沙棘(Hippophae rhamnoides)是胡颓子科(Elaeagnaceae)沙棘属(Hippophae)植物，为落叶灌木或小乔木，主要生长于干旱、半干旱地区(Li et al., 2003)，其果实为浆果，具有较高的食用和药用价值，已被开发成各种药用和保健产品。沙棘绕实蝇(Rhagoletis batava obseuriosa)(RBO)是沙棘林内危害最严重的昆虫之一，严重时可使果实减产94%以上(魏建荣等，2012)，其幼虫以取食果肉的方式危害沙棘果实。1985年，沙棘绕实蝇首次在我国辽宁省建平县罗福沟乡发现，后在该县其他地方以及邻近的阜新县都有发生(葛葆蔚，1991)。此外，在陕西榆林和山西右玉等地均出现过沙棘绕实蝇(陈孝达等，2001)。近年来该虫在内蒙古西部地区磴口县的人工沙棘林中大规模发生，严重影响了沙棘产业的发展(魏建荣等，2012)。沙棘绕实蝇在俄罗斯、东欧和北欧的一些国家发生也很严重(Sanna et al., 2015)。目前国内外对沙棘抗虫相关机制研究较少，仅见于对钻蛀枝干的沙棘木蠹蛾(Holcocerus hippophaecolus)抗虫性初步探索(高成龙等，2017)。林业生产上，一般采用树冠喷药和覆盖薄膜等方法对沙棘绕实蝇进行防治(葛葆蔚，1991)，但化学农药的使用不当会造成污染环境和药物残留等问题，因此，寻求可持续性控制方法越来越受到重视(杨忠岐，2003)。基于此，作者对抗虫沙棘无性系进行了林间筛选和室内生测，并对筛选到的无性系开展了相关生物化学物质和酶类物质的研究，其结果将为优良性状沙棘的抗虫性育种提供理论基础。

许多抗虫植物自身拥有化学防卫体系，在植物防御害虫过程中起重要作用，其中起防卫作用的化学物质可能包括来源和性质完全不同的营养物质和次生代谢物(钦俊德，1987)。植物次生代谢产物一般不能作为昆虫的营养成分，但却能影响昆虫对寄主植物的选择、产卵等活动(Sanna et al., 2015)。丁立孝等(2001)对花生(Arachis hypogaea)抗虫工程菌的应用研究中发现，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和过氧化物酶(peroxidase，POD)的活性增强，提高了花生的株高、分枝数、主根长和地上部、地下部鲜重等生物学指标，并对棉铃虫(Helicoverpa armigera)表现出一定抗性。王西存等(2012)在苹果绵蚜(Eriosoma lanigerum)对不同苹果品种春梢生长期生理指标影响的研究中发现，春梢生长期苹果枝条内SOD、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、POD及过氧化氢酶(catalase，CAT)活性与其感蚜程度呈一定负相关。由此可见，植物中的POD、SOD、PPO和CAT与抗虫性密切相关，但国内外尚未开展沙棘植株体内相关化学物质、酶活性与抗虫性关系的研究。

本实验室在前期对沙棘绕实蝇生物学习性调查过程中发现，极少数沙棘植株表现出抗绕实蝇的特性。在此基础上，通过在沙棘林内开展沙棘果实受害率调查及在室内进行绕实蝇产卵选择性试验，筛选到抗沙棘绕实蝇的沙棘无性系，并进一步以敏感无性系、抗虫无性系为试验材料，对绕实蝇羽化前和产卵盛期的抗、感沙棘果实和叶片中相关化学物质及酶活性进行检测，以分析抗虫植株产生抗性的生理生化基础，为进一步开展沙棘抗虫育种提供理论基础与科学依据。

试验材料采自中国林业科学研究院沙漠林业实验中心(内蒙古磴口县)(40°25.935′N，106°43.442′E)，系蒙古沙棘的实生无性系乌兰格木(Hippophae rhamnoides subsp. mongolica)(母本)与中国沙棘(Hippophae rhamnoides L. subsp. sinensis)(父本)杂交产生的后代，后代植株出现性状分离，产生对绕实蝇不同抗性的无性系材料。

沙棘绕实蝇成虫产卵期在8月上旬基本结束，且受害果实出现明显症状，表现为变暗、变软、有虫孔，甚至会观察到果实内有幼虫活动。根据2015年林间的初筛结果，笔者于2016年9月上旬，在几乎未受到沙棘绕实蝇危害的植株(共6株，初步定为抗虫无性系)树冠中部，以东、西、南、北4个方向分别取4个小枝，调查果实受害率，共调查了3株树木。在邻近的试验地内随机选取3株沙棘(均受到实蝇危害)作为对照(初步定为敏感无性系)，相同方法取样，调查果实受害率。

在上述工作的基础上，于沙棘绕实蝇产卵盛期(2017年7月上旬)，分别选取抗、感沙棘植株的带果实枝条，采用离体枝条接虫法测试实蝇成虫在不同植株上的产卵特性：剪取10～15 cm带有果实和叶片的1年生嫩枝条，同时在3个养虫笼(40 cm×40 cm×50 cm)内分别放入抗、感无性系嫩枝条各一份，并各引入20头待产卵沙棘绕实蝇雌成虫让其产卵(本实验室培养)，24 h后取走成虫，用解剖镜(50×，Stemi 2000C，ZEISS)计数成虫产卵量。另外，在室内开展试验时发现，成虫并不只在果皮下产卵，在植株其他部位也有产卵现象。因此，本试验将果皮、叶片和枝条各部位的产卵量均计算在内。抗、感无性系沙棘分别选取3株，作为本研究的3次生物学重复。

根据前期对沙棘绕实蝇的调查，其成虫于每年6月中旬开始羽化，至7月下旬羽化基本结束(赵斌等，2017)，故本研究选择在羽化前(2017年6月10日)和产卵盛期(2017年7月10日)2个时间节点，分别剪取抗、感无性系沙棘中上部的叶片和果实，测试下述各项指标。

1)总酚含量测定参照Thondre等(2011)。样品液制备：分别取抗、感无性系沙棘新鲜的叶片和果实各0.50 g。分别进行如下操作：加入3 mL乙醇(95%)研磨成匀浆状，再加5 mL乙醇(95%)过滤，滤液用95%乙醇定容至25 mL，得样品液，在760 nm下测定吸光度。重复3次，以标准品儿茶酚作标准曲线。2)可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定(赵世杰等，2002)。样品制备：分别取抗、感无性系沙棘新鲜的叶片和果实各0.40 g，分别进行如下操作：用蒸馏水研磨成匀浆后，4 000 r·min^-1离心10 min。吸取1.0 mL样品上清液，放入试管中，加入5 mL考马斯亮蓝试剂，摇匀，放置2 min待反应完成，在595 nm下测定吸光度。重复3次，并通过标准曲线计算蛋白质含量。3)可溶性糖含量采用蒽酮比色方法测定(赵世杰等，2002)。样品制备：分别将抗、感无性系沙棘新鲜的叶片和果实分别烘干，研细，各称0.10 g。分别进行如下操作：加入10～15 mL乙醇(80%V/V)，沸水浴30 min，离心，收集上清液，其残渣再加10～15 mL乙醇(80%)重复提取2次，合并上清液，加少量活性炭脱色过滤，定容至50 mL，即得样品液。取1 mL样品液，加蒽酮5 mL试剂，摇匀并沸水浴10 min，冷却后于UV-755B型分光光度计620 nm处比色，读取OD值。重复3次，以葡萄糖作标准曲线计算可溶性糖含量。4)脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定(赵世杰等，2002)。分别取抗、感无性系沙棘新鲜果实和叶片各0.50 g。分别进行如下操作：剪碎至2 mm以下，放入具塞大试管中，加入5 mL磺基水杨酸(3%)，摇匀后沸水浴10 min，取出，待试管冷却，果实和叶片分别全部沉淀后，取上清夜2 mL置于具塞刻度试管中，并分别加入2 mL冰醋酸和酸性茚三酮，摇匀加塞后在沸水浴30 min，取出，待试管冷却后加入4 mL甲苯，振荡30 min，静置，分层后取红色上层液在520 nm波长下测定吸光值。重复3次，在脯氨酸标准曲线上查其含量。

挥发性物质检测和提取参考高泽正等(2010)方法。分别取抗、感无性系沙棘新鲜叶片500 g和果实(剪碎)1 000 g。分别进行如下操作：水蒸汽蒸馏6 h，将蒸馏得到的油水混合液转至分液漏斗，进行萃取，再加入高出提取液表面约1～1.5 cm的乙醚，震荡，直至油水混合液与乙醚充分混合，静置，待溶液完全澄清分层后，回收上层乙醚，重复3次。气质联用仪(GC-MS)为日本岛津QP2 010 A，DB-5毛细柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，载气为He，进样量1.0 μL。进样口250 ℃，升温程序：初始50 ℃(保留2 min)，并以10 ℃·min^-1升温到300 ℃，保持20 min。EI离子源230 ℃，电离能量70 eV，监测离子范围35～500 m·z^-1，检测电压0.9 kV。柱前压53.6 kPa，总流量24 mL·min^-1。利用标准谱图库(NIST，2005)自动检索各组分质谱数据。非挥发性次生物质检测分别清洗抗、感无性系沙棘去核的果肉、叶片，风干，各称取350 g，分别在搅拌机中捣碎，将果肉与叶片分别用水浸提，各得到350 mL提取液。采用高效液相色谱技术(HPLC)进行测定，仪器型号为Agilent 1200液相色谱仪(美国)，利用0.45 μm滤膜过滤，进样2 μL，色谱柱：ZORBAXSB-C18 (4.6 mm×250 mm，5 μm)；流动相：纯净水(A)-甲醇(B)(20:80)；流速：0.5 mL·min^-1；检测波长：275 nm；柱温：25 ℃；进样量：2 μL。

在沙棘绕实蝇羽化前和产卵盛期，分别取抗、感无性系沙棘中上部的叶片和果实，测试POD、chitinase，Chi、PAL和CAT。抗、感无性系分别选取3株，作为本研究的3次生物学重复。

分别取抗、感无性系沙棘新鲜叶片和果肉各0.50 g。分别进行如下操作：用液氮研碎后，加10 mL预冷的50 mmol·l^-1·pH 7.8的磷酸缓冲液(含1%PvP)，继续研磨成匀浆，10 000 r·min^-1冷冻离心10 min，上清液即为粗提酶液。取酶上清液0.50 mL放入15 mL具塞试管中，加入1 mL愈创木酚(0.10%)，摇匀，再加入去离子水5 mL，摇匀，加入1 mL的H₂O₂(0.2%)，立即计时，摇匀，37 ℃反应15 min，加入5%偏磷酸0.1 mL终止反应，空白管调零，在470 nm下比色。以每分钟内OD₄₇₀值变化0.01为1个酶活单位(U)。

分别取抗、感无性系沙棘新鲜叶片和果肉各1.00 g。分别进行如下操作：加入pH5.0的柠檬酸缓冲溶液少量(W:V=1:3)，研磨成匀浆，转移至25 mL容量瓶中，用同一缓冲液定容，4 ℃下4 000 r·min^-1离心10 min，上清液即为几丁质酶的粗提液。吸取0.5 mL酶液，加入0.1 mL的NaN₃，再加入0.5 mL的几丁质悬浮液，37 ℃保温3 h后，加热至100 ℃，5 min终止反应，在544 nm下测定光密度，在10 000 r·min^-1下离心10 min，去除多余的几丁质，取上清液，在595 nm波长下测蛋白质含量。以每小时生成1 μmol N-乙酰氨基葡萄糖为1个酶活力单位(U)。

分别取抗、感无性系沙棘新鲜叶片和果实各1.00 g。分别进行如下操作：加硫基乙醇硼酸缓冲液4 mL，研至匀浆，4 ℃条件下10 000 r·min^-1离心15 min，上清液备用。酶促反应加底物0.02 mol·mL^-1苯丙氨酸，pH 8.8硼酸缓冲液1 mL，30 ℃保温30 min，对照以1 mL重蒸水代替底物，290 nm比色。以每分钟内OD₂₉₀值变化0.01为1个酶活单位(U)。

分别取抗、感无性系沙棘新鲜叶片和果肉各0.50 g，分别进行如下操作：液氮研碎后，加10 mL预冷的50 mmol·l^-1的磷酸缓冲液(pH7.8，含1.0% PvP)，继续研磨成匀浆。10 000 r·min^-1冷冻离心l0 min，上清液即为粗酶液。各试管内加入粗酶液0.l mL，去离子水5 mL，25 ℃预热后，逐管加入l mLH₂O₂(0.20%)，每加完一管立即计时，并迅速倒入比色杯中，240 nm下测定吸光值，每隔2 s读数1次，共测5次。以每分钟OD₂₄₀变化0.01为1个酶活单位(U)。

采用成对独立样本t检验(P < 0.05)对数据进行差异显著性分析。原始数据在分析前进行归一化处理。其中，果实受害百分率采用反正弦arcsin进行数据转化，其他数据均采用平方根sqrt进行转化。利用SPSS21统计软件进行处理。化学物质含量及酶活性测定均重复3次。

沙棘绕实蝇成虫在沙棘果实的果皮下产卵，卵孵化成幼虫取食果肉，最后导致整个果实的果肉被取食一空。林间敏感植株和抗性植株的果实受害症状分别如图 1所示。其中抗虫植株果实受害率(3%±0.2%)(均值±SD)，显著低于敏感植株的果实受害率(95%±4.21%)(均值±SD)(t=2.694，df=4，P < 0.05)。

图 1 沙棘绕实蝇对抗、感无性系的危害症状 Figure 1 Infect symptom of RBO-resistant clones and RBO-sensitive clones by RBO A.敏感无性系果实受害状Infect symptom of RBO-sensitive clones；B.抗虫无性系果实受害状Infect symptom of RBO- resistant clones；C.成虫产卵于果皮下Eggs laid under the skin of the fruit by RBO adult；D.幼虫对果实危害状Damaged fruit symptom by larva.

室内将抗、感枝条同时放入养虫笼24 h后，敏感植株叶片和果上均发现沙棘绕实蝇产卵现象，且数量均高于抗虫植株。其中，敏感无性系叶片上产卵数量是抗虫无性系的3倍左右(表 1)，表明成虫偏向于选择敏感无性系植株作为产卵寄主。同时，未发现抗虫植株果实上有卵。根据果实受害率及绕实蝇产卵选择结果，初步确定筛选出的几株沙棘无性系具备抗沙棘绕实蝇的特性。

表 1 沙棘绕实蝇在抗、感无性系各部位的产卵量^① Tab.1 Total number of eggs laid by RBO adults on different plant parts of RBO-resistant and RBO-sensitive clones

表 1 沙棘绕实蝇在抗、感无性系各部位的产卵量① Tab.1 Total number of eggs laid by RBO adults on different plant parts of RBO-resistant and RBO-sensitive clones 植株部位 Different parts of plant 成虫产卵量 Numbers of egg laid by RBO female RI SI 叶片上表皮Leaf upper epidermis 2.33±0.05 b 6.33±0.28a 叶片下表皮Leaf lower epidermis 2.00±0.01b 7.00±0.36a 果实Fruit 0.00±0.00 1.33±0.09 枝条Twig 1.67±0.11a 2.67±0.09a ①RI.抗虫无性系RBO-resistant clones；SI.敏感无性系RBO-sensitive clones.数据为平均值±标准差(n=3)，不同小写字母表示在抗、感无性系同一部位间差异显著(P < 0.05)。下同。Data are means±SD (n=3), different lowercase letters indicate significant difference in the same part of RI and SI at P < 0.05.The same below.

由图 2可以看出，在成虫羽化前(2017年6月10日)，抗虫无性系叶片内总酚含量显著高于敏感无性系(t=2.30，df=2，P < 0.05)，而其他几类化学物质含量差异并不显著(可溶性蛋白：t=1.25，df=2，P=1.00；可溶性糖：t=10.45，df=2，P=0.27；脯氨酸含量：t=0.09，df=2，P=0.06)；抗、感无性系果实内总酚、可溶性蛋白、可溶性糖及脯氨酸含量差异不显著(总酚：t=3.674，df=2，P=1.00；可溶性蛋白：t=2.514，df=2，P=0.79；可溶性糖：t=1.56，df=2，P=0.54；脯氨酸含量：t=9.978，df=2，P=1.0)。在产卵盛期(2017年7月10日)，抗虫无性系叶片内总酚、可溶性蛋白、脯氨酸含量与敏感无性系相比，分别高出121.22%、30.43%、40.68%。其中，总酚和脯氨酸含量均达到了差异显著水平(总酚：t=7.674，df=2，P < 0.05；脯氨酸：t=1.514，df=2，P < 0.05)，可溶性蛋白含量差异并不显著(t=24.03，df=2，P=0.6)；抗虫无性系果实内总酚、可溶性蛋白、脯氨酸含量与敏感无性系相比，分别高出101.34%、50.21%和20.12%。其中，总酚、可溶性蛋白含量与敏感系均达到了显著性差异(总酚：t=3.54，df=2，P < 0.05；可溶性蛋白：t=2.74，df=2，P < 0.05)，而脯氨酸含量差异并不显著(t=5.03，df=2，P=0.25)。果实内可溶性糖含量比敏感无性系低38.18%，且差异达到显著水平(t=3.60，df=2，P < 0.05)。由此可见，总酚、可溶性蛋白、可溶性糖及脯氨酸含量在抗、感无性系沙棘中存在一定的差异。

图 2 沙棘绕实蝇羽化前及产卵盛期抗、感无性系叶片和果实的生化物质含量 Figure 2 The content of the biochemical substances in leaf and fruit of sea-buckthorn before Rhagoletis batava obseuriosa adult emergence and peak-stage of egg laying RI.抗虫无性系RBO-resistant clones；SI.敏感无性系RBO-sensitive clones；A.酚含量Phenols content；B.可溶性蛋白含量Soluble protein content；C.可溶性糖含量Soluble sugar contnet；D.脯氨酸含量Proline content.数据为平均值±标准差(n=3)，不同小写字母表示不同抗、感无性系同一组织间差异显著(P < 0.05).Data are means±SD (n=3), different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05 in the same tissue of RI or SI.下同。The same below.

在抗、感无性系果实、叶片中分别检测到醛类、酯类、醇类、酸类、酚类和甲基硫类等挥发性物质，其中，果实挥发的化学成分种类明显多于叶片(表 2)。抗、感无性系果实中共同成分有3种：异戊酸乙酯、正己酸乙酯和异戊酸异戊酯。抗虫无性系果实中醇类物质含量高，占总量的22.39%，其次是酯类，占总量的20.91%，而醛类仅占总量的6.25%；敏感无性系果实中酯类物质占总量的63.24%，种类也多于抗虫无性系，尤其是异戊酸异戊酯含量显著高于抗虫无性系(t=38.09，df=2，P < 0.05)，含量达41.62%。抗、感无性系叶片中均未检测到酯类物质，抗虫无性系的醛类物质占总量的7.71%。未鉴定化合物指不能确定种类的化合物或杂质。

表 2 抗、感无性系果实和叶片挥发物主要成分及含量(相对峰面积含量)^① Tab.2 The main volatiles of the fruits and leaves of two type sea-buckthorn clones (Relative peak area)

表 2 抗、感无性系果实和叶片挥发物主要成分及含量(相对峰面积含量)① Tab.2 The main volatiles of the fruits and leaves of two type sea-buckthorn clones (Relative peak area) 化学成分 Compounds 相对含量Relative content(%) 果实Fruit 叶片Leaf RI SI RI SI 乙醛Acetaldehyde 6.25±0.56 — — — 己酸异戊酯Isoamyl caproate 0.09±0.00 — — — 3-甲基丁酸戊酯3-methyl-butanoic aci pentyl ester — 2.62±0.27 — — 异戊酸乙酯Ethyl isovalerate 4.95 ±0.45b 10.21±0.86a — — 正己酸乙酯Ethyl caproate 2.40±0.02b 8.79 ±0.76a — — 异戊酸异戊酯Isoamyl isovalerate 13.56±1.05b 41.62±1.03a — — 2-甲基丙醇2-methyl propanol 22.39±2.06 — — — 丁酸Butyrate — 1.38 ±0.25 — — 2-甲基丁酸2-甲基丁酯2-methylbutyl 2-methylbutyrate — 1.27 ±0.31 — — 戊酸乙酯Ethyl valerate — 4.29 ±0.51 — — 2-己烯醛Hexylenic aldehyde — — 7.71±0.76 — 2, 6-二叔丁基对甲酚2, 6--butylated hydroxytoluene — — 0.27 ±0.01a 0.40±0.09a 二甲基硫Dimethylsulfide — — 13.45±0.87b 58.21±2.35a 未鉴定化合物Unidentified compounds 50.36 ±3.25a 29.82 ±1.02b 78.57 ±6.31a 41.39±3.98b ①数据为平均值±标准差(n=3)，不同小写字母表示抗、感无性系同一组织间差异显著(P < 0.05).Data are mean±SD (n=3), different lowercase letters indicate significant difference at P < 0.05 in the same tissue of RI or SI.下同。The same below.

由表 3可以看出，抗、感无性系叶片中部分物质的含量明显高于果实。抗虫无性系果实的山奈酚、异鼠李素含量均显著高于敏感无性系(山奈酚：t=4.52，df=2，P < 0.05；异鼠李素：t=3.60，df=2，P < 0.05)，分别提高了29.40%和43.20%；果实内单宁酸、香豆素和槲皮素含量均低于敏感无性系，但差异不显著。抗虫无性系叶片内山奈酚显著高于敏感无性系(t=2.19，df=2，P < 0.05)，提高了40.80%；而异鼠李素、香豆素和槲皮素含量均低于敏感无性系，分别降低了41.34%、66.67%和55.06%，其中，香豆素和槲皮素达到差异性显著(香豆素：t=3.20，df=2，P < 0.05；槲皮素：t=8.25，df=2，P < 0.05)。

表 3 抗、感沙棘无性系果实和叶片中非挥发性次生代谢物含量(干样) Tab.3 The content of different metabolites in fruits and leaves of sea-buckthorn between two type clones (dry samples)(mg·g^-1)

表 3 抗、感沙棘无性系果实和叶片中非挥发性次生代谢物含量(干样) Tab.3 The content of different metabolites in fruits and leaves of sea-buckthorn between two type clones (dry samples)(mg·g-1) 次生代谢物Metabolites 果实Fruit 叶片Leaf RI SI RI SI 单宁酸Tannin 13.69±1.23a 14.48±0.98a 36.85±3.25a 38.27±3.29a 香豆素Cumarin 0.14±0.02a 0.16±0.035a 0.08±0.02b 0.24±0.08a 槲皮素Quercetin 0.60±0.06a 0.62±0.037a 0.40±0.03b 0.89±0.15a 山奈酚Kaempferol 0.17±0.05a 0.12±0.02b 3.11±0.19a 1.84±0.25b 异鼠李素Isorhamnetin 0.81±0.09a 0.46±0.06b 0.78±0.08b 1.33±0.40a

由图 3可以看出，在成虫羽化前(2017年6月10日)，抗虫无性系果实和叶片中POD、Chi、PAL、CAT活性与敏感无性系含量相似。在产卵盛期(2017年7月10日)，抗虫无性系果实内POD、Chi和PAL均显著高于敏感无性系，分别高出98.21%、25.03%和20.10%，且均达到了差异显著水平(POD：t=70.30，df=2，P < 0.05；Chi: t=11.02，df=2，P < 0.05；PAL：t=9.78，df=2，P < 0.05)(图 3A、B和C)；抗虫无性系叶片内POD、PAL活性分别比敏感无性系高出33.40%、36.30%，其中，PAL活性差异达到显著水平(t=2.92，df=2，P < 0.05)，POD活性未达到差异显著(t=1.82，df=2，P=0.21)。无论在果实还是叶片中，CAT活性在抗虫与敏感无性系间均不存在显著差异(叶片：t=5.62，df=2，P=2.13；果实：t=11.85，df=2，P=0.14)(图 3D)。

图 3 不同时期抗、感植株叶片和果实中的酶活性 Figure 3 The enzymes activity in leaves and fruits of sea-buckthorn at different stages

目前，国外主要根据沙棘果实是否受害和其营养成分是否与对照相似等方面对沙棘不同品系进行评价，并未涉及到对沙棘抗虫植株化学物质及酶活性等生理生化特征的研究(Shamanskaya，2011)。尽管沙棘抗逆性较强，但极少发现有抗虫植株，导致国内外对沙棘抗虫机制研究极少。因此，抗虫无性系的筛选不仅是沙棘抗虫性研究的瓶颈问题，也将为沙棘抗虫分子育种实现性状改良提供重要的种质资源。本研究通过对沙棘果实受害率的调查及沙棘绕实蝇产卵选择试验，发现极少数沙棘植株具有明显的抗绕实蝇特性，其果实受害率仅有3%左右。在此基础上，对上述无性系的抗虫相关化学物质及酶类活性进行了研究，为解析沙棘抗绕实蝇的生理生化机制、培育具有抗虫优良性状的沙棘新品种提供了基础。

有关作物及林木的抗虫性的研究表明，植物抗虫性与其体内化学物质含量密切相关(李晓琼等，2017；李传明等，2017；王丽丽等，2017)，其中，次生代谢物质作为复杂分支代谢途径产生的一类重要抗虫物质，在昆虫与寄主植物的互作关系中起着重要的作用。研究证明总酚含量越高，小麦(Triticum aestivum)的抗蚜虫性越强(胡远等，2008)。天牛的危害程度也与酚的含量变化有关，酚含量越高，杨树对天牛的抗性越强(李会平等，2003)。本研究发现，在绕实蝇羽化前和产卵盛期，抗虫无性系叶片和果实中的酚类物质含量均明显高于敏感无性系，和前人对其他植物的研究结果一致。烟粉虱(Bemisia tabaci)的发生、繁殖与其食料辣椒(Capsicum annuum)中的脯氨酸含量呈显著正相关性(何菁等，2017)，本研究的结果与上述报道相反，绕实蝇产卵盛期抗性植株的脯氨酸含量比较高。蛋白质是影响美洲斑潜蝇(Liriomyza sativae Blanchard)对寄主植物选择的首要因子，不同植物对美洲斑潜蝇的抗虫性与其蛋白质含量呈负相关，与可溶性糖含量呈正相关(成卫宁等，2006)。本研究中，沙棘对绕实蝇的抗性与可溶性蛋白含量成正相关，而与可溶性糖类呈负相关，这与前人的研究结果不同，可能是由于沙棘绕实蝇喜欢可溶性糖含量高的果实。

植物挥发性与非挥发性物质大多属于次生代谢物质。Germinara等(2009)对欧洲板栗(Castanea sativa)叶片挥发物进行测定，发现(E)-3-己烯-1-醇、(E)-2-己烯-1-醇和乙酸己酯对栗瘿蜂(Dryocosmus kuriphilus)成虫有强烈的吸引作用，但未对植物抗、感虫性状进行相关的描述或讨论。另有研究表明，植物的抗虫性与其挥发性物质醇类和醛类成正相关，而与酯类呈负相关(崔晓宁等，2016)。本研究发现抗虫无性系果实释放的醛类和醇类物质种类均明显高于敏感无性系，酯类物质种类明显少于敏感无性系，表明前2类物质可能与沙棘抗虫性有关，但有关抗、感沙棘品系挥发物化学成分的生物活性及其作用机制还有待进一步研究。

昆虫取食植物组织时，植物体内的非挥发性物质对昆虫有一定的毒害作用。单宁是多酚化合物，是植物的重要防御物质之一(程红等，2006；袁红娥等，2009)，但本研究中单宁含量在抗、感无性系植株中差异并不显著，可能与沙棘绕实蝇的单食性有关，即该绕实蝇对单宁在一定含量范围内的变化不敏感。另外，抗虫无性系果实的山奈酚和异鼠李素含量明显高于敏感无性系，差异达到了显著水平，说明山奈酚和异鼠李素这2种物质在植株的抗虫性方面发挥重要作用。已有研究表明山奈酚与植物抗虫性呈正相关(林凤敏等，2011)，但还未见异鼠李素与抗虫相关性的报道。由于抗虫无性系果实的口感偏酸偏苦，敏感无性系果实仅偏酸，而异鼠李素又具有苦味，故推测抗虫无性系果实的苦味主要是由于异鼠李素造成，其苦味使沙棘绕实蝇避开而不产卵。

植物体内与抗虫直接相关的酶有Chi、PAL、POD、PPO和SOD等(杨世勇等，2013)。当植物在受病原菌感染、昆虫危害、机械损伤及其他诱导时，Chi活性迅速增强。研究表明，PAL活性高低与植物的抗虫性有密切关系，而且食草类动物的取食也可诱导PAL表现较高的活性(程水源，2003)。本研究发现，在抗虫无性系沙棘的叶片和果实中PAL酶活性均显著高于敏感无性系。另外，有学者从小麦抗虫活性物质中提取出具有诱导作用的糖蛋白，其在抗虫小麦中诱导出的POD活性远高于感虫小麦(胡远等，2008)，本研究发现抗虫无性系植株具有较高的POD活性。基于此，作者认为叶片和果实中的POD、Chi和PAL酶参与了沙棘植株的抗绕实蝇过程。

综上，本研究通过分析抗、感无性系沙棘在不同时期化学物质的含量和抗虫相关酶的活性，探讨了沙棘抗绕实蝇的化学物质与抗虫性的关系，为沙棘抗虫育种打下了重要基础，但次生代谢物质的产生与虫害诱导机制的相关性仍有待进一步研究。

本研究经筛选获得了抗绕实蝇沙棘无性系材料，并发现抗、感无性系中的相关化学物质、酶活性与抗虫性密切相关。主要化学防御物质如总酚、可溶性蛋白和脯氨酸含量在抗虫无性系中含量均明显高于敏感无性系；抗虫无性系植株体内与抗虫相关的挥发性物质种类及含量均明显多于敏感无性系，尤其是醇类物质；抗虫无性系叶片和果实中与抗虫相关酶类物质活性也显著高于敏感无性系。因此，抗虫无性系植株中含有这些化学物质及酶类物质可能是导致植株表现化学抗虫性的重要原因。