及果皮厚度测定

6.1.5 茶籽象发育关键期油茶无性系果实茶皂素含量测定

6.1.6 数据统计及分析

6.2 结果与分析

6.2.1 8 个普通油茶无性系茶籽象为害率分析

6.2.2 茶籽象产卵高峰期8 个普通油茶无性系的果形指数分析

6.2.3 茶籽象产卵高峰期8 个普通油茶无性系的果皮厚度分析

6.2.4 8 个无性系的茶皂素积累规律

6.2.5 基于8 个无性系的组成型抗性指标的抗性回归分析

6.3 小结

7 讨论与结论

7.1 讨论

7.1.1 山茶属植物并未对茶籽象种群分化产生明显影响

7.1.2 山茶属植物果皮厚度是明显影响茶籽象为害率的物理组成型抗性指标之一

7.1.3 山茶属植物果实内化学活性物质是影响茶籽象发育的组成型抗性指标之一

7.1.4 果皮厚度、茶皂素浓度是不同油茶无性系主要抗性指标

7.2 结论

8 展望

参考文献

致谢