松针提取液对茶树生长和虫害防治的影响机制

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0605

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (25): 103-112.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0605

松针提取液对茶树生长和虫害防治的影响机制

张曼(), 黎健龙, 周波, 陈义勇, 农红秋, 崔莹莹, 刘嘉裕, 唐劲驰()

广东省农业科学院茶叶研究所/广东省茶树资源创新利用重点实验室，广州 510640

收稿日期:2023-08-22 修回日期:2024-04-27 出版日期:2024-09-05 发布日期:2024-08-27
通讯作者:
唐劲驰，女，1973出生，山西平定人，研究员，博士，研究方向为茶树生长和精准栽培。通信地址：510640 广东省广州市大丰路6号广东省农业科学院茶叶研究所，Tel：020-85161049，E-mail：tangjinchi@126.com。
作者简介:
张曼，女，1992年出生，河北邢台人，助理研究员，博士，研究方向为茶树生长发育调控。通信地址：510640 广东省广州市大丰路6号广东省农业科学院茶叶研究所，Tel：020-88522467，E-mail：zhangman3043@163.com。
基金资助:
广东省科技计划项目“韶关夏秋茶提质增效加工关键技术研究与示范”(2023B0202010018); 国家现代农业（茶叶）产业技术体系建设专项“栽培生理与生态岗”(CARS-19); 广东省农业科学院优博项目“春季茶树新梢萌发的调控基因及影响因素”(R2022YJ-YB3010); 广东省农业科学院农业优势产业学科团队建设项目“茶园精准管控栽培”(202125TD)

Influence Mechanisms of Pine Needle Extracts on Tea Plant Growth and Pest Control

ZHANG Man(), LI Jianlong, ZHOU Bo, CHEN Yiyong, NONG Hongqiu, CUI Yingying, LIU Jiayu, TANG Jinchi()

Tea Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Provincial Key Laboratory of Tea Plant Resources Innovation and Utilization, Guangzhou 510640

Received:2023-08-22 Revised:2024-04-27 Published:2024-09-05 Online:2024-08-27

摘要/Abstract

摘要：

为探究松针提取液对茶树生长和虫害防治的影响机制，以喷施松针提取液和无菌水的茶树为材料进行比较实验，并进行转录组和代谢组学联合分析，解析其内在机制。结果表明，松针提取液能够促进茶树生长，提高茶树的发芽密度和叶片的叶绿素相对含量，提高茶叶产量，且不降低茶叶的品质。在这一过程中，AP2/ERF转录因子下调表达，乙烯信号途径发挥了重要的负调节作用。茶园喷施松针提取液不影响茶园节肢动物的群落结构，且对螨类和茶小绿叶蝉有一定的防治效果。转录组和代谢组联合分析表明，松针提取液提高茶树抗虫能力可能是由于激活了茶树的多酚类和磷脂类的代谢途径，相应代谢物质的含量显著提高，茶树抗氧化、清除自由基的能力提高，从而提高了茶树的抗逆性。研究结果可为天然植物抗逆性诱导剂的开发利用提供依据。

关键词: 松针提取液, 茶树, 乙烯信号通路, 多酚类, 抗氧化, 虫害管理, 转录组学, 代谢组学, 植物抗性诱导剂

Abstract:

In order to explore the effect of pine needle extracts on tea plant growth and pest control, tea trees treated with and without pine needle extracts were used as experiment materials, and the combined transcriptome and metabolome analysis was conducted to analyze the internal mechanism. The results showed that pine needle extracts could promote the growth of tea plants, with the increasing germination density, the relative content of chlorophyll in tea plant leaves, and the yield of tea without reducing the quality of tea. In this process, the expression of AP2/ERF transcription factors was suppressed, and ethylene signaling pathway played an important role of negative regulator. Besides, pine needle extracts treatments did not affect the community structure of arthropods of tea plants, and displayed a certain control effect on mites and tea green leafhoppers. The combined analysis of transcriptome and metabolome showed that the improvement of insect resistance of tea plant might be due to the activation of polyphenol and phospholipid metabolic pathways of tea plants, and the contents of corresponding metabolites were significantly increased. Thus, the antioxidant and free radical scavenging ability of tea plants were improved, so as to enhance the stress resistance of tea plants. In general, the results can provide a basis for the development and utilization of natural plant stress inducers.

Key words: pine needle extracts, Camellia sinensis, ethylene signaling pathway, polyphenols, antioxidant, pest management, transcriptomics, metabolomics, plant resistance inducers

张曼, 黎健龙, 周波, 陈义勇, 农红秋, 崔莹莹, 刘嘉裕, 唐劲驰. 松针提取液对茶树生长和虫害防治的影响机制[J]. 中国农学通报, 2024, 40(25): 103-112.

ZHANG Man, LI Jianlong, ZHOU Bo, CHEN Yiyong, NONG Hongqiu, CUI Yingying, LIU Jiayu, TANG Jinchi. Influence Mechanisms of Pine Needle Extracts on Tea Plant Growth and Pest Control[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(25): 103-112.

图/表 15

参考文献 29

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处理	项目	外形(25%)	汤色(10%)	香气(25%)	滋味(30%)	叶底(10%)	总分
CK	评语	紧实略卷曲毫乌褐	红稍深，较明亮	较甜	甘醇，微涩	较匀，尚红	88.95±0.919a
CK	分值	88.5±0.707a	91.5±0.707a	90.0±0.001a	87.75±3.889a	88±1.414a	88.95±0.919a
PNEs	评语	紧实略卷曲毫乌褐	红稍深，较明亮	较甜	甘醇，微涩	较匀，尚红	88.80±0.989a
PNEs	分值	88.0±0.0001a	92±0.0001a	91.0±1.414a	87±4.242a	87±0.0001a	88.80±0.989a

处理	项目	外形(25%)	汤色(10%)	香气(25%)	滋味(30%)	叶底(10%)	总分
CK	评语	紧实略卷曲毫乌褐	红稍深，较明亮	较甜	甘醇，微涩	较匀，尚红	88.95±0.919a
CK	分值	88.5±0.707a	91.5±0.707a	90.0±0.001a	87.75±3.889a	88±1.414a	88.95±0.919a
PNEs	评语	紧实略卷曲毫乌褐	红稍深，较明亮	较甜	甘醇，微涩	较匀，尚红	88.80±0.989a
PNEs	分值	88.0±0.0001a	92±0.0001a	91.0±1.414a	87±4.242a	87±0.0001a	88.80±0.989a

处理	水分	水浸出物	茶多酚	游离氨基酸	咖啡碱
CK	3.29±0.045a	41.22±0.041a	8.37+0.044b	3.57+0.091a	3.91±0.045b
PNEs	3.36±0.066a	41.25±0.24a	9.38±0.12a	3.64±0.27a	3.61±0.035a

处理	水分	水浸出物	茶多酚	游离氨基酸	咖啡碱
CK	3.29±0.045a	41.22±0.041a	8.37+0.044b	3.57+0.091a	3.91±0.045b
PNEs	3.36±0.066a	41.25±0.24a	9.38±0.12a	3.64±0.27a	3.61±0.035a

序号	组分名称	相对含量		序号	组分名称	相对含量
序号	组分名称	CK	PNEs	序号	组分名称	CK	PNEs
1	β-芳樟醇	52.22	50.17	21	3-苯基呋喃	0.50	0.55
2	水杨酸甲酯	16.59	18.40	22	反-3-己烯醇	0.42	0.40
3	苯乙醛	4.90	5.38	23	香叶基丙酮	0.44	0.46
4	β-紫罗酮	2.81	2.80	24	橙花醇	0.40	0.38
5	苯甲醛	2.44	2.75	25	顺-茉莉酮	0.35	0.34
6	橙花叔醇	1.76	1.88	26	反-2-己烯醇	0.34	0.34
7	顺-己酸-3-己烯酯	1.64	1.50	27	柠檬烯	0.29	0.31
8	香叶醇	1.63	1.34	28	糠醛	0.27	0.26
9	2-己烯醛	1.52	1.42	29	环氧芳樟醇	0.26	0.27
10	二甲硫	1.42	1.47	30	正己醛	0.25	0.24
11	2-苯基-2-丁烯醛	1.27	1.20	31	3-甲基丁醛	0.25	0.23
12	苯乙醇	1.05	0.90	32	己酸己酯	0.24	0.25
13	氧化芳樟醇Ⅰ	0.94	0.84	33	反-2-反-4庚二烯醛	0.24	0.18
14	反-戊酸-2-己烯酯	0.78	0.79	34	顺-3-己烯酸-3-己烯酸酯	0.18	0.18
15	β-蒎烯	0.76	0.77	35	α-蒎烯	0.18	0.22
16	2-甲基丁醛	0.69	0.75	36	己醇	0.17	0.15
17	β-环柠檬醛	0.62	0.66	37	2-乙基呋喃	0.15	0.15
18	α-紫罗酮	0.61	0.53	38	反-2-戊烯醛	0.10	0.10
19	5-甲基-2-苯基2-己烯醛	0.60	0.71	39	1-辛烯-3-醇	0.10	0.10
20	反,反-2,4-己二烯醛	0.52	0.53	40	庚醛	0.10	0.10

松针提取液对茶树生长和虫害防治的影响机制

Influence Mechanisms of Pine Needle Extracts on Tea Plant Growth and Pest Control

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样品	原始读数	过滤读数	比对对数	比对率/%	GC/%	Q₂₀/%	Q₃₀/%
CK-1	57865914	56803504	48916928	86.12	43.67	97.05	91.79
CK-2	46993066	46058574	39686957	86.17	43.59	97.27	92.25
CK-3	51343274	50346512	43416755	86.24	43.75	97.17	92.01
CK平均	52067418	51069530	44006880	86.17	43.67	97.16	92.02
PNEs-1	49929800	49073840	42452413	86.51	43.85	97.24	92.14
PNEs-2	59504738	58290256	50064606	85.89	43.46	96.97	91.59
PNEs-3	58630518	57393504	49232138	85.78	43.55	97.00	91.76
PNEs平均	56021685	54919200	47249719	86.06	43.62	97.07	91.83

物质	物质二级分类	VIP	log₂FC	Type	基因数量	相关性
对羟基苯乙酸	酚酸类	1.78	1.30	up	25	负
芥子醛	酚酸类	1.47	-1.20	down	6	5正/1负
芥子酸葡萄糖苷	酚酸类	1.57	-1.14	down	2	1正/1负
异泽兰黄素	黄酮类	1.08	2.21	up	1	正
三叶豆紫檀苷	黄酮类	1.10	1.97	up	1	正
黄柏苷	黄酮类	1.65	-1.58	down	3	2正/1负
DL-泛酰醇	糖及醇类	1.47	1.88	up	6	负
溶血磷脂酰胆碱	溶血磷脂酰胆碱	1.08	-1.11	down	1	正

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项目	总体		1月		2月		3月		4月		5月		6月
项目	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK
个体数(N)	1062a	1038a	253b	137f	71i	128g	54j	112h	156e	120g	349a	348a	179d	193c
类群数(S)	21a	19b	9f	7f	12d	11e	11e	18b	19b	14c	18b	19b	21a	18b
Shannon多样性指数(H')	2.34a	2.38a	1.1d	1.1d	2.17b	1.91b	1.97b	2.08b	2.09b	2.0b	1.50c	1.5c	2.24a	2.16a
Pielou均匀度指数(E)	0.77a	0.81a	0.52b	0.5b	0.87a	0.79a	0.82a	0.72a	0.7a	0.7a	0.52b	0.5b	0.74a	0.75a
Simpson优势度指数(C)	0.12a	0.11a	0.40a	0.4a	0.13c	0.18c	0.16c	0.18c	0.2c	0.2c	0.33b	0.3b	0.15c	0.17c
Margalef丰富度指数(DMG)	2.87a	2.59b	1.45g	1.2g	2.58e	2.06f	2.51e	2.72e	3.56b	3.6b	2.90d	3.0d	3.86a	3.23c

项目	总体		1月		2月		3月		4月		5月		6月
项目	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK	PNEs	CK
个体数(N)	1062a	1038a	253b	137f	71i	128g	54j	112h	156e	120g	349a	348a	179d	193c
类群数(S)	21a	19b	9f	7f	12d	11e	11e	18b	19b	14c	18b	19b	21a	18b
Shannon多样性指数(H')	2.34a	2.38a	1.1d	1.1d	2.17b	1.91b	1.97b	2.08b	2.09b	2.0b	1.50c	1.5c	2.24a	2.16a
Pielou均匀度指数(E)	0.77a	0.81a	0.52b	0.5b	0.87a	0.79a	0.82a	0.72a	0.7a	0.7a	0.52b	0.5b	0.74a	0.75a
Simpson优势度指数(C)	0.12a	0.11a	0.40a	0.4a	0.13c	0.18c	0.16c	0.18c	0.2c	0.2c	0.33b	0.3b	0.15c	0.17c
Margalef丰富度指数(DMG)	2.87a	2.59b	1.45g	1.2g	2.58e	2.06f	2.51e	2.72e	3.56b	3.6b	2.90d	3.0d	3.86a	3.23c