华山松大小蠹(Dendroctonus armandi)是我国秦岭巴山林区优质针叶树种华山松(Pinus armandii)的毁灭性先锋害虫，主要选择入侵危害30年生以上的健康华山松主干，并在共生蓝变真菌(Leptographium qinlingensis)的协同作用下，使被害树势迅速衰弱，诱发次生性小蠹虫的大量入侵危害(陈辉等，2000；2004b)。华山松大小蠹共生真菌在华山松大小蠹入侵健康华山松时被携带接种，并迅速在寄主韧皮部和木质部边材管胞细胞、交叉场薄壁细胞、树脂道泌脂细胞内和细胞间扩展，在克服寄主华山松树脂和生理生化抗性的同时，分解健康寄主韧皮部和木质部营养，特别是对韧皮部和木质部边材组织内木质素和多糖的分解转化，为华山松大小蠹在韧皮部和木质部间的发育和繁殖创造条件(陈辉等，2002；2004a，唐明等，1999)。小蠹虫与真菌的共生不仅使小蠹虫能够直接或间接地获得抵御和克服寄主树木组织结构和生理生化的抗性能力，而且通过共生真菌对寄主树木的分解和转化，使小蠹虫对寄主树木营养的利用率和繁殖的成功率有所提高(Klepzig et al. 2004; Adams et al., 2008)。真菌还有助于瘤额大小蠹(Dendroctonus frontalis)摄食氮、磷的增加，促进瘤额大小蠹的发育(Ayres et al., 2000)。目前昆虫与真菌间营养利用关系的研究多集中于白蚁等以木质部为生存场所或营养来源的昆虫类群，小蠹虫与真菌营养的相互依赖性则以木质部小蠹为主，关于韧皮部小蠹与真菌间营养吸收利用的研究报道很少，更无关于华山松大小蠹与共生蓝变真菌营养利用的相关报道。本研究通过健康华山松的韧皮部、蓝变真菌侵染的韧皮部和华山松大小蠹排泄物中的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、淀粉、可溶性糖、还原性糖、游离态氨基酸及Na，K，Ca，Mg，Fe，Cu，Mn，Zn 8种元素的分析，旨在探索华山松大小蠹对营养的吸收利用，以及华山松大小蠹和共生真菌营养利用之间关系，以期为进一步了解华山松大小蠹的生物学特性、人工饲养和综合防治提供依据。

1 材料与方法 1.1 采样地概况

西北农林科技大学火地塘教学实验林场位于陕西秦岭南坡安康地区宁陕县境内，33°25′—33°29′N，108°25′—108°30′E，海拔1 500~2 450m，属于秦岭南坡山地温带气候。主要成林树种有华山松、油松(P. tabulaeformis)、锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)和红桦(Betula albo-sinensis)等，其中华山松多以点片状与油松、锐齿栎、红桦构成混交林或形成华山松纯林。

1.2 试验材料

试验材料采自西北农林科技大学火地塘教学实验林场，在火地塘林区海拔1 900~2 000 m的华山松林内随机选择华山松健康木和新侵木各35株(树龄在30年以上，胸径25~30 cm)。在胸高1 m处采集健康华山松、蓝变真菌和华山松大小蠹侵染的韧皮部组织，将采集的韧皮部装入塑料袋内，冰盒保存；并在华山松大小蠹新侵坑道中采集其排泄物，装入塑料袋，冰盒保存，一同带回室内，放入冷冻干燥机中干燥，去除杂物密封。

1.3 测定方法

采用半微量凯氏定氮法测定粗蛋白含量；质量法测定粗纤维含量；索氏抽提法测定粗脂肪含量；蒽酮比色法测定可溶性糖和淀粉含量；3，5-二硝基水杨酸法测定还原性糖含量(高俊凤，2000)。日立2835型氨基酸自动分析仪测定韧皮部和小蠹排泄物中氨基酸的种类与含量(白红等，2007；谭和平等，2007)。

火焰原子吸收法测定Na，K，Ca，Mg，Fe，Cu，Mn，Zn等8种元素(孙晓莉等，2003；张明英等，1994)。先将粉碎后的样品过40目筛，放入密封袋中备用，准确称取样品0.3 g于25 mL锥形瓶中，加入防爆玻璃珠5粒，后加入硝酸-高氯酸(4:1)混合液10 mL，上端放一个漏斗，静置12 h进行消化。然后将锥形瓶放置电热板缓慢升温，待红棕色气体冒完后继续升温到210 ℃。蒸近干，取下冷却5 min，加5.0 mL无离子水，再加热，蒸除余酸，冷却20 min。用无离子水冲洗锥形瓶及漏斗，将消化好的样品溶液转入25 mL容量瓶中，定容摇匀，待测，重复3次。测定Ca，Mg元素时需稀释25倍再进行测定。

2 结果与分析 2.1 华山松大小蠹对寄主华山松营养的利用

健康韧皮部、新侵木韧皮部和小蠹排泄物中，粗蛋白含量差异显著(P < 0.05)，蓝变真菌侵染的华山松新侵木韧皮部内粗蛋白的含量最高，其次为华山松大小蠹排泄物，健康华山松韧皮部最低(图 1A)。蓝变真菌在侵染华山松韧皮部和木质部时，加速对韧皮部和木质部边材组织内营养物质的分解转化，为华山松大小蠹提供更多营养物质的同时，有效地克服健康寄主华山松生理生化抗性，并为次期性小蠹虫的生存繁衍提供更加充足的粗蛋白营养。

健康华山松韧皮部中粗纤维的含量低于蓝变真菌侵染韧皮部中粗纤维的含量，但高于华山松大小蠹排泄物中粗纤维的含量，且差异显著(P < 0.05)(图 1B)。新侵木韧皮部组织内粗纤维的含量高于健康华山松韧皮部和华山松大小蠹排泄物内粗纤维的含量，这与蓝变真菌分解华山松木质部和韧皮部组织内纤维素、半纤维素等营养物质有关。

健康华山松韧皮部内粗脂肪的含量高于被蓝变真菌侵染的新侵木韧皮部和小蠹排泄物中粗脂肪的含量；而小蠹排泄物中粗脂肪的含量低于被蓝变真菌侵染韧皮部中粗脂肪的含量(图 1C)，三者差异显著(P < 0.05)。说明华山松大小蠹共生蓝变真菌可分解寄主华山松韧皮部的营养，而共生蓝变真菌和华山松大小蠹均可以利用寄主韧皮部组织内的脂类物质，并以此作为蓝变真菌和华山松大小蠹的主要营养源之一。

健康华山松韧皮部中的淀粉含量与被蓝变真菌侵染的韧皮部间差异不显著(P>0.05)；小蠹排泄物中的淀粉含量与健康木韧皮部和被蓝变菌侵染的韧皮部间差异显著(P < 0.05)(图 1D)。这说明华山松大小蠹能够利用被蓝变真菌侵染的韧皮部组织内的淀粉满足自身的营养需求，特别是对糖类营养物质的需求。

健康木韧皮部与被蓝变真菌侵染的华山松韧皮部中可溶性糖、还原糖含量间差异显著(P < 0.05)；被蓝变真菌侵染的韧皮部与小蠹排泄物中可溶性糖、还原糖的含量也差异显著(P < 0.05)(图 1E，F)。这说明华山松大小蠹共生蓝变真菌可分解寄主韧皮部中的营养，而共生蓝变真菌和华山松大小蠹均可以利用寄主韧皮部组织内多糖等糖类物质，并以此作为蓝变真菌和华山松大小蠹的主要营养源之一；导致被害木韧皮部内可溶性糖和还原糖与健康木间差异显著，也使小蠹排泄物中可溶性糖和还原糖的含量与被害木韧皮部间差异显著。

华山松大小蠹对华山松韧皮部和木质部边材组织内不同营养成分的吸收利用率存在明显的差异，其顺序为还原性糖>粗脂肪>可溶性总糖>粗纤维>淀粉>粗蛋白。粗纤维、淀粉、可溶性糖的吸收利用率比较接近，以粗蛋白的吸收利用率最低(图 2)。说明糖类是华山松大小蠹主要的营养需求，证明糖类是华山松大小蠹活动的主要能量物质之一。

2.2 华山松大小蠹对寄主华山松韧皮部游离态氨基酸的利用

健康华山松韧皮部中游离态氨基酸共有17种，而被蓝变真菌侵染的韧皮部中脯氨酸和组氨酸含量高于健康华山松。华山松大小蠹对丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸的需求量大于其他氨基酸(表 1)。这说明蓝变真菌侵染后被害华山松可分泌出大量脯氨酸以抵御蓝变真菌的危害，从而提高了对寄主华山松韧皮部中氨基酸的分解。

2.3 华山松大小蠹和蓝变真菌对寄主韧皮部中矿物元素的利用

健康华山松韧皮部中Na和K的含量与新侵木韧皮部中差异不显著(P>0.05)，而华山松大小蠹排泄物中Na和K的含量与健康韧皮部和被蓝变真菌侵染的华山松韧皮部中则差异显著(P < 0.05)(图 3A，B)。这说明蓝变真菌对寄主华山松韧皮部内的Na和K需求量较小，即寄主韧皮部组织内的Na，K对蓝变真菌的生长发育影响较小，而对华山松大小蠹的生长发育具有重要影响。

健康华山松韧皮部、新侵木韧皮部和华山松大小蠹排泄物中Mn，Cu和Zn的利用率差异不显著(P>0.05)，且华山松大小蠹排泄物中Mn，Cu和Zn的含量与健康华山松韧皮部和被蓝变真菌侵染的韧皮部中差异不显著(图 3C~E)。这说明Mn，Cu，Zn对蓝变菌的生长发育影响较小。

健康韧皮部与蓝变菌侵染的韧皮部间Ca和Mg的含量没有差异(P>0.05)，而Fe的含量差异显著(P＜0.05)。华山松大小蠹排泄物中Ca，Fe和Mg的含量与健康韧皮部和蓝变菌侵染的韧皮部中的含量差异显著(P < 0.05)(图 3F~H)。说明蓝变真菌对Ca和Mg的需求量很小，对Fe元素的需求量则较大，而Ca，Fe和Mg是华山松大小蠹生长发育所必需的微量元素。

综合分析上述结果可以看出，华山松大小蠹对矿物元素的吸收利用，特别是对Na，K，Ca，Mg，Fe的吸收利用率较高，对Cu，Zn和Mn的吸收利用率较低；说明Na，K，Ca，Mg，Fe 5种元素是华山松大小蠹生长发育所必需的矿物元素，而其生长发育对Cu，Mn，Zn 3种元素的依赖性较低。在5种必需的矿物元素中对K，Na，Ca等3种元素的需求量较大，其中对K的需求量最大。蓝变真菌对Na，K，Ca，Mg，Cu，Mn，Zn 7种元素的利用能力很低，但对Fe的利用率较高。

3 结论与讨论 3.1 华山松大小蠹对营养物质的利用

华山松大小蠹以寄主华山松韧皮部为主要食物源，首先入侵健康华山松，并由其携带的蓝变真菌共同降低寄主的抗性，为其他小蠹虫的入侵提供有利的条件，表现为蓝变真菌将木质部边材组织内的蛋白质和纤维等营养成分分解转化，在提高华山松大小蠹对寄主松营养利用的同时，降低华山松大小蠹与其他小蠹虫在营养和空间方面的竞争，这也可能是华山松大小蠹成为秦岭华山松小蠹生态系统先驱的原因之一(Chen et al., 2007a; 2007b)。华山松大小蠹对糖类和脂类化合物的需求量较大，这主要是由于糖类和脂类化合物不仅是昆虫扩散时首先利用的能量物质，而且是维持昆虫生命活动的主要能量物质。

3.2 华山松大小蠹对游离态氨基酸的利用

常见的氨基酸有20种，昆虫的必需氨基酸大致为精氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、缬氨酸共10种(Wang et al., 2007；王萌长，2003)，而华山松大小蠹的必需氨基酸包括精氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、缬氨酸9种。植物体内游离的脯氨酸含量是植物抗逆性的一项重要生化指标(Rhodes et al. 1986；徐祥明等，2000)，而且游离脯氮酸是合成木质素的原料，木质素能够使植株木质化，提高细胞壁的机械强度和对病菌产生的细胞壁降解酶的抗性(何莉莉等，2001)。蓝变真菌侵染的华山松韧皮部中脯氨酸的含量高于健康木韧皮部，进一步说明蓝变真菌侵染后，在逆境条件下，被害华山松产生大量的脯氨酸来降低或抵御蓝变真菌的危害(蒲晓娟等，2007)。组氨酸是幼虫的必需氨基酸(王萌长，2003)，蓝变真菌的侵染提高了寄主韧皮部组织内组氨酸的转化与合成，从而保障了华山松大小蠹幼虫在华山松韧皮部和木质部组织内的生存。

3.3 华山松大小蠹对常量元素和微量元素的吸收利用

昆虫对常量元素需要量比较大，常量元素在昆虫体内具有维持渗透压、酸碱平衡、体液平衡、肌肉收缩、神经传导、氨基酸主动运输、肌肉的兴奋性、心脏的调节、神经传导和血液的正常凝固等作用(王萌长，2003)。从华山松大小蠹对4种常量元素的吸收利用来看，呈现K>Ca>Mg>Na的趋势，说明K是华山松大小蠹最主要的常量元素，也是其生长发育需求量最大的元素，其次是Ca，Mg，Na。试验结果表明4种常量元素对共生真菌的生长、繁殖影响较小，也可说明常量元素对华山松大小蠹的生长发育具有重要作用。

昆虫对微量元素的需要量比较小，微量元素具有运载常量元素，把大量元素带到各组织中去，充当生物体内各种酶的活性中心，促进新陈代谢等多重作用，且许多微量元素是酶的组成部分或激活剂，参与体内各种激素的作用；同时微量元素还可通过各种途径调控动物基因的表达，从而影响动物机体的代谢过程，并最终影响动物的生长(郑鑫，2005)。华山松大小蠹对Mn，Zn，Cu的吸收利用很少，这可能与华山松大小蠹在长期进化过程中对Mn，Zn，Cu的吸收利用较少，或者华山松生长环境中缺乏Mn，Zn和Cu等3种元素有关。但华山松大小蠹对Fe的吸收量较大，出现这种情况的原因有待于进一步研究。